Uma das principais vantagens técnicas da utilização da biomassa para
a obtenção da energia é que, embora de efi ciência reduzida, sua diversidade
é grande e seu aproveitamento pode ser feito pela simples combustão
em fornos e caldeiras. A transformação energética da biomassa de
madeira está alicerçada nos processos físicos, químicos, termoquímicos
e biológicos.
é grande e seu aproveitamento pode ser feito pela simples combustão
em fornos e caldeiras. A transformação energética da biomassa de
madeira está alicerçada nos processos físicos, químicos, termoquímicos
e biológicos.
Fermentação
Processo biológico anaeróbio em que os açúcares são convertidos em álcool
por meio da ação de micro-organismos, usualmente leveduras. Em geral, as
matérias-primas para a conversão são vegetais como a batata, o milho, a
beterraba e, principalmente, a cana-de-açúcar. Em termos energéticos, o
produto fi nal é composto de etanol e, em menor proporção, de metanol, sendoutilizado como combustível (puro ou adicionado à gasolina) em motores acombustão.No caso da madeira, esse processo apresenta maior potencial
na aplicação da segunda geração de biocombustíveis.
Liquefação
Transformação da biomassa sob pressão e temperatura altas (entre 400°C
e 600°C) em produtos majoritariamente líquidos. A liquefação pode ser feita
diretamente, por meio de atmosfera redutora de hidrogênio ou mistura de
hidrogênio e monóxido de carbono (espécie de pirólise), ou indiretamente,
por meio da gaseifi cação com catalisador, obtendo-se metanol.
Combustão direta
É a transformação da energia química dos combustíveis em calor por meio
de reações dos elementos constituintes com o oxigênio. Para fi ns energéticos,a combustão direta ocorre essencialmente em fogões (cocção de alimentos),fornos (metalurgia) e caldeiras (geração de vapor). Embora prático, o processode combustão direta é ineficiente para os principais combustíveis, pela existência de elevada umidade intrínseca (20% ou mais no caso da lenha) e da baixa densidade energética (lenha, palha e resíduos), o que também difi culta o transporte e o armazenamento em razão da necessidade de grandes volumes para a geração contínua de energia.
Processamento mecânico
Processamento mecânico é o método mais simples e o mais antigo entre
os que foram apresentados. Consiste no corte ou no trituramento da madeira,
com a manutenção de sua forma bruta.
Densificação
Basicamente, o processo de densifi cação de biomassa consiste na aplicação
de pressão a uma massa de partículas com ou sem a adição de ligantes outratamento térmico. No caso de densifi cação de biomassa de madeira, muitasvezes não é necessária a adição de ligantes, pela presença da lignina. No entanto,isso depende do teor de lignina do mix de madeira utilizado na produção.
Pirólise
Também chamada de carbonização, a pirólise é um dos mais antigos processosde conversão de um combustível (normalmente lenha) em outro de
melhor qualidade e conteúdo energético (carvão, essencialmente). O processo
consiste no aquecimento do material original (normalmente entre 300°C e
500°C) na quase ausência de oxigênio até que o material volátil seja retirado.
Estima-se que o produto fi nal tenha uma densidade energética duas vezes
maior que a do material de origem, podendo ser utilizado em temperaturas
muito mais elevadas. Além do gás combustível, a pirólise também produz o
alcatrão e o ácido pirolenhoso.
A relação entre a quantidade de lenha e de carvão varia conforme
as características do processo e o teor de umidade do material de origem.
Em geral, são necessárias de quatro a 10 toneladas de lenha para a produção de uma tonelada de carvão, embora nos processos mais sofi sticados, com controle de temperatura e coleta do material volátil, 271 a proporção chegue a 30% do material de origem.
Torrefação
A torrefação é semelhante à pirólise, que produz o carvão vegetal, de
modo que a madeira torrifi cada ou torrefeita é um produto intermediário
entre a madeira seca e o carvão vegetal. É um processo termoquímico
lento (30 a 90 minutos), com a temperatura variando entre 200°C e 300°C
na ausência de oxigênio.
A torrefação muda as propriedades da biomassa: hemicelulose volatiliza, e a massa resultante torna-se hidrofóbica, uma importante melhora para o transporte. O processo volatiliza os compostosorgânicos da madeira, perdendo alguma energia, mas aumentando a densidadeenergética da massa resultante. Em uma torrefação típica, 70% da massa permanece como produto sólido, com 90% da energia inicial, e 30% é formado por gases que contêm apenas 10% do conteúdo energético dabiomassa. Além da possibilidade da melhoria das propriedades energéticas,espera-se ainda que o produto da torrefação da madeira seja mais facilmente fragmentável, por causa da redução da sua resistência físico-mecânica,o que é desejável, na hipótese da transformação do material para a formapulverizada, como na fabricação de pellets e briquetes.
Gaseificação
A gaseificação é um processo de conversão de combustíveis sólidos
ou líquidos em gasosos por meio de reações termoquímicas envolvendo
vapor quente e oxigênio em quantidades inferiores ao mínimo necessário
à combustão. O gás resultante é uma mistura de monóxido de carbono,
hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, cujas proporções
variam de acordo com as condições do processo. Algumas variações
produzem uma mistura gasosa conhecida como gás de síntese, rica em
hidrogênio e monóxido de carbono, que pode ser usada para a obtenção
de qualquer hidrocarboneto. De forma geral, o gás produzido tem várias
aplicações práticas, desde a queima em motores a combustão interna e
turbina a gás até a geração direta de calor. Além disso, serve também
como matéria-prima na obtenção de combustíveis sintéticos, tais como
diesel, gasolina, metanol, etanol, amônia e hidrogênio.
Também chamada de carbonização, a pirólise é um dos mais antigos processosde conversão de um combustível (normalmente lenha) em outro de
melhor qualidade e conteúdo energético (carvão, essencialmente). O processo
consiste no aquecimento do material original (normalmente entre 300°C e
500°C) na quase ausência de oxigênio até que o material volátil seja retirado.
Estima-se que o produto fi nal tenha uma densidade energética duas vezes
maior que a do material de origem, podendo ser utilizado em temperaturas
muito mais elevadas. Além do gás combustível, a pirólise também produz o
alcatrão e o ácido pirolenhoso.
A relação entre a quantidade de lenha e de carvão varia conforme
as características do processo e o teor de umidade do material de origem.
Em geral, são necessárias de quatro a 10 toneladas de lenha para a produção de uma tonelada de carvão, embora nos processos mais sofi sticados, com controle de temperatura e coleta do material volátil, 271 a proporção chegue a 30% do material de origem.
Torrefação
A torrefação é semelhante à pirólise, que produz o carvão vegetal, de
modo que a madeira torrifi cada ou torrefeita é um produto intermediário
entre a madeira seca e o carvão vegetal. É um processo termoquímico
lento (30 a 90 minutos), com a temperatura variando entre 200°C e 300°C
na ausência de oxigênio.
A torrefação muda as propriedades da biomassa: hemicelulose volatiliza, e a massa resultante torna-se hidrofóbica, uma importante melhora para o transporte. O processo volatiliza os compostosorgânicos da madeira, perdendo alguma energia, mas aumentando a densidadeenergética da massa resultante. Em uma torrefação típica, 70% da massa permanece como produto sólido, com 90% da energia inicial, e 30% é formado por gases que contêm apenas 10% do conteúdo energético dabiomassa. Além da possibilidade da melhoria das propriedades energéticas,espera-se ainda que o produto da torrefação da madeira seja mais facilmente fragmentável, por causa da redução da sua resistência físico-mecânica,o que é desejável, na hipótese da transformação do material para a formapulverizada, como na fabricação de pellets e briquetes.
Gaseificação
A gaseificação é um processo de conversão de combustíveis sólidos
ou líquidos em gasosos por meio de reações termoquímicas envolvendo
vapor quente e oxigênio em quantidades inferiores ao mínimo necessário
à combustão. O gás resultante é uma mistura de monóxido de carbono,
hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, cujas proporções
variam de acordo com as condições do processo. Algumas variações
produzem uma mistura gasosa conhecida como gás de síntese, rica em
hidrogênio e monóxido de carbono, que pode ser usada para a obtenção
de qualquer hidrocarboneto. De forma geral, o gás produzido tem várias
aplicações práticas, desde a queima em motores a combustão interna e
turbina a gás até a geração direta de calor. Além disso, serve também
como matéria-prima na obtenção de combustíveis sintéticos, tais como
diesel, gasolina, metanol, etanol, amônia e hidrogênio.
