O documento discute os recursos energéticos renováveis e a biomassa. Aborda os processos de obtenção de combustíveis a partir da biomassa, incluindo a combustão direta, pirólise e processos bioquímicos. Também analisa a conversão da biomassa em combustíveis comerciais e discute os aspectos negativos da queima de palhiço.
PROJETO DE EXTENSÃO I - SERVIÇOS JURÍDICOS, CARTORÁRIOS E NOTARIAIS.pdf
Recursos energéticos renováveis a partir da biomassa agrícola
1. LER 244 – RECURSOS ENERGÉTICOS E AMBIENTE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL
Prof. Tomaz Caetano Cannavam Ripoli
Edição: 2006
2. É toda matéria orgânica, excetuando-se os
combustíveis fósseis, ou seja, todo material
proveniente de colheitas agrícolas e
florestais, produtos animais, massa de
células microbianas, resíduos e produtos
renováveis em bases anuais (Hiler &
Stout,1985)
3. CO2 + H2O + ENERGIA
LUMINOSA
O2 + CARBOHIDRATOS
(AÇÚCARES E AMIDO)
(fotossíntese)
(a combustão de O2 e Carboidratos = “respiração”)
4. FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DE COMBUSTÍVEIS
A PARTIR DE BIOMASSA (HILER & STOUT, 1985)
5. (DE CONVERSÃO DE BIOMASSA EM OUTRAS FORMAS DE ENERGIA)
COMBUSTÃO DIRETA: QUEIMA PARA PRODUÇÃO DE
CALOR (AQUECIMENTO OU ACIONAMENTO DE
TURBINAS ELÉTRICAS)
PIRÓLISE: DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DE RESÍDUOS,
SOB ALTAS TEMPERATURAS (500 A 9000 C) EM
ATMOSFERA POBRE EM O2, PRODUZINDO UM GÁS
OU LÍQUIDO DE BAIXO PODER CALORÍFICO.
PROCESSOS BIOQUÍMICOS: DECOMPOSIÇÃO DE
RESÍDUOS ORGÂNICOS, EM ATMOSFERA POBRE EM
O2, COM PRODUÇÃO DE METANO; OU FERMENTAÇÃO
CONTROLADA PARA OBTENÇÃO DE ÁLCOOL.
7. SUPERIOR = “É O NÚMERO DE UNIDADES DE CALOR
LIBERADO, PELA COMBUSTÃO DE UMA UNIDADE DE
MASSA DE UMA SUBSTÂNCIA, EM BOMBA CALORIMÉTRICA,
EM ATMOSFERA DE OXIGÊNIO, A VOLUME CONSTANTE E
SOB CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE MODO QUE, TODA
ÁGUA PROVENIENTE DA COMBUSTÃO, ESTEJA NO ESTADO
LÍQUIDO” (ABNT NBR8633 (1984).
OU SEJA, OBTIDO EM LABORATÓRIO E CONSIDERA O
MATERIAL COM BASE EM PESO SECO!
8. INFERIOR e ÚTIL: OBTIDOS ANALITICAMENTE
PCI = PCS – 600 . 9H / 100
PCU = PCI [(100 – U) / 100] – 6H
Sendo:
PCI (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO INFERIOR BASE PESO SECO
PCU (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO ÚTIL À UMIDADE U DO MATERIAL
PCS (kcal/kg) = PODER CALORÍFICO SUPERIOR (BOMBA CALORIMÉT.)
H (%) = TEOR DE HIDROGÊNIO NO MATERIAL
600 (kcal) = VALOR MÉDIO ENERGIA ABSORVIDA/kg DE ÁGUA PARA
ATINGIR TEMPERATURA DE EVAPORAÇÃO.
9 = MÚLTIPLO DO PESO DO H2, CONTIDO NO MATERIAL, QUE
FORNECE O PESO DA ÁGUA FORMADA DURANTE A COMBUSTÃO
U (%) = UMIDADE DO MATERIAL, BASE PESO ÚMIDO.
6 = FATOR DE CONVERSÃO REFERENTE A ENERGIA PARA A
EVAPORAÇÃO DA ÁGUA DE FORMAÇÃO.
9. OBVIAMENTE O PCU É SEMPRE MENOR
QUE O PCI E ESTE, É MENOR QUE O PCS!
10. EXERCÍCIO:
CALCULE O PODER CALORÍFICO ÚTIL DE PALHA DE
CEREAL, QUE CONTÉM 8,4 % DE HIDROGÊNIO,
ESTANDO EM UMA UMIDADE DE 10 % E POSSUI UM
PCS = 4,445 Mcal/t.
12. PROCESSO (SIMPLIFICADO) PARA
PRODUÇÃO DE ÁLCOOL E AÇÚCAR
MATÉRIA-PRIMA
(CANA-DE-AÇÚCAR)
COM E SEM
LAVAGEM
TRATAMENTO
DO CALDO
CRISTALIZAÇÃO FERMENTAÇÃO
DESTILAÇÃO
ÁLCOOL
AÇÚCAR
EM FUNÇÃO DO
SISTEMA
DE COLHEITA
19. PALHIÇO?
“MATERIAL REMANESCENTE SOBRE A SUPERFÍCIE DO
TALHÃO, APÓS A COLHEITA, PRINCIPALMENTE A
MECANIZADA, CONSTITUÍDO DE FOLHAS VERDES,
PALHAS, PONTEIROS; COLMOS, RAÍZES, ERVAS DANINHAS
E/OU RESPECTIVAS FRAÇÕES E
PARTÍCULAS DE TERRA A ELES ADERIDA”, (RIPOLI, 1988)
25. 1 t PALHIÇO = 1,2 Equivalente
Barril de Petróleo
1 ha CANAVIAL:
75 t COLMOS
4 A 10 t PALHIÇO
(peso seco)
1 ha = 8,4 EBP
50% recolhido = 4,2 EBP
50% fica, fins agronômicos
50% área canavieira = 2,7 x 106 ha
18,9 X 106 EBP/SAFRA!
1 BARRIL DE PETRÓLEO = US$60...
26. MAS A QUEIMA CONTINUA COM BASE EM LEI
DO DR. GERALDO ALKMIM (MÉDICO...)
27. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE SISTEMAS (EES) DE
RECOLHIMENTO DE BIOMASSA AGRÍCOLA
EES(%) = [1-(ECC/ECP)] . 100
SENDO, (em Kcal/kg):
ECC = ENERGIA CONSUMIDA NA FORMA DE ÓLEO
DIESEL EM TODAS OPERAÇÕES (ENLEIRAMENTO,
RECOLHIMENTO, TRANSPORTE,
DESCARREGAMENTO, PREPARO).
ECP = ENERGIA EXISTENTE NA BIOMASSA
28. COGERAÇÃO:
ESTIMATIVA DE RIPOLI et al (2000).
BIOMASSAS Pu
(MJ/t)
A
(%)
Ac
(ha/ano)
Qt
(t/ha)
Pd
(pessoas/ano)
PALHIÇO
CANA
13551 50 2,7 x 106 11,26 9,85 x 106
BAGAÇO
CANA
7868 30 2,7 x 106 18,20 5,55 x 106
PALHA
ARROZ
15401 80 1,8 x 106 0,257 0,26 x 106
Pu= poder calorífico; A = % da área de produção; Ac = área de produção; Qt =
produtividade; Pd = no. pessoas, de baixa renda, atendidas/ano.
29. Exercício:
DETERMINE A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UM SISTEMA DE
RECOLHIMENTO, TRANSPORTE E DESCARREGAMENTO DE
BIOMASSA AGRÍCOLA.
DADOS:
PODER CALORÍFICO DA BIOMASSA: 1700 Mcal/t
CONSUMO DE ÓLEO DIESEL NAS OPERAÇÕES: 95 Mcal/t
EES(%) = [1-(ECC/ECP)] . 100
EES (%) = [1-(125 / 1500)] . 100
EES = 94,4 %
(DE CADA 100 UNIDADES DE ENERGIA POSTA NA UNIDADE
CONSUMIU-SE, APENAS 5,6 UNIDADES EM DIESEL)
30.
31. ASPECTOS NEGATIVOS:
- POLUIÇÃO AMBIENTAL (carvãozinho e gases tóxicos)
- DESPERDÍCIO ENERGÉTICO (palhiço)
-PERDAS DE CALDO (sacarose)
35. 6 ha
ÁREA: 6 X 10
PERDAS ÁLCOOL ABSOLUTO: de 5 a 130 L/ha
PERDAS ECONÔMICAS: de US$1,19/ha a US$30,93/ha
São Paulo:de US$ 7.100.000/ANO a US$185.600.000/ANO
PERDAS DECORRENTES DA EXSUDAÇÃO
(ESTIMATIVA ESTADO SÃO PAULO. ATUALIZADO DE RIPOLI et al, 1998)
36.
37.
38. PERDAS INVISÍVEIS
COLHEITA MECÂNICA
(NEVES, 2.003)
VARIEDADES:
RB 806043
RB 72454
SP 80-1842
COLMOS COM PALHA COLMOS SEM PALHA
2 a 3% 2,1 a 5,4%
DEPENDEM:
VARIEDADE (MENOR TEOR DE FIBRA, MAIORES PERDAS)
PORTE DO CANAVIAL (MAIS DEITADO, MAIORES PERDAS)
ÓRGÃOS ATIVOS DE CORTE (CORTE BASAL, PICADORES, EXTRATOR
PRIMÁRIO- rpm)
39.
40.
41. HOLANDA, VIA U.E., ESTÁ CRIANDO UM PADRÃO
PARA COMBUSTÍVEIS RENOVÁVEIS
VARIÁVEIS EM CONSIDERAÇÃO:
- PREÇO
- QUALIDADE/PADRONIZAÇÃO
- PRESERVAÇÃO AMBIENTAL
(ÁGUA DE LAVAGEM SEM POLUIÇÃO,
AUSÊNCIA DE QUEIMADAS, PRESERVAÇÃO FLORESTAL)
- RESPONSABILIDADE SOCIAL
(TRABALHO ESCRAVO, DE MENORES ETC)
49. PALHIÇO ENLEIRADO
(60%) CONSTITUIÇÃO E UMIDADE(%)
NO MOMENTO DA COLHEITA:
PONTEIROS (85), PALHAS (8),
FOLHAS VERDES(80), FRAÇÕES
DE COLMOS(90), PLANTAS
DANINHAS.
UMIDADE 15 DIAS APÓS:
10 A 20% (DEPENDENDO DE
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS)
58. Considerando aumento de custo de colheita
CUSTOS EFETIVOS PALHIÇO POSTO
USINA
(RIPOLI, et al, 2003)
59. OS CUSTOS DA COLHEITA INTEGRAL
SERÃO MENORES,AINDA, QUANDO:
COLHEDORAS DE MENOR VALOR
FUNÇÃO DE:
MOTORES COM MENOR POTÊNCIA
MENOS MOTORES HIDRÁULICOS E MANGUEIRAS
MENOR CONSUMO (DIESEL E HIDRÁULICO),
MANUTENÇÃO MAIS BARATA ETC.
TAIS MÁQUINAS PODERÃO CUSTAR 30 A 40 % MENOS DO
QUE O PREÇO ATUAL.
60. NÃO AUMENTAM AS NECESSIDADES DE:
NOVOS INVESTIMENTOS EM EQUIPAMENTOS
(RECOLHEDORA, ENFARDADORA, TRANSPORTE )
NOVAS EQUIPES DE MANUTENÇÃO E
ABASTECIMENTO
MENORES ATIVIDADES GERENCIAIS
MENOR TRÁFEGO SOBRE TALHÃO E SOQUEIRA
(MENOS ESMAGAMENTO SOQUEIRAS)
INVESTIMENTO:
EXIGIRÁ ESTAÇÃO DE PRÉ LIMPEZA
(CONSUMIRÁ ENERGIA GERADA PELO BAGAÇO + PALHIÇO)
PEQUENO AUMENTO DE VEÍCULOS PARA CANA
DEMAIS VANTAGENS DA COLHEITA INTEGRAL
61. ESTIMA-SE QUE O CUSTO DA
ESTAÇÃO DE LIMPEZA, PODE SER
AMORTIZADO EM 10 meses
62. POR RAZÕES ECONÔMICAS DERIVADAS
DE POLÍTICAS PÚBLICAS INEXPLICÁVEIS!
OU MUITO EXPLICÁVEIS...
63. PARA GERAR ANO TODO USINA PRECISA:
RECEBER R$130,00/MWh (ESTÁ RECEBENDO R $93,77)
REDUZIR DE 500 PARA 300 kgf O CONSUMO VAPOR/t CANA MOIDA
VALORES ECONÔMICOS E PISOS CORRESPONDENTES ÀS
TECNOLOGIAS ESPECÍFICAS POR FONTE – PROINFA, março/2004.
TIPO DA CENTRAL
GERADORA
MÁXIMO (R$/MWh) MÍNIMO (R$/MWh)
PEQUENAS CENTRAIS
HIDRELÉTRICAS
117,02 117,02
EÓLICA 204,35 150,45
BIOMASSA:
BAGAÇO 93,77 83,58
CASCA DE ARROZ 103,20 83,58
MADEIRA 101,35 83,58
BIOGÁS DE ATERRO 169,08 83,58
64.
65.
66. “NÃO ESTOU PREOCUPADO COM
NENHUM DOS PROBLEMAS.
ESTOU MUITO OCUPADO COM
A SOLUCÃO DE CADA UM DELES”.
PROF. A.P. COBRA, ESALQ.
67. REFERÊNCIAS:
RIPOLI, T.C.C. & RIPOLI, M.L.C. Biomassa de cana-de-açúcar: colheita, energia e ambiente.
2ª. ed. Piracicaba: autores. 2005. 302 p.
RIPOLI, T.C.C.; RIPOLI, M.L.C.; CASAGRANDI, D.V.; IDE, B.Y. Plantio de cana-de-açúcar:
Estado da arte. Piracicaba: T.C.C.Ripoli. 2006. 216 p.
RIPOLI, T.C.C.; MOLINA JÚNIOR, W.F.; RIPOLI, M.L.C. Manual prático do agricultor:
Máquinas agrícolas. v.1. Piracicaba: T.C.C.Ripoli. 2005. 187 p.
68. ESPECIALISTA É AQUELE QUE SABE
MAIS E MAIS SOBRE MENOS E
MENOS, PORÉM ACABA SABENDO
TUDO SOBRE NADA!
GENERALISTA É AQUELE QUE SABE
MENOS E MENOS SOBRE MAIS E MAIS
PORÉM ACABA SABENDO NADA
SOBRE TUDO!