MENU
Biomassa
Construo Civil
Editorial
Incndios
Infraestrutura
Insetos-Pragas
Madeira Tropical
Manejo & Transporte
Mveis & Tecnologia
Preservao
Recursos Humanos
Silvicultura
E mais...
Anunciantes
 
 
 

REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°82 - JULHO DE 2004

Biomassa

Oportunidades para o desenvolvimento da biomassa energtica no Brasil

Em maior ou menor intensidade, a grande maioria dos pases, sejam eles desenvolvidos ou no, est promovendo aes para que as energias alternativas renovveis tenham participaes significativas nas suas matrizes energticas. A motivao para essa mudana de postura a necessidade de reduzir o uso de derivados do petrleo e, conseqentemente, a dependncia energtica desses pases em relao aos pases exportadores de petrleo. Alm disto, a reduo no consumo de derivado de petrleo tambm diminui a emisso de gases promotores do efeito estufa.

Analisando as tecnologias com energias renovveis j maduras o suficiente para serem empregadas comercialmente, somente a biomassa, utilizada em processos modernos com alto contedo tecnolgico, possui a flexibilidade de suprir energticos tanto para a produo de energia eltrica quanto para mover o setor de transportes. Esse suprimento pode ser feito em uma larga faixa de potncia, ou seja, desde alguns kW at vrios MW, a um custo de instalao e operao que, se ainda no competitivo com os energticos fsseis em alguns pases, tm reconhecido potencial de reduo para os anos vindouros. Outras caractersticas interessantes que a biomassa energtica possui so a capacidade de gerar empregos no meio rural e o balano prximo a zero entre o lanamento e a absoro de carbonos na atmosfera, o que faz com que sua utilizao seja tanto um vetor de incluso social quanto um instrumento conveniente para o atendimento das exigncias, sempre crescentes, da legislao ambiental. Alm disto, a biomassa tambm possui um espao relevante no mercado de seqestro de carbono, quando o seu uso final no para fins energticos.

As caractersticas descritas anteriormente fizeram com que vrios pases desenvolvidos iniciassem fortes aes para a introduo da biomassa nas suas matrizes energticas. A Agncia Internacional de Energia possui o IEA-Bioenergia para desenvolver tecnologias e promover o uso da biomassa energtica no mundo. A Comunidade Europia emitiu diretriz aos pases-membros para adicionarem etanol aos seus combustveis, e os pases nrdicos possuem legislaes para promover a gerao de energia eltrica com biomassa. O governo dos Estados Unidos promove o desenvolvimento tecnolgico de processos que envolvem biomassa, incluindo um forte subsdio para produo de etanol a partir de milho. Mas todas as tecnologias de biomassa em uso no mundo possuem dois problemas cruciais: o custo da biomassa e a eficincia energtica da sua cadeia produtiva.

Em 2003, existia um consenso internacional de que o valor do custo da biomassa que a viabilizaria comercialmente era de US$1.50 GJ-1 (Macedo, 2003b). Os Estados Unidos produzia, em 2000, biomassa a um custo de US$2.40 GJ-1 (EPRI, 1999). As florestas brasileiras de eucaliptos produziam no mesmo ano biomassa a US$1.16 GJ-1 (Damen, 2001) e o setor sucro-alcooleiro, com a recuperao de 50% da cana plantada, consegue valores de US$1.00 GJ-1 (Macedo, 2003a; Pimentel, 2004). Estes valores so metas dos Estados Unidos para 2030. Quanto eficincia da cadeia produtiva, constata-se que atualmente no mundo, exceto no Brasil, os processos produtivos possuem um balano energtico negativo ou prximo de zero.

Nos Estados Unidos o etanol produzido a partir de milho contm somente 57% da energia consumida no processo (Pimentel, 2004), enquanto o setor sucro-alcooleiro brasileiro produz 9,2 unidades de energia renovvel para cada unidade de energia fssil introduzida no processo (Macedo, 1998). Entre os motivos para nmeros to favorveis est o fato de terem sido desenvolvidos no Brasil processos que tornaram as plantas auto-suficientes energeticamente e otimizaram todas as etapas de produo das usinas. Esse trabalho de dcadas coloca o Pas como lder mundial nesse setor e como fornecedor prioritrio de etanol e madeira energtica para o mundo. A manuteno desta vantagem competitiva requer um esforo contnuo de aprimoramento e inovao a ser desenvolvido em conjunto por empresas, institutos de pesquisa e governo.

Entre as principais oportunidades para desenvolvimento que foram identificadas por diversas aes de prospeco desenvolvidas no perodo de 2001-2003 esto:



Florestas

Na ltima dcada, o setor experimentou um salto tecnolgico surpreendente, que resultou no aprimoramento de tcnicas de implantao, manejo e explorao. Como conseqncia, em 2000 o setor de papel e celulose tinha toda a sua matria-prima proveniente de reflorestamento, e o fornecimento para o setor de produo de carvo vegetal saltou, em uma dcada, de 34 para 72% . O Brasil passou a ter uma das melhores produtividades do mundo com relao a florestas de eucaliptos, 36 m3 ha 1 ano-1, com possibilidade de alcanar 56 m3 ha 1 ano-1 .

Todo esse desenvolvimento qualifica o setor para a explorao de florestas nativas, ou seja, o aproveitamento da sua biomassa sem promover o desflorestamento. Apesar de os fatos citados serem relevantes, as atividades deste setor no priorizam o uso energtico da biomassa, o que causa uma dicotomia entre a capacidade de oferta de biomassa e as necessidades especficas do setor energtico. Apesar disto, os valores de produtividade so muito favorveis e podem ser utilizados como florestas energticas. Conse-qentemente, a oportunidade que aqui surge o desenvolvimento gentico de espcies (inclusive o desenvolvimento de culturas de rpido crescimento que propiciem cortes em curto perodo de tempo), de tcnicas, de processos e de equipamentos de produo especficos para atender s especificidades do uso energtico, como a complementao da sazonalidade de diferentes culturas energticas para garantir o suprimento de combustvel durante todo o ano.



Cana-de-Acar

Este setor experimentou, na dcada de 1990, um significativo aumento da produo, acompanhado de desenvolvimento tecnolgico e gerencial, que promoveram uma maximizao das eficincias de converso e a reduo dos custos de produo de acar e etanol no Brasil. Como exemplo, na regio centro-sul, em 2001, as usinas mais eficientes produziram o acar e o lcool mais baratos do mundo (US$0.18 L-1 de etanol 1US$=2.5R$) . Este valor inferior ao custo da gasolina, que de US$0.21 L-1, quando o preo do petrleo de US$25.0 por barril.

Apesar dos excelentes resultados alcanados, o setor ainda tem muito espao para desenvolvimento, como a melhoria gentica da cana-de-acar com a oferta de variedades especficas para as vrias regies e ambiente de produo, o que requer o seu completo mapeamento gentico. tambm necessrio o desenvolvimento de tecnologias para produo de mudas sadias em larga escala. Ainda na produo da cana-de-acar, citam-se a utilizao mais eficiente de fertirrigao com vinhaa, novos sistemas de irrigao, tecnologias para produo sem queima e melhoria e integrao de sistemas de informtica para planejamento e controle da produo. No processo industrial, o desenvolvimento de tecnologias para recuperao da palha a baixo custo, inferior a US$1.00 GJ-1, aumenta a capacidade de co-gerao e a eficincia energtica do consumo interno de energia.



Carvo Vegetal

A indstria de ferro e ao demanda por esta fonte de energia, que no passado originava-se majoritariamente de florestas nativas e cujas tcnicas de produo eram rudimentares. Esta situao, mais o fato de o setor siderrgico agora buscar carvo vegetal oriundo de florestas plantadas e produzido com tcnicas eficientes e ambientalmente corretas para ser utilizado na fabricao do chamado ao verde, cria grandes oportunidades para o desenvolvimento de processos e produtos inovadores. Especificamente, buscam-se aqui processos mais avanados de carvoejamento, com maior eficincia de converso e menor custo, inclusive com o aproveitamento integral dos subprodutos, como o alcatro e os gases residuais.



Gerao de Eletricidade

As tecnologias utilizadas para gerao de energia eltrica a partir da biomassa so a combusto direta acoplada a um ciclo de vapor e a gaseificao. A primeira, demandada intensamente pelos setores sucro-alcooleiros e de papel-celulose, propiciou ao Brasil o domnio das tecnologias de projeto e fabricao, hoje capaz de produzir os componentes a custo internacionalmente competitivos. Apesar de a maioria das plantas trabalhar em co-gerao, seus projetos primaram pela maximizao do consumo de biomassa, produzindo apenas a quantidade de energia suficiente para as necessidades internas da usina. Com o advento da possibilidade de venda do excedente de energia para as concessionrias de energia eltrica, a busca pelo aumento da eficincia energtica das plantas passou a ser uma demanda e uma oportunidade para o desenvolvimento tecnolgico. Muitas usinas j esto estudando as melhores maneiras para elevar a presso de suas caldeiras de 20 para 80 bar e fechar seus ciclos a vapor, inclusive incluindo processos de extrao de vapor e condensao a vcuo. O incentivo governamental para produo de excedente de energia eltrica promover a intensificao das atividades de modernizao do setor. Entre as iniciativas governamentais est o Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica PROINFA, do Ministrio de Minas e Energia, que na sua primeira fase ir comprar at 1.100 MW de potncia originada de biomassa.

Entre as principais oportunidades de inovao tecnolgica podem ser citadas a necessidade de desenvolver tecnologias que permitam a recuperao, o condicionamento e a queima de resduos agrcolas. Hoje a biomassa empregada consiste basicamente de bagao de cana, cavacos e cascas de madeira, lixvia-negra, arroz e trigo. Com tecnologias de recuperao apropriadas, pode-se aumentar a quantidade de biomassa disponvel, sem a necessidade de aumento da rea plantada. Entre os materiais mais promissores para aproveitamento, esto a palha da cana-de-acar e os resduos de milho e soja. Alm disto, esta tecnologia requer inovaes que propiciem a otimizao energtica dos ciclos, preferencialmente envolvendo a co-gerao e a utilizao de outros combustveis, como gs natural, para garantir a complementao da sazonalidade da disponibilidade de biomassa.

A segunda tecnologia, a gaseificao de biomassa, est em estgio pr-comercial. A vantagem desta tecnologia que ela torna a converso da biomassa em energia mais eficiente e com equipamentos mais compactos, dando mais flexibilidade de operao planta. Aps a gaseificao da biomassa, o gs pode ser usado para queima em um forno, como gs de sntese e como combustvel para um motor alternativo ou turbina a gs. No Brasil, as aes de gaseificao podem ser subdivididas em: aquelas que objetivam as grandes potncias (MW) e as que objetivam as pequenas (kW) potncias. Os principais projetos que envolvem grandes potncias, cujo objetivo injetar energia eltrica na rede bsica, so os desenvolvidos pela CHESF e pela Coopersucar. O primeiro est pronto para implementar a planta industrial e o segundo, recentemente, concluiu os estudos e elaborou o projeto bsico para uma planta demonstrativa.

O uso de gaseificadores de pequena potncia tem como nicho o atendimento de consumidores isolados da rede de distribuio de energia eltrica. Neste caso, a biomassa a ser gaseificada so os resduos da produo agrcola e os resduos de serrarias. Esses sistemas propiciariam a substituio do leo diesel, mantendo o uso de motores alternativos, tecnologia esta robusta e largamente difundida no Pas. As atividades em andamento no Brasil, relativas a este tema, concentram-se na internalizao da tecnologia de gaseificadores indianos, e os trabalhos esto sendo coordenados pelo CENBIO/IPT, UFAM e UFPA. Outro trabalho relevante o da UNIFEI, em parceria com a CEMIG, para disponibilizao de motores Stirling usando, como fonte quente, a queima direta ou a gaseificao de biomassa (Nogueira, 2004).

O advento do Programa Luz para Todos do MME ir causar uma demanda por tecnologias de gaseificadores de pequena potncia, principalmente para atender s demandas da regio amaznica. Os projetos selecionados no edital CT-Energ/MME/CNPq 03/2003 sero as primeiras demonstraes dessas tecnologias em nvel pr-comercial. Assim sendo, aqui existe a oportunidade para o desenvolvimento de grupos geradores com gaseificadores, bem como para a adaptao de motores diesel para consumirem gs e de motores Stirling. Alm do produto tecnolgico, necessrio o desenvolvimento de modelos de gesto que garantam a sustentabilidade tcnica, econmica e ambiental dessas centrais.



Produo de Combustveis

Trs so os combustveis oriundos de biomassa que oferecem as melhores oportunidades para desenvolvimento de inovaes: etanol, biodiesel e leo vegetal.

Conforme descrito no item 3, um grande desenvolvimento ocorreu no setor, o que propiciou a reduo do custo de produo do etanol, fazendo com que este chegasse a valores equivalentes ao custo da gasolina. Este desenvolvimento, que colocou o Brasil em situao de liderana mundial na oferta de etanol, poder ser mantida atravs do desenvolvimento de inovaes que agreguem valor ao etanol.

As duas frentes que oferecem as melhores oportunidades so os novos processos para produo de etanol e a ampliao dos usos do etanol. Na primeira, a produo de etanol por hidrlise de lignocelulsicos e, em particular, utilizando processos catalisados por enzimas, a custos competitivos com os processos hoje empregados, um grande desafio. Na segunda, busca-se o desenvolvimento de novos produtos de sacarose como plsticos, solventes, aminocidos; a adio do etanol ao diesel para motores alternativos; a utilizao de etanol em clulas a combustvel, seja com uso de reformador ou com alimentao direta; e a utilizao de etanol na produo de biodiesel .

O biodiesel aparece novamente como um tema muito frtil em oportunidades de desenvolvimento tecnolgico e de forte potencial de comercializao. A comercializao de biodiesel promove, simultaneamente, a criao de em-pregos no meio rural e a reduo da importao de leo diesel pelo Brasil, no entanto ainda exis-tem obstculos a serem superados para tal meta ser alcanada. O principal deles o custo da produo do biodiesel. Neste caso a meta desejada reduzir os custos de produo, utilizando etanol como catalisador, a valores equivalentes aos da produo de diesel. Essa reduo de custo no envolve somente o processo industrial, mas tambm a reduo do custo da produo do leo vegetal e o desenvolvimento de novas utilizaes comerciais para o subproduto glicerina, aumentando assim a receita do processo. Tambm surgem como oportunidades de mais longo prazo o desenvolvimento de novas rotas de produo de biodiesel por meio de catlise heterognea e enzimtica e o craqueamento do leo vegetal (Macedo, 2003b).

Vale salientar o esforo que est sendo feito pela sociedade brasileira para efetivamente criar um grande programa de produo e uso do biodiesel no Brasil, existindo uma forte articulao entre os vrios agentes envolvidos na sua cadeia produtiva. Os agentes governamentais esto coordenados pelo Comit Interministerial para o ProBiodiesel. As instituies de pesquisa, como o IVIMG/COPPE, TECPAR e o LADETEL/USP, esto participando da proposio de aes. O setor pro-dutivo, por meio da ABIOVE, e as grandes empresas energticas do Brasil possuem aes neste tema. A Eletrobrs desenvolve um programa na Amaznia para deslocamento do consumo de leo diesel em localidades isoladas e a Petrobrs pretende operar, em 2005, uma planta de produo de biodiesel no Nordeste.

A desvantagem do biodiesel que ele necessita de um processo qumico controlado na sua produo, significando a necessidade de mo-de-obra qualificada para isto. O processo de produo de leos vegetais mais simples, mas seu uso diretamente em motores diesel reduz muito o tempo entre manutenes, devido formao de gomas, lacas e depsitos de carbono. Por outro lado, a viabilizao desta tecnologia possui um nicho de mercado assegurado na regio amaznica. Esta regio rica em oleaginosas, detm o conhecimento de manuteno e operao de motores diesel, mas por outro lado possui escassez de mo-de-obra com alta qualificao. O CEPEL demonstrou que possvel estender o tempo entre as manutenes, perfazendo alteraes relativamente simples nos motores, e o CIRAD demonstrou que com a utilizao de pr-cmaras de combusto a operao similar dos motores que utilizam leo diesel. Um motor desse tipo, sem dvida, poder ser bastante demandado pelas concessionrias de energia eltrica da Amaznia no atendimento das suas metas da universalizao. Alm do produto tecnolgico, necessrio o desenvolvimento de modelos de gesto que garantam a sustentabilidade tcnica, econmica e ambiental destas centrais.



Financiamento para Pesquisas

Um item importante da anlise de mrito de qualquer proposta de pesquisa aplicada pelas instituies financiadoras a identificao, entre os executores do projeto, de instituies de pesquisa, empresas produtoras e empresas usurias da tecnologia desenvolvida. A existncia dessa parceria, inclusive com a contribuio financeira das empresas, refora junto instituio financiadora a viabilidade da proposta. Parcerias desse tipo podem encontrar apoio financeiro tanto em nvel regional quanto nacional. Em nvel estadual, as Fundaes de Amparo Pesquisa ou as Secretarias de Tecnologias so uma primeira opo. Tambm em nvel estadual, no contexto da Lei 9991, as concessionrias do servio eltrico (distribuidoras) devem investir em projetos de P&D, e regularmente estas do nfase a projetos de seu interesse, os quais, conseqentemente, possuem um cunho regional. Alm das distribuidoras, as geradoras regionais (Furnas, CHESF, Eletronorte e Eletrosul) tambm possuem recursos para financiar projetos. J em nvel nacional, a Eletrobrs e a Petrobrs surgem como possveis parceiras, e para as atividades de mdio e longo prazo tm-se os Fundos Setoriais CT Petro e CT-Energ, coordenados pelo MCT e operados pelo CNPq e pela FINEP. Quando os produtos dos projetos forem de desdobramento internacional, propostas podem ser submitidas a organismos internacionais com representao no Brasil, como o Programa das Naes Unidas para o Desenvolvimento PNUD. O desafio aqui identificar a instituio ou instituies mais propcias para atender s peculiaridades de valor, durao e produto de cada projeto.

interessante verificar o quanto j foi feito no Brasil em relao ao uso da biomassa para fins energticos. Quando representantes da comunidade internacional envolvida com bioenergia tomam conhecimento das realizaes brasileiras nesta rea, sua reao de surpresa e descrdito. Nas reas de etanol e manejo florestal, o Brasil encontra-se muito frente de outros pases. Mas isto somente significa que o Brasil se tornar a referncia de metas a serem alcanadas pelos outros pases e que, certamente, nos anos que viro sero encontrados meios para elas se igualarem. Para manter e ampliar essa liderana, o Pas deve utilizar a vantagem presente para promover a ampliao do conhecimento e a incorporao de inovaes cadeia produtiva. Revendo a lista de oportunidades citadas, constata-se que este um grande desafio, mas, por outro lado, o Brasil possui massa crtica de recursos humanos e meios para enfrent-lo. O nmero de instituies de pesquisa do tema no Brasil significativo, mas os recursos pblicos para financiar essas atividades no so suficientes, mostrando ento que a parceira pblico-privada crucial para promover a elevao dos nveis tecnolgicos e industriais atuais.





Paulo de Tarso de Alexandria Cruz, - Engenheiro Mecnico, Ministrio de Minas e Energia, Coordenao Geral de Tecnologias da Energia, e Manoel Martins Nogueira, Ph.D., Ministrio de Minas e Energia, Coordenao Geral de Tecnologias da Energia,