Resíduos vegetais como fonte de energia
Waldir Ferreira Quirino, PhD
Valorização Energética de Resíduos
Analista Ambiental – LPF/IBAMA
[email protected]
Qual é a principal razão da nossa conversa?
Valorização energética dos resíduos vegetais
-energia
-meio ambiente
Seqüestro de carbono e efeito estufa
Por que eu estou envolvido com este assunto?
-Porque o crescimento enorme no consumo e produção de
energia é a causa de toda alteração no meio ambiente;
-Porque existem opções de produção de energia limpa, e
que produzem menor impacto ambiental;
-Porque o Brasil é um dos paises mais ricos do mundo em
fontes alternativas de energia e limpas.
O que representa a energia ?
A ENERGIA é uma questão planetária – preocupação universal.
*Estabelece uma relação de poder entre as nações.
*Afeta todos os paises do globo – desenvolvidos ou não.
*Ameaça o futuro da civilização industrial.
Ambiente: preocupação do mundo atual.
Poluentes : dioxinas e furanos, pesticidas organoclorados e
organofosforados, policlorobenzenos (PCB), BTX, policlorofenol,
compostos organicos voláteis (COV), hidrocarbonetos aromáticos
policiclicos (HAP), metaloides (tributil estanho, por exemplo...)
Consequências: mudanças climáticas, contaminação do solo e da
água, desertificação, doenças e pestes como a vaca louca,
tempestades, furacões, inundações, HIV, etc.
Ações: nova ordem mudial de normas ambientais. Principalmente
relacionadas a energia e a resíduos.
CE : 92% (ind)
CE : 8 % (restante)
O que aconteceu com o padrão de
consumo de energia ?
-Mudou drasticamente
-e está afetando muito o meio ambiente
Energia (kcal X 1000)
250
Consumo de energia per capita
200
150
Transporte
Ind e Agric
100
Domestico
50
alimentação
0
1.000.000.000 AC
100.000 AC
5.000 AC
1.400 AC
Idade do homem (anos)
1.875 DC
Atual
Au m e n to d o c o n s u m o e n e rg é tic o
C onsumo e ne rgia (kcal/dia)
250000
200000
150000
100000
50000
0
-200000
-150000
-100000
d a ta (a n o s )
-50000
0
Concentração de dióxido de carbono na atmosfera (ppm)
Evolução histórica da temperatura na terra
ppm
anos
•Concentração de CO2 proporcional a temperatura da terra.
• Aumento da temperatura anual de 1 a 5°C = 15 a 95 cm nível
do mar.
É esperado que o nível do mar aumente de 15 a 95 cm até o ano 2100, devido ao
degelo das calotas polares e glaciais e à expansão do volume de água.
Elevação do mar –
limites inferior e
superior
Fonte: UNEP - United Nations Environment Programme e WMO - World Meteorological
Organization.
Elevação média da temperatura da superfície entre 1990 e
2100.
Projeção da temperatura
do globo terrestre –
limite superior e inferior
Fonte: UNEP e WMO
Temperatura média calculada e observada
Fonte: UNEP - United Nations Environment Programme e WMO - World Meteorological
Organization.
Ritmo de aquecimento da terra:
-últimos 1800 anos temperatura subiu 0,27°C/1000 anos
-últimos 100 anos temperatura subiu 0,54°C/100 anos
-últimos 30 anos temperatura subiu 0,27°C/10 anos
Stephen Hawking, físico mais famoso do planeta, considera que
a vida no planeta Terra será inviável para o homem no ano
3000 (dentro de 50 gerações).
O aumento da temperatura favorece pestes e doenças como a
malária.
O que é o seqüestro de carbono? => Fotossíntese
1.648 – Van Helmont
1.727 - Hales
CO2 + H2O -------------------- O2 + matéria orgânica (Ingenhouzs 1796)
A fotossíntese é um processo de assimilação de carbono
Energia da Biomassa no Brasil e no Mundo
Biomassa produzindo energia no mundo : 1,6 bilhões de m3/ano
Biomassa produzindo energia na Europa : 110 milhões m3/ano
Biomassa produzindo energia no Brasil : 300 milhões m3/ano
Biomassa no BEN = 49 x 106 tep
Petróleo no BEN = 55 x 106 tep
Hidráulica no BEN = 85 x 106 tep
A biomassa pode ser facilmente a 2a fonte de energia do Brasil
Fonte: Balanço Energético Nacional-BEN
A madeira como fonte de energia:
-questão estratégica;
-questão ambiental;
-questão social;
-questão econômica.
Questão estratégia
A utilização da madeira como fonte de energia representa uma
questão estratégica. O emprego da madeira como fonte de energia
contribui para a independência energética do país.
A disponibilidade e a auto-suficiência de energia de um país,
representa um fator de estabilidade econômica face às flutuações
mundiais do custo dos combustíveis fósseis.
Questão econômica e social
A capacidade de gerar energia primária no próprio país bem como
nas próprias regiões de consumo, representa a possibilidade de
injetar localmente os investimentos para geração dessa energia,
como também, economizar ou evitar a exportação de divisas.
Representa uma opção a mais de gerar riquezas, movimentar a
economia e criar empregos.
A energia elétrica gerada a partir do óleo diesel custa cerca de 9
vezes mais do que a energia elétrica gerada a partir de biomassa
proveniente dos resíduos de madeira de florestas plantadas.
Proteção ambiental
A utilização da madeira como fonte de energia em substituição de
combustíveis fósseis na indústria, limita o crescimento do efeito
estufa pela redução das emissões de dióxido de carbono – CO2 – e
suprime a poluição pelo enxofre, ausente na madeira.
A valorização energética dos resíduos da indústria madeira, por
exemplo, evita igualmente a queima muito poluente desses resíduos
a céu aberto, assim como a acidificação do lençol freático ou dos
cursos d’água pela sua deposição inadequada.
Sistemas de Cogeração da Biomassa
Os sistemas de cogeração, que permitem produzir simultaneamente
energia elétrica e calor útil, configuram a tecnologia mais racional
para a utilização de combustíveis.
Este é o caso das indústrias sucro-alcooleira e de papel e celulose,
que além de demandar potência elétrica e térmica, dispõem de
combustíveis residuais que se integram de modo favorável ao
processo de cogeração.
A cogeração é usada em grande escala no mundo, inclusive com
incentivos de governos e distribuidoras de energia.
Vantagens na utilização da energia da biomassa
-Essa fonte contribui com a independência energética, tornando-se um fator de
estabilidade frente as flutuações da economia mundial.
-Permite manter o capital no local em vez de exporta-lo com a compra de energia.
-Limita o efeito estufa pela redução das emissões de CO2 e supressão da emissão
de enxofre. Evita a queima ao ar livre que é muito poluente.
-A energia da biomassa gera 3 a 4 vezes mais empregos do que as outras formas de
geração de energia como petróleo, gás, eletricidade ou carvão mineral.
Florestas plantadas no Mundo
A área estimada de plantações florestais no mundo é
de 187 milhões de hectares, representando 5% da
área florestal global.
-(62%) localiza-se no continente asiático.
-17% estão na Europa
-9% nas Américas do Norte e Central
-6% na América do Sul
-4% na África e
-2% na Oceania.
Fonte: FAO – State of the World’s Forests, 2001.
As florestas plantadas, tem elevada capacidade de remover o
CO2 da atmosfera.
As espécies do gênero Eucalyptus possuem elevada eficiência
fotossintética, mesmo apresentando área foliar relativamente
baixa, são bastante eficientes no seqüestro do carbono.
Estima-se que as plantações florestais absorvam cerca de 10
toneladas de carbono/ha/ano.
Fonte: Reis, M. G. F. et al. In: Anais do Seminário Emissão x Seqüestro de CO2
A América do Sul possui 885 milhões de hectares de
florestas.
As florestas naturais ocupam cerca de 875 milhões de
hectares.
Os 10 milhões de hectares restantes correspondem às
florestas plantadas, que representam 1% da área
florestal total e 6% da área de florestas plantadas
existentes no mundo.
Fonte: FAO – State of the World’s Forests, 2001.
A energia elétrica gerada a partir do óleo diesel
custa cerca de 9 vezes mais do que a energia elétrica
gerada a partir de biomassa proveniente dos resíduos
de madeira de florestas plantadas de eucalipto e
pinus.
Uma serraria de médio porte, com produção anual de
36 mil m3 de serrado tem capacidade para gerar até
13,2 mil MWh/ano, quantidade suficiente para suprir
a sua demanda de energia ou de uma cidade com
60.000 hab. Fonte: STCP, Informativo nº 5, 2001.
Resíduo X Ambiente
• Como correlacionar resíduos vegetais e meio ambiente?
-Contaminação direta do ambiente
-Desperdício de energia ($)
-Desperdício de matéria-prima ($)
-Desperdício da cobertura vegetal
-Desperdício de carbono
-Custo ambiental?
Resíduo X Ambiente
O que é resíduo?
-é o que sobra de um processo de produção ou exploração, de
transformação ou de utilização. É toda substância, material, ou produto
destinado ao abandono.
*Resíduo urbano ou doméstico.
*Resíduo industrial banal – madeira sem tratamento.
*Resíduo industrial especial
-resíduo inerte – não libera nem reage;
-resíduo último – cinzas;
-resíduo tóxico ou perigoso – nuclear.
Nomenclatura no tratamento dos resíduos
Eliminação: ação de se desfazer de um resíduo sem tirar nenhum
proveito, como por exemplo, a incineração sem recuperação de energia.
Recuperação: ato de aproveitar total ou parcialmente um resíduo,
através de processos adequados, reduzindo assim o volume destinado à
eliminação.
Valorização: está ligada a alguma ação de desenvolvimento de
processo tecnológico, podendo ocorrer através de diversas maneiras, como
reciclagem, reutilização, regeneração etc.
A indústria deve ser incentivada a abandonar a eliminação promovendo a
recuperação com a valorização dos seus resíduos. E, uma forma bastante objetiva de
se conseguir isso, é através da normalização e da legislação específicas.
Regras básicas no tratamento dos resíduos
a-Prever, limitar e administrar a produção de resíduos, reduzindo sua
nocividade.
b-Assegurar a reutilização, a reciclagem e a valorização dos resíduos.
c-Controlar a eliminação dos resíduos, os fluxos e a sua qualidade.
d-Limitar a estocagem definitiva somente aos resíduos finais.
Resíduo final é aquele para o qual não se dispõe de mais nenhuma opção técnica e
economicamente viável de aproveitamento. Só aí é que se deve recorrer ao descarte ou
estocagem do resíduo.
Características dos resíduos
Os resíduos apresentam baixa densidade, elevado teor de umidade e são
dispersos geograficamente, encarecendo a coleta e o transporte e dificultando
o aproveitamento energético. Apresentam na maioria das vezes, uma grande
diversidade de formas e granulometria variada. Característica bastante comum
dos resíduos é a heterogeneidade.
Os resíduos podem estar associados a produtos químicos:
-a madeira associada com tintas, resinas, vernizes, produtos de conservação.
Maneiras de utilização energética dos resíduos
- queima direta, em caldeiras, como lenha ou resíduo, gerando calor ou
vapor de processo;
elétrica;
- queima direta em termelétrica para produção e comércio de energia
- queima direta em queimadores de partículas como ocorre na indústria
de cerâmica vermelha;
- compactação de resíduos, transformando-os em briquetes para
posterior utilização como lenha, em todos processos que tradicionalmente já
utilizam lenha, sejam padarias, pizzarias, caldeiras em geral;
lenha;
- produção de carvão utilizado comumente para carbonização de
- carbonização dos resíduos sob a forma de partículas;
- produção de carvão ativo, a partir de finos de carvão ou de finos de madeira,
através de ativação física ou química.
Resíduos da Biomassa
Valorização
Energética
Combustão
Direta e
Incineração
Gaseificação
Briquetagem
Pirólise
Valorização
Matéria
Fertilizante
Degradação lenta
e acelerada
Madeira – cimento: reciclo
Painéis de particulas
ou fibras: reconst/reciclo
Vigas e painéis
Colados: reciclo/reconst
Madeira + plástico
Controla as emissões dos poluentes
BRIQUETAGEM DE RESÍDUOS
BRIQUETAGEM DE RESÍDUOS
EXTRUSORA DE
PISTÃO MECÂNICO
EXTRUSORA HIDRÁULICA
Carbonização
Carbonização
Formas de aproveitamento energético
Grupo gerador a vapor -RO
Usina termelétrica movida
movida com cavacos de madeira
– Samuel - RO
Unidades de geração de vapor, ou eletricidade, ou de co-geração
-necessitam de homogeneidade do combustível;
-operação e controle automatizado, regulagem da
combustão;
- respeitando os níveis de emissão de cinzas e
poluentes
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Mont Saint Mitchel – France 1999