Biomassa é o material orgânico no qual a energia solar fica armazenada em ligações químicas por meio da fotossíntese. Quando as ligações são quebradas, estas substâncias liberam a energia química que estava armazenada. A partir deste tipo de material, almeja-se a obtenção de energia térmica, elétrica ou apenas o armazenamento de uma fonte de energia química para uso futuro.

Principais tipos de biomassa

Entre os principais tipos de biomassa, estão:

• Materiais lenhosos, provenientes de florestas energéticas e subprodutos de serrarias (cavacos de madeira, serragem, maravalha etc.);
• Materiais herbáceos, provenientes de resíduos agrícolas (casca de arroz, palha de milho, bagaço de cana etc.);
• Plantas aquáticas (algas).

Características da cultura energética ideal

Em geral, as características da cultura ideal para energia são:

• Alta produção (máxima produção de matéria seca por hectare);
• Baixa exigência de energia para cultivo;
• Baixo custo;
• Composição com poucos contaminantes;
• Pouca exigência de nutrientes;
• Resistência a pragas.

Por que usar biomassa como fonte de energia

As razões para o interesse na biomassa como fonte de energia são diversas: disponibilidade cada vez mais vasta de alternativas de tecnologia de processamento de biomassa; políticas públicas para destinação de áreas agrícolas à geração de fontes de energia; baixa emissão de carbono; variabilidade de fontes; estímulo à biodiversidade, entre outras.

O desenvolvimento tecnológico tem permitido usar a biomassa com custo competitivo e boa eficiência de conversão, tornando a fonte competitiva em relação às demais (principalmente fontes de combustíveis fósseis e não renováveis).

Diversos setores agrícolas apresentam excedentes alimentares – como nas regiões do oeste europeu e nos EUA. Nessas regiões, políticas de reserva de terras para reduzir excedentes e os problemas ligados a elas, como a redução da população rural e o pagamento de subsídios para manter a área rural, tornam as culturas alternativas, como as energéticas, altamente desejáveis.

Quando produzida por fontes sustentáveis, a biomassa emite o mesmo montante de carbono durante a conversão que usa para seu crescimento. Por isso, seu uso contribui muito pouco para o aumento do dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera, um gás de efeito estufa (GEE).

O uso da biomassa possibilita a variabilidade de fontes, fornecendo maior segurança para o fornecimento de energia e, dependendo das culturas escolhidas e da forma de cultivo, a biodiversidade pode aumentar comparada à prática da agricultura atual.

Propriedades da biomassa

São as propriedades inerentes à biomassa que determinam a escolha do processo de conversão. Da mesma forma, a escolha da biomassa é influenciada pela forma da energia requerida. As propriedades de maior interesse são a umidade (intrínseca e extrínseca), o poder calorífico e a composição.

Umidade

Duas formas de conteúdo de água são de interesse na biomassa: a umidade intrínseca, que é a água presente no material sem a influência do clima, e a umidade extrínseca, que considera as condições do tempo durante a colheita. Na prática, considera-se o teor de água extrínseco, já que a umidade intrínseca só é obtida em condições de laboratório.

Poder calorífico

O poder calorífico de um combustível pode ser expresso de duas formas: poder calorífico superior (PCS) ou poder calorífico inferior (PCI). O PCS é a energia total liberada na queima do material, incluindo o calor latente do vapor de água, e representa o potencial máximo de energia. Na prática, o calor latente do vapor de água não pode ser aproveitado efetivamente; por isso, o PCI é o valor que mais se aproxima da energia disponível. Quanto maior a umidade, menor o PCI.

Meça na hora a umidade da sua biomassa, dado essencial para estimar o poder calorífico, com o medidor de umidade M75.

Composição

Na composição da biomassa, interessam principalmente os teores de carbono, de materiais voláteis e de cinzas.

O potencial energético de uma biomassa está fortemente ligado aos seus teores de carbono e hidrogênio. Na prática, porém, a quantidade de energia obtida depende do processo de conversão escolhido.

Outras propriedades

A densidade aparente da biomassa influencia custos de transporte e de armazenamento.

A colheita pode introduzir contaminantes como solo, o qual pode provocar problemas operacionais. A umidade da biomassa varia com o clima na colheita e, para algumas culturas, pode gerar custos adicionais de processamento por causa da necessidade de pré-secagem.

Conhecer as propriedades da biomassa e adequá-las ao processo de conversão garante alto rendimento e permite gerar outros produtos. Por exemplo, na combustão, os gases quentes podem ser usados para produzir vapor, que, passando por uma turbina com turbogerador, gera energia elétrica.

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Autora:

Elisa Pizzaia Goltz

Engenheira Industrial Madeireira (UFPR, 2014)

Mestre em Engenharia Florestal (UFPR, 2018)

Gerente de qualidade/técnica do laboratório Umilab na Marrari Automação

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