Biomassa: Tudo sobre ela
Biomassa é qualquer matéria orgânica – madeira, culturas, algas, resíduos animais – que pode ser usado como fonte de energia. A biomassa é provavelmente a nossa fonte mais antiga de energia depois do sol. Por milhares de anos, as pessoas queimam lenha para aquecer suas casas e cozinham seus alimentos.
A biomassa recebe sua energia do sol. Toda a matéria orgânica contém energia armazenada do sol. Durante um processo chamado fotossíntese, a luz solar dá às plantas o energia que precisam para converter água e dióxido de carbono em oxigênio e açúcares. Esses açúcares, chamados carboidratos, abastecem as plantas e os animais que se alimentam plantas com energia. Os alimentos ricos em carboidratos são uma boa fonte de energia para o corpo humano.
A biomassa é uma fonte de energia renovável, pois seu suprimento não é limitado. Nós pode sempre cultivar árvores e colheitas, e sempre haverá desperdício. No processo de fotossíntese, as plantas convertem a energia radiante do sol em energia química sob a forma de glicose (ou açúcar).
Qual é a história da biomassa?
Tecnicamente, a biomassa foi descoberta nos tempos das cavernas, quando o Ser Humano descobriu que a madeira podia queimar. E temos estado nisso desde então. No século XIII, o explorador Marco Polo observou o uso de processos para criar biocombustíveis, depois de ver os chineses usando tanques de esgoto cobertos para gerar biogás. Enquanto isso, no final do século XIX, Rudolf Diesel (da fama do motor diesel) inventou um motor a biocombustível movido a óleo vegetal. Isso foi antes de o óleo diesel à base de petróleo se tornar tão amplamente disponível.
Os biocombustíveis estão agora desempenhando um papel importante na indústria de transportes, onde carros, ônibus e aviões são em grande parte dependentes de combustíveis fósseis. O transporte produz uma enorme quantidade de gases de efeito estufa, e os biocombustíveis têm o potencial de reduzir essa pegada de carbono.
A biomassa pode gerar eletricidade de várias maneiras, mas a mais comum é a combustão – queimando resíduos agrícolas ou materiais lenhosos para aquecer água e produzir vapor, que gira as turbinas. Em algumas usinas de biomassa, o excesso de vapor também pode ser utilizado em processos de fabricação no local, ou para aquecimento, o que aumenta a eficiência energética da geração de eletricidade a partir da biomassa para aproximadamente 80%. Inteligente, certo?
Há também métodos científicos que soam bem, como digestão anaeróbica, gaseificação e pirólise. O fundamental a lembrar é que todos eles aceleram o processo de decomposição em ritmo de caracol, então ficamos com o biogás ou bio-óleo, que são usados como combustíveis para gerar eletricidade. E há até mesmo formas de gerar eletricidade diretamente das coisas que você despeja pelo vaso sanitário. Não vamos entrar em detalhes…mas a matéria orgânica no esgoto contém elétrons, que podem ser removidos pelas enzimas e depois usados em um circuito elétrico.
Madeira e produtos agrícolas
A maior parte da biomassa utilizada hoje é energia produzida em casa. Lenha, cavacos, casca e A serragem representa cerca de 44% da energia da biomassa. Mas qualquer energia orgânica matéria pode produzir energia de biomassa. Outras fontes de biomassa podem incluir produtos de resíduos agrícolas como covas de frutas e maçarocas de milho.
Madeira e resíduos de madeira são usados para gerar eletricidade. Grande parte da energia elétrica é utilizado pelas indústrias que produzem os resíduos; não é distribuído pelas concessionárias, é um processo chamado cogeração. Fábricas de papel e serrarias utilizam grande parte de seus resíduos produtos para gerar vapor e eletricidade para seu uso. No entanto, como eles utilizam tanta energia que eles precisam comprar eletricidade adicional das concessionárias.
A queima de lixo transforma o lixo em uma forma de energia utilizável. Uma tonelada (2.000 libras) de lixo contém cerca de 500 libras de energia térmica de carvão. O lixo não é todo biomassa; talvez metade do seu conteúdo energético venha de plásticos, que são feitos de petróleo e gás natural. Os lugares que tratam o lixo queimado para energia são chamados de usinas de resíduos para energia. Essas usinas geram eletricidade como as usinas de carvão-vermelho, exceto que o combustível utilizado nas caldeiras é o lixo, e não o carvão.
Gás de aterro sanitário e biogás
Bactérias e fungos não são comedores picuinhas. Eles comem plantas mortas e animais, causando seu apodrecimento ou decomposição. Um fungo em um tronco apodrecido está se convertendo celulose a açúcares para se alimentar. Embora este processo seja retardado em um terreno, um A substância chamada gás metano ainda é produzida à medida que os resíduos se decompõem. Novo Os regulamentos exigem a coleta de gás metano para a segurança e o meio ambiente. razões. O gás metano é incolor e inodoro, mas não é inofensivo. O gás pode causar restos ou explosões se infiltrar em casas próximas e for acendido. Os aterros podem coletar o gás metano, purificá-lo e usá-lo como combustível. A lata de metano também ser produzido com energia proveniente de resíduos agrícolas e humanos. Biogás Os digestores são recipientes herméticos ou fossos revestidos com aço ou tijolos. Os resíduos colocados em os recipientes são fermentados sem oxigênio para produzir um gás rico em metano. O gás pode ser utilizado para produzir eletricidade, ou para cozinhar e iluminação.
O etanol é um álcool combustível (álcool etílico) feito por fermentação dos açúcares e amidos encontrados em plantas e depois destilando-as. Qualquer matéria orgânica que contenha celulose, amido ou açúcar pode ser transformado em etanol. A maior parte do etanol produzido nos Estados Unidos vem de milho. As novas tecnologias estão produzindo etanol a partir de celulose em cervejas lenhosas a partir de árvores, gramíneas e resíduos de culturas.
O biodiesel é um combustível feito por reação química do álcool com óleos vegetais, gorduras animais, ou graxas lubrificantes, tais como graxa reciclada de restaurante. A maior parte do biodiesel hoje é feita a partir do óleo de soja. O biodiesel é mais frequentemente misturado ao diesel de petróleo na proporção de dois por cento (B2), ve por cento (B5), ou 20 por cento (B20). Também pode ser utilizado como biodiesel puro (B100). Os combustíveis biodiesel são compatíveis e podem ser utilizados em motores diesel não-modificados com o infra-estrutura de abastecimento existente. É um dos combustíveis de transporte que mais cresce nos Estados Unidos. O biodiesel praticamente não contém enxofre, portanto pode reduzir os níveis de enxofre no diesel do país. abastecimento, mesmo em comparação com os combustíveis com baixo teor de enxofre de hoje. Ao remover o enxofre de diesel à base de petróleo resulta em má lubrificação, o biodiesel é um lubrificante superior e pode reduzir o atrito do combustível diesel em misturas de apenas um ou dois por cento. Este é um importante característica porque a Agência de Proteção Ambiental agora exige que os níveis de enxofre em óleo diesel ser 97% menor do que eram antes de 2006.
Os pontos positivos e negativos da energia da biomassa
Os pontos positivos da biomassa são:
Os dejetos humanos e animais estão sempre disponíveis, pois estamos sempre produzindo o material.
Ele não produz enxofre ou mercúrio e libera menos nitrogênio do que o carvão.
É barato. Você não cobraria muito para alguém levar o seu lixo, não é?
Usar lixo para energia reduz a quantidade que acaba em um aterro sanitário.
Qualquer pessoa poderia produzir energia de biomassa, reduzindo a necessidade de energia centralizada.
Os bio-óleos também podem ser usados para plásticos, medicamentos e outros produtos de consumo.
Os pontos negativos da biomassa são
As culturas energéticas ocupam terras que poderíamos utilizar para agricultura, conservação, moradia.
Libera CO2, que precisa ser monitorado cuidadosamente para não ultrapassar os limites.
Não é totalmente limpo – há o cheiro e o gás metano é liberado.
Há um risco de desmatamento com a produção descontrolada de biomassa.
A produção em massa de biomassa precisa de uma infra-estrutura de irrigação extensa e cara.
Com a tecnologia atual, a energia da biomassa está por trás dos combustíveis fósseis em eficiência energética.
Qual é a quantidade de energia contida na biomassa?
Caso você tenha esquecido, a energia é medida em joules. Se você tem um tomate à mão, levante-o a 1 metro do chão. Sem suor, certo? Isso foi o equivalente a 1 joule de energia. Um quilograma de grama cortada contém cerca de 4 milhões de joules, também conhecidos como megajoules (MJ). Isso é um pouco mais de eletricidade do que o quilowatt/hora utilizado no mercado varejista de energia. E a madeira, a biomassa mais comumente utilizada, contém cerca de 15 MJ/kg. Mas se secar antes de ser queimada, isso é impulsionado para cerca de 18 MJ/kg.
Quando se considera o carvão, com um conteúdo energético de cerca de 25 a 30 MJ/kg, e o petróleo bruto, com cerca de 42 MJ/kg, fica claro que a biomassa não é tão eficiente. Os biocombustíveis, como o óleo de girassol e o óleo de mamona, são um pouco melhores comparados à gasolina – com óleo de girassol com um teor energético de 33 MJ por litro, e gasolina com cerca de 32 a 35 MJ por litro.
Alimentos vs combustíveis
Se estamos cultivando culturas para biocombustíveis, que efeito isso terá sobre o cultivo de alimentos? Este é um debate bastante grande no mundo dos biocombustíveis, já que alguns argumentam que terá implicações em nossa capacidade de fornecer alimentos suficientes para o consumo humano. Não há debate, porém, sobre o quão eficientes são as culturas energéticas quando se trata do uso da terra. Uma safra de mamona, plantada em um hectare, fornece 1.413 litros de óleo de mamona, o equivalente a 1.400 litros de gasolina.
Exemplos de biomassa
A madeira é a primeira em nossa lista dos diferentes tipos de biomassa. Esta é a principal fonte de biomassa que as empresas de energia elétrica utilizam para gerar eletricidade. Ela pode ser queimada para produzir vapor, que pode então acionar uma turbina para gerar energia.
O uso da madeira para gerar energia é considerado neutro em carbono devido ao fato de árvores em crescimento absorverem dióxido de carbono e depois liberá-lo de volta para a atmosfera quando queimado. Portanto, é muito mais ecologicamente correto do que utilizar fontes de combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás.
A biomassa muitas vezes inclui os diferentes tipos de madeira descritos abaixo, mas em teoria, pode-se considerar qualquer tipo de madeira como uma fonte de biomassa.
Culturas de biomassa
São culturas arbóreas de crescimento rápido, como salgueiro e choupo, que são cultivadas propositadamente para a indústria da biomassa. São então colhidas e vendidas para empresas de energia que queimam a safra ao invés dos combustíveis tradicionais, como carvão e petróleo.
Resíduos e descartes de madeira
Quando a madeira é utilizada na fabricação, muitas vezes produz muito desperdício. Isto pode incluir qualquer coisa, desde pedaços de madeira cortada até aparas de madeira e serragem. A maioria dos fabricantes tem um processo em que seus resíduos de madeira são coletados, armazenados e depois vendidos para uma empresa de reprocessamento que pode então vendê-los para a indústria de biomassa.
Toras e cascas de árvores
A maior parte da extração que ocorre em todo o mundo se para fins de fabricação, ou seja, a madeira é vendida e algo é feito a partir dela. Algumas vezes, porém, a exploração madeireira ocorre por outras razões, como o desmatamento. Portanto, podemos considerar que qualquer tronco e/ou casca de árvore excedente é um tipo de biomassa.
Em segundo lugar em nossa lista de exemplos de energia de biomassa estão as culturas alimentares. Muitos deles são adequados para uso em biocombustíveis, como bioetanol e biodiesel. Eles são menos propensos a serem utilizados para a geração de energia. Quando utilizamos culturas alimentares como biomassa, às vezes são referidas como "culturas energéticas".
Algumas das culturas energéticas de biomassa mais populares são descritas abaixo:
Culturas de amido
Estes podem incluir trigo, milho, cana-de-açúcar e batatas, para citar alguns. As culturas com alto teor de amido são perfeitas para criar bioetanol, que é usado principalmente como uma alternativa à gasolina. No entanto, também pode ser utilizada para fins de aquecimento em uma lareira de bioetanol.
Estes podem incluir culturas como canola, soja e girassol. Culturas de oleaginosas como estas são utilizadas na produção de biodiesel, que é uma alternativa ao diesel combustível. As gorduras animais também são frequentemente encontradas na produção de biodiesel.
A principal desvantagem do biodiesel é que ele consome muito mais terra do que bioetanol para a produção da mesma quantidade de combustível. Portanto, a produção é muito mais cara.
Os resíduos animais são outra fonte de biomassa. Resíduos sólidos de animais, polpa líquida e cama usada podem ser todos coletados e processados em biogás.
O biogás é criado dentro de um biodigestor anaeróbico. Esta é uma câmara selada que remove o oxigênio e aquece a biomassa, a fim de ajudar a acelerar a decomposição. Durante a decomposição, o metano é liberado e depois capturado como biogás para uso posterior.
Muitas pessoas em todo o mundo utilizam o biogás como fonte de combustível no aquecimento, cozimento e até mesmo no transporte. O biogás é menos comum no transporte do que o bioetanol e o biodiesel devido ao fato de que os motores de combustão tradicionais não podem ser convertidos para funcionar com ele.
O biogás é até mesmo usado às vezes como substituto do gás natural em usinas elétricas a gás.
Assim como os resíduos animais, também podemos utilizar os resíduos humanos como um tipo de biomassa. Embora isso seja menos comum, algumas estações de tratamento de resíduos estão começando a utilizar os resíduos humanos para produzir biogás. O processo para isso é muito semelhante aos resíduos animais e utiliza um biodigestor anaeróbico (biodigestor) para capturar biogás.
Sim, podemos até usar os resíduos de nossos próprios jardins como fonte de energia de biomassa. Tudo, desde aparas de grama até compostagem, ervas daninhas e caules de plantas, pode ser considerado um tipo de biomassa. Alguns agricultores também cultivam campos de feno para fins de biomassa.
Os resíduos das hortas podem ser utilizados em um digestor anaeróbico, assim como os resíduos animais e humanos. Este produz biogás e pode ser utilizado para cozinhar, aquecer, transportar ou gerar energia.