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ENERGIA DE BIOMASSA

LER 244 – RECURSOS ENERGÉTICOS E AMBIENTE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL. ENERGIA DE BIOMASSA. Prof. Tomaz Caetano Cannavam Ripoli. Edição: 2006. BIOMASSA?.

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ENERGIA DE BIOMASSA

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Presentation Transcript

  1. LER 244 – RECURSOS ENERGÉTICOS E AMBIENTE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL ENERGIA DE BIOMASSA Prof. Tomaz Caetano Cannavam Ripoli Edição: 2006

  2. BIOMASSA? 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. CONVERSÃO DE BIOMASSA (fotossíntese) CO2 + H2O + ENERGIA LUMINOSA O2 + CARBOHIDRATOS (AÇÚCARES E AMIDO) (a combustão de O2 e Carboidratos = “respiração”)

  4. FLUXOGRAMA DOS PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DE COMBUSTÍVEIS A PARTIR DE BIOMASSA (HILER & STOUT, 1985)

  5. PRINCIPAIS PROCESSOS (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.

  6. CONVERSÃO DE BIOMASSA EM COMBUSTÍVEIS COMERCIAIS (HINRICHS, 2003)

  7. PODER CALORÍFICO ? 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. ASSIM, O QUE INTERESSA É O PCU DE UMA BIOMASSA, POIS ESTE LEVA EM CONTA A SUA UMIDADE COM QUE SERÁ QUEIMADO! 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. ?

  11. 100000 ha 5000 ha 2500 ha 1000 ha 0 ha CANAVIAIS NO BRASIL 50% EM S.P. 6.000.000 ha

  12. COM E SEM LAVAGEM TRATAMENTO DO CALDO PROCESSO (SIMPLIFICADO) PARA PRODUÇÃO DE ÁLCOOL E AÇÚCAR MATÉRIA-PRIMA (CANA-DE-AÇÚCAR) EM FUNÇÃO DO SISTEMA DE COLHEITA CRISTALIZAÇÃO FERMENTAÇÃO DESTILAÇÃO AÇÚCAR ÁLCOOL

  13. REPRODUÇÃO DE DESENHO A BICO DE PENA DE PERCY LAU DE USINA DE 1940

  14. DESTILARIA DE ÁLCOOL NO TRIÂNGULO MINEIRO, 2007 (CORURIPE, FILIAL ITURAMA)

  15. RECUPERAÇÃO DA PALHA PARA FINS ENERGÉTICOS

  16. MUNDO MATRIZ ENERGÉTICA BRASIL

  17. PODERES CALORÍFICOS (DIVERSOS AUTORES)

  18. ENERGIA EXTRAÍVEL DE 1 ha DE CANAVIAL % ETANOL % PALHIÇO % BAGAÇO MOLINA JÚNIOR, 1991

  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)

  20. CARACTERIZAÇÃO BÁSICA 1 t de palhiço = 1,2 a 2,8 EBP 1 ha CANAVIAL = 4 A 9 t DE PALHIÇO (BASE PESO SECO)

  21. PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA DO PALHIÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR (t/ha) APÓS 15 DIAS M.L.C.RIPOLI (2004)

  22. HUMIDADE (%) DO PALHIÇO DE CANA DE AÇÚCAR Humidity (%) APÓS 15 DIAS M.L.C.RIPOLI (2004)

  23. ENERGIA NO PALHIÇO (EBP/ha) APÓS 15 DIAS M.L.C.RIPOLI (2004)

  24. QUEIMA DE PRÉ-COLHEITA CO NO NO2 CO2 OUTROS GASES TÓXICOS 9000 C E O QUE SE PERDE DE ENERGIA?

  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). 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. NA CULTURA BRASILEIRA O HÁBITO DE ENGOLIR ELEFANTE E ENGASGAR COM GRÃOS DE ARROZ É PRÓDIGO...

  31. ASPECTOS NEGATIVOS: • - POLUIÇÃO AMBIENTAL (carvãozinho e gases tóxicos) • - DESPERDÍCIO ENERGÉTICO (palhiço) • PERDAS DE CALDO (sacarose) QUEIMA DE PRÉ-COLHEITA

  32. ASPÉCTOS NEGATIVOS A QUEIMA LEVA A EXSUDAÇÃO DO COLMO

  33. TEMPERATURAS

  34. ÁREA: 6 X 10 6 ha PERDAS DECORRENTES DA EXSUDAÇÃO (ESTIMATIVA ESTADO SÃO PAULO.ATUALIZADO DE RIPOLI et al, 1998) PERDAS ÁLCOOL ABSOLUTO: de 5 a 130 L/ha E SE CONTINUA QUEIMANDO... 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

  35. SIGNIFICA BAIXA ATIVIDADE MICROBIOLÓGICA DIFICULTANDO O APROVEITAMENTO DOS FERTILIZANTES E A FORMAÇÃO DE HUMUS

  36. E SE CONTINUA QUEIMANDO...

  37. 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)

  38. E SE CONTINUA QUEIMANDO...

  39. QUESTÃO DE TEMPO MERCADO INTERNACIONAL DE AÇÚCAR, ÁLCOOL E BIOCOMBUSTÍVEIS COBRARÁ PRESERVAÇÃO AMBIENTAL NA PRODUÇÃO, ENTRE OUTRAS EXIGÊNCIAS

  40. 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)

  41. E SE CONTINUA QUEIMANDO...

  42. (RIPOLI & RIPOLI, (2004) OPÇÕES COMO RECOLHER?

  43. 6 TIPOS DE ENLEIRADORES

  44. 6 TIPOS DE ENFARDADORAS

  45. ENLEIRAMENTOS SIMPLES, DUPLO E TRIPLO

  46. 2 TIPOS DE RECOLHEDORAS 2 MODELOS DE COLHEDORAS (INTEGRAL)

  47. 4 TIPOS DE TRANSPORTE

  48. 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)

  49. A GRANEL, MÁQUINA TRACIONADA A GRANEL, MÁQUINA AUTO PROPELIDA TIPOS DE RECOLHIMENTO ENFARDAMENTO CILÍNDRICO ENFARDAMENTO PRISMÁTICO

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