BIOCARVÃO NOVO COMBUSTÍVEL ENERGÉTICO

O alcance da neutralidade de carbono até 2050 exigirá a implantação de tecnologias de emissão negativa de compostos do carbono, e para atender essa meta. Assim sendo, a preocupação mundial com as questões de segurança energética e o efeito de longo prazo do CO2 no meio ambiente, principalmente devido à utilização de combustíveis fósseis, tem sido incentivo importante para o desenvolvimento de tecnologias para abordar a redução das emissões de carbono. 

Recentemente, o uso de biomassa pelo setor de bioenergia vem ganhando atenção especial devido à natureza renovável e variabilidade como resultado da ampla opções em termos de espécies vegetais disponíveis, partes anatômicas e práticas de colheita que geram resíduos com conteúdo energético.

 Reduzir emissões de gases do efeito estufa simultaneamente à produção de biomassa e bioenergia tem sido amplamente avaliado pelos especialistas da Brasil Biomassa) e nesse contexto a pirólise (uso dos resíduos florestais, agroindustriais e sucroenergético) com ênfase na produção de biocarvão/biocarbono tendem a ser uma alternativa energética promissora e oferecem maior efeito de mitigação climática do que outros sistemas de bioenergia pois em termos de geração de energia, a implementação de sistemas pirolíticos evitam liberação de gases de efeito estufa (GEE), a exemplo do CO2, por MWh de energia em valores no range 1,4-1,9 tCO2e/MWh, valor esse maior comparado com a média de emissões evitadas de 0,05-0,30 tCO2e/MWh para outros sistemas de bioenergia.

A biomassa residual, de pouco ou nenhum valor econômico como a gerada pelo setor florestal na forma de casca, galhos, ponteira e raiz de eucalipto e pinus e do setor da agricultura/agroindustrial e sucroenergético como a palha do arroz, feijão, milho, soja, trigo e da cana-de-açúcar que se encontram disposta inadequadamente (lixões e aterros ou queimada), é matéria-prima adequada para a técnica de pirólise.  A enorme disponibilidade mundialmente desses resíduos e em particular no Brasil devido a extensa reserva de recursos de biomassa, permite projeção otimista de equilibrar a demanda total de energia primária até 2030, em consideração ao ramo bioenergia, e em função disso possibilitar o reconhecimento do Brasil como grande exportador de recursos de biomassa para diversos interessados em atividades de valoração energética. 

Quanto aos resíduos sólidos urbanos (RSU), pelo fato de ainda serem um dos principais problemas dos grandes centros urbanos, no Brasil por exemplo, atualmente apenas 59,5% dos resíduos produzidos são destinados para aterros sanitários, e são predominantemente matéria orgânica. O aumento contínuo na produção de resíduos sólidos por diferentes setores econômicos tem resultado em demanda crescente por práticas sustentáveis de gerenciamento desses resíduos. No Brasil, acrescenta-se a isso, a meta (não alcançada) de eliminação de todos os lixões até final de 2022 estabelecida pela lei Política Nacional dos Resíduos Sólidos de 2010. 

Em vista da agricultura ser um dos setores de maior contribuição para as emissões de gases do efeito estufa no planeta, e em particular no Brasil faz-se necessária a implementação de práticas de economia circular, com aproveitamento dos resíduos gerados .  

É nesse contexto a importância da inserção da tecnologia de pirólise para valoração de resíduos orgânicos, como tecnologia complementar às práticas de gestão de resíduos sólidos no Brasil, a exemplo da compostagem e biodigestão anaeróbica. No caso da pirólise, além de reduzir emissões de gases de efeito estufa; a aplicação do material carbonáceo pirogênico como combustível energético e/ou sequestro de carbono é um excelente exemplo de práticas de economia circular.

As práticas de economia circular (“grow-make-use-restore”) visam o reciclo dos fluxos de materiais e energia para aumentar os ganhos ambientais e evitar custos, por exemplo ao minimizar o conteúdo de material biodegradável que iria ser encaminhado para aterros sanitários. As distintas fontes de material biodegradável, a exemplo dos resíduos agrícolas, florestais e fração orgânica de resíduos sólidos municipais, devem ser considerados para o fechamento do ciclo ao longo de toda a cadeia que envolve etapas de geração e uso de biomassa . 

A implementação da técnica de pirólise para geração de recursos renováveis energéticos (biocarvão, bio-óleo e gás de pirólise) além de material carbonáceo pirogênico (PCM) representa eficiente solução de gestão de resíduos de acordo com preceitos da economia circular, pelos seguintes motivos: o processo de pirólise é tecnologia de emissão negativa de gases do efeito estufa (por exemplo CO2) e a respectiva aplicação de biocarvão como uso energético nos fornos e para sequestro de carbono, além da perspectiva de inserção gradual, na cadeia de consumo, dos recursos energéticos advindos do processo de pirólise (gás de pirólise e biocombustível líquido).

Com relação ao biocarvão/biocarbono energético, diferentes empresas do setor industrial como as siderúrgicas, cimenteiras, cerâmicas e de alumínio tem o grande interesse na produção e no consumo deste inovador combustível energético com o uso da biomassa residual da madeira de eucalipto e da palha do milho, soja e cana-de-açúcar.

Os trabalhos que a Brasil Biomassa Engenharia e Tecnologia está desenvolvendo para os grandes grupos industriais apontam para grande versatilidade e potencial de aplicação do biocarbono para uso energético em substituição do coque. O uso de processos pirolíticos para produção de bio-óleo, gás e biocarvão, como estratégia de diversificação da matriz energética vem de encontro à necessidade de substituição gradativa dos derivados de petróleo por recursos energéticos renováveis; no tocante ao biocarvão, acrescenta-se o seu potencial de aplicação como um produto energético e sequestro de carbono como estratégia de mitigação da emissão de gases do efeito estufa. 

Novamente destacamos que uma das tecnologias de conversão da biomassa em energia mais atrativas é a pirólise, processo termoquímico, que ocorre em ambiente reacional com ausência (ou quase-ausência) de O2, com flexibilidade operacional e de controle relativamente fácil do rendimento dos produtos obtidos tais como biocarvão, bio-óleo e gás. Exemplos de variáveis de processos os quais podem ser ajustados para obter proporção desejada dos produtos (rendimentos de bio-óleo, biocarvão e gás) e propriedades físico-químicas desejáveis nos produtos são: temperatura, taxa de aquecimento, tempo de residência da fase vapor, pressão, catalisador, entre outros.

Entretanto, tornar viável a tecnologia de pirólise ao considerar não apenas o tipo de reator usado, mas também o condensador(es) e outros dispositivos; vários desafios devem ser superados, sendo um deles a sustentabilidade da cadeia de suprimentos que permite obter carga residual de biomassa mínima necessária para fluxo contínuo na entrada do reator; sendo que para este tipo de aplicação o tipo de biomassa usado não seja competitivo com recursos de biomassa destinados ao setor de suprimentos de alimentos. Por exemplo, o fornecimento contínuo de resíduos derivados da indústria celulose/moveleira e agroindustrial/sucroenergético existente para ser usado como feedstock é essencial para a sustentabilidade da tecnologia de pirólise em larga escala, minimizando custos que seriam requeridos para se produzir biomassa energeticamente “dedicada”.

Os reatores cônicos de leito fluidizado (CSBR), assim como outros tipos de reatores fluidizados são empregados para o ajuste operacional rápido, preferencialmente; que viabiliza obter elevado rendimento de bio-óleo devido a elevados valores de taxa de aquecimento simultaneamente a baixos valores de tempo de residência da fase vapor. Em poucos segundos após início da operação, ocorre retirada lateral de biocarvão formado continuamente para se minimizar eventual “cracking” de parte dos compostos voláteis, característica essa que diferencia o CSBR de outros reatores de leito fluidizado. Além disso, o CSBR tem elevado desempenho para diversos tipos de biomassas residuais, independentemente da composição heterogênea da biomassa e do formato irregular como por exemplo misturas de distintas biomassas residuais compostas de madeira, cascas, folhas, dentre outros; os quais implicam em variadas propriedades para cada mistura diferente de resíduos de biomassa usados para alimentar o reator.

Portanto, a grande quantidade de resíduos de origem agroflorestal e agroindustrial gerados no país revela o grande potencial de implementação de unidades termoquímicas de pirólise para conversão desses resíduos em produtos com valor agregado (bio-óleo, gás e biocarvão/biocarbono) e para inserção dos produtos energéticos no mercado brasileiro, contribuindo assim, para a transição do modelo de economia linear para circular.

Celso Oliveira

Presidente da Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa e Energia Renovável

Diretor da Brasil Biomassa Consultoria Engenharia Industrial  

E-mail diretoriabrasilbiomassa@gmail.com

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