Biomassa florestal

A definição de biomassa, já referida em parágrafos anteriores, engloba distintas vertentes mas, nesta dissertação, somente uma parte será abordada, a biomassa florestal primária, que se define como a fração biodegradável dos produtos gerados na floresta e que são processados para fins energéticos (Projeto Enersilva, 2007). Este subtipo de biomassa ficou estabelecido num projeto europeu de incentivo à utilização da biomassa florestal como fonte energética no sudoeste da Europa. Assim, a partir deste ponto do texto, sempre que for mencionada a biomassa subentende-se que se trata de biomassa florestal.

O sul da Europa apresenta extensas áreas florestais, o que permite uma vasta utilização dos seus produtos para diversos tipos de indústria, desde que haja uma gestão florestal sustentada na reflorestação, para que a recolha de forma continuada da biomassa não tenha efeitos negativos nos solos, como a suscetibilidade à erosão e a redução das camadas e matéria orgânica, os quais provocam uma diminuição dos nutrientes disponíveis para as restantes plantas. Por causa dos compromissos e metas europeias definidos nas últimas décadas, tornou-se necessário inovar na forma como se utilizam todos os produtos da floresta.

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Segundo o último Inventário Florestal Nacional (ICNF, 2013) disponibilizado, ainda em versão provisória, uma vez que a versão final está prevista para o primeiro semestre de 2016, a floresta portuguesa, em 2010, ocupava 35,4% do território com 3,2 milhões de hectares, sendo a distribuição das espécies florestais a apresentada na Figura 2.3.

Figura 2.3 – Distribuição das espécies florestais em Portugal em 2010. Fonte: ICNF, 2013.

Segundo a mesma fonte, a espécie dominante é o eucalipto e representa a maior área do país (812.000 ha), o sobreiro a segunda (737.000 ha), seguida do pinheiro‐bravo (714.000 ha).

No projeto Enersilva (2007), referem-se os fatores que têm maior influência na obtenção da biomassa:

 Disponibilidade do recurso.

 Explorabilidade da biomassa (características da biomassa no momento da sua obtenção).

 Geomorfologia do terreno (declives e altitude).

 Acesso a áreas florestais (rede viária).

 Restrições de ordem legal (Parques Naturais e Áreas Protegidas).

Algumas das vantagens e desvantagens, mais específicas, do uso da biomassa como fonte de energia renovável estão apresentadas na Tabela 2.1; Fontes: A – Confagri (2011), B – Teixeira (2009), C - Stupak et al. (2007) e D – Aiminho (2010).

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Vantagens Desvantagens

Redução da dependência energética relativamente a outros paísesA

A médio e longo prazo poderá colocar em risco a sustentabilidade do recursoA Regularidade da produção e

possibilidade de modulação (maior controlo na produção da eletricidade)A

Necessidade de armazenamento e custos elevados de transporte e manuseamento

da biomassaA Possibilidade de gestão integrada das

florestasA

Poder calorífico inferior ao dos combustíveis derivados do petróleoA

Promove o desenvolvimento económicoB Maior probabilidade de emissão de partículas para a atmosferaA Contribuição para a diversificação

energéticaB Custos de investimento elevados

A

Maior rentabilidade dos proprietários

florestaisC Caráter sazonal da biomassa

D

Diminuição do risco e gravidade de incêndiosC

Potenciais dificuldades e custos de recolhaD

Melhorias na gestão dos espaços florestaisC

Redução da disponibilidade devido à competitividade nas diferentes

aplicaçõesD

Tabela 2.1 – Vantagens e desvantagens da biomassa.

O potencial energético da biomassa pode ser traduzido pela massa seca disponível, mas a discrepância que existe entre o potencial e o que, de facto, é convertido em energia é um tema complexo, seja na vertente das variáveis associadas às características da biomassa como nas do processo de queima (Aiminho, 2010). São vários os fatores que afetam o desempenho da biomassa enquanto combustível, como a composição química, a massa volúmica, o poder calorífico, o teor de humidade, cinzas e matérias voláteis, zona da árvore de onde é extraída, características do solo e humidade do ar no local onde é cultivada, forma de recolha, manuseamento e armazenamento. Considera-se, contudo, que as propriedades com maior influência na biomassa, assim como na escolha do processo de conversão mais adequado, são:

 Composição química: os componentes variam em função da espécie, estádio de crescimento e as condições em que é cultivada (Khan et al., 2009) e incluem, essencialmente, celulose, hemicelulose e lenhina. A hemicelulose e a celulose

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compõem as paredes das fibras da madeira e a lenhina é um polímero que mantém as fibras unidas (Barreto et al., 2008).

 Massa volúmica: geralmente o valor das diversas espécies de biomassas, quando comparado com o carvão, é mais reduzido. Por exemplo, a Paulownia tem um valor médio de 290 kg/m3 (ICNF, 2010) e o carvão betuminoso de 900 (Petrogal, 2014); este baixo valor tem consequências negativas em vários aspetos, como no poder calorífico por unidade de volume e nos custos de transporte, uma vez que o volume ocupado, e não a massa, é o fator decisivo na necessidade de espaço de armazenamento.

 Poder calorífico: define-se como a quantidade de energia, por unidade de massa, libertada na combustão. Se a medição for realizada antes da água evaporar nos produtos da combustão designa-se por Poder Calorífico Superior (PCs), se a água estiver na forma gasosa é medido o Poder Calorífico Inferior (PCi) (Çengel e Boles, 1994). A biomassa de origem lenhosa tem valores inferiores médios de PCi em relação ao carvão, 18 e 26 MJ/kg, respetivamente.

 Teor de humidade: na biomassa varia entre 70 e 10%. Quanto maior for o teor de humidade inicial da biomassa, uma maior quantidade de energia será necessária nas etapas anteriores, como a secagem, para a transformar num produto apropriado para queimar. Caso a biomassa contenha uma quantidade de água superior ao desejável no momento da combustão, o que vai ocorrer é que, além da ignição ser prejudicada, a energia necessária para evaporar a água do combustível será superior e, consequentemente, menor energia será direcionada para o objetivo.

 Teor de cinzas: após a combustão, restam as cinzas, que são a parte não combustível e inorgânica do combustível. O teor de cinzas varia muito entre os biocombustíveis, sendo de 1% nos derivados da madeira até 30-40% nos resíduos das estufas.

 Teor de matérias voláteis: a biomassa tem elevadas quantidades de substâncias voláteis, entre 80 a 85% (Nussbaumer, 2003), o que obriga a que a combustão se processe em condições e equipamentos diferentes dos do carvão, para que se queime o máximo possível de biomassa, aumentando a eficiência do processo e se lancem para a atmosfera o menor número possível de partículas poluentes. Um dos modos de o conseguir é manter a câmara de combustão a temperaturas elevadas durante mais tempo, no sentido de assegurar a combustão completa dos voláteis.