Aula-Semana.03

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Universidade Federal do ABC

Biotecnologia: Produção de Combustíveis

a partir de Fontes Renováveis

Aula 3

Biotecnologia: Produção de Combustíveis

a partir de Fontes Renováveis

Aula 3

Professoras:

Dra. Ana Maria Pereira Neto Dra. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli

Biomassa nas matrizes

energéticas nacional e

mundial

Biomassa nas matrizes

energéticas nacional e

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Biomassa no Brasil e no mundo

Biomassa:

 tecnologias suficientemente

maduras para serem

empregadas comercialmente;

 possibilidade de suprir as

necessidades energéticas,

seja nos setores de

transportes ou na produção de energia elétrica.

Existem diferentes tecnologias para processamento e transformação da energia da biomassa, sendo identificados dois problemas cruciais:

 custo da biomassa;

 eficiência energética da cadeia produtiva.

Fonte: http://4.bp.blogspot.com/_Ve7cJngpqqQ/R1Qibgd7S6I/AAAAAAAAAGA/ JKQHOOh6SwU/s1600-R/biomassa.jpg

Biomassa no Brasil e no mundo

Oferta interna de energia no Brasil em 2011:

• Oferta Total de energia : 273,3 Mtep

• Uso energético: 228,7 Mtep

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Biomassa no Brasil e no mundo

Participação de renováveis na Matriz Energética Brasileira

Fonte: PreBEN (2012) – Ano base 2011

Biomassa no Brasil e no mundo

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Biomassa no Brasil e no mundo

Crescimento no consumo de energia elétrica no Brasil:

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Biomassa no Brasil e no mundo

Matriz elétrica no Brasil:

Biomassa no Brasil e no mundo

Participação de renováveis na matriz elétrica Brasileira:

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Biomassa no Brasil e no mundo

Consumo final de energia por fonte:

Biomassa no Brasil e no mundo

Consumo final de energia por fonte:

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Biomassa no Brasil e no mundo

Fonte: BEN (2009). Ano base 2007

Oferta mundial de energia por fonte:  Valor total: 12.267 Mtep

Biomassa no Brasil e no mundo

Consumo mundial de energia por fonte:  Valor total: 8.428 Mtep

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Recursos bioenergéticos

Fontes de biomassa

Biomassa Vegetais não-lenhosos Vegetais lenhosos Resíduos orgânicos Biofluidos sacarídeos celulósicos amiláceos aquáticos madeira agrícolas urbanos industriais Óleos vegetais

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Cultivos Energéticos

Realizados com o objetivo de aumentar a produtividade de biomassa, visando a produção energética.

Podem ser classificados como: • Silvicultura; • Cultivos anuais; • Cultivos de transição Fonte: http://www.es.gov.br/site/files/imagem/florestasseringueiras.JPG Fonte: portalsaofrancisco.com.br/alfa/cana-de-acucar... Fonte: http://www.oesteinforma.com.br/imagens/2008/agropecuaria/milho000006.jpg Fonte: http://www.emagrecerepossivel.com/imagens/coco_emagrecimento.jpg Fonte: http://api.ning.com/files/SSkZKcPr7O*lIxcj1yfmgsr8axMAHyg9M-50YkpeJNBATpLQmdgbQ2d9VahWBN4BDIIftZ6NID-tIMky1*-O6sTfeMpxv*Kg/girassol.jpg

Silvicultura

 Menor espaçamento (2 x 2m, mais de 2500 árvores/ha) e o menor ciclo (4 anos para eucalipto).

 Produtividades médias de 25 m3_{st/ha.ano (3,25 tep/ha.ano).}

 Inicialmente: cultivos visavam aplicação industrial da madeira, principalmente para produção de papel e celulose.

 Florestas energéticas: maior

quantidade de energia por

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Figura . Participação da bioenergia na oferta interna de energia no Brasil (Fonte: BEN, 2011)

Silvicultura

Figura . Consumo final de energia no Brasil, por fonte (Fonte: BEN, 2010)

Silvicultura

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Silvicultura

Espécie Produção por corte (MCS/ha) Ciclo de corte (anos) Produtividade Média (MCS/ha.ano) Produtividade máxima observada (MCS/ha.ano) Eucalipto* 280,0 7 40,0 60-80 Pinho** 325,5 15 23,5 40 Acácia*** 232,0 6 38,7

-Tabela - Produtividade típica para florestas plantadas no Brasil (Adaptado de NOGUEIRA & LORA, 2003)

Espaçamentos: * 3,0 x 2,0 m ** 2,5 x 2,8 m *** 1,7 x 3,0 m

 Florestas plantadas para fins econômicos no Brasil (NOGUEIRA & LORA, 2003): 4,1 milhões de ha (50% fins energéticos).

 Crescimento médio de 20% ao ano, entre 2003 e 2008 e quedasuperior a 50% em 2009 (CALAIS, 2009);

 Área plantada com eucalipto e pinus (ABRAF 2011): 6,51 milhões de ha.

Silvicultura

Acácia:

 Gênero possui cerca de 800 espécies;  Brasil: maior pólo de produção de Acacia

está no Sul do país;

 lenha e carvão são de ótima qualidade;

 Poder calorífico: 3.500 a 4.000 kcal/kg, podendo chegar 4.900 kcal/kg;  Teor de cinzas: <1,5%;

 Carvão: poder calorífico do carvão é de aproximadamente 6.600kcal/kg e a densidade fica em torno de 0,3 a 0,5g/cm³,

 Produtividade média (Couto & Müller, 2008): 13,3 a

20,0 m³.ha-1_.ano-1 _{(7 anos de idade). Em sítios com boas condições}

edafoclimáticas, pode chegar a dobrar o incremento para

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Silvicultura

 Poder calorífico: 4.000 a 5.000 kcal/kg (madeira) e 6.500 a 8.000 kcal/kg (carvão).

 Produtividade (COUTO e MÜLLER, 2008): 30 a 40m³.ha-1_.ano-1_{. Com}

o melhoramento genético e clonagem, estes números podem chegar a

60 e até 80 m³.ha-1_.ano-1

;

 rotação da cultura para fins energéticos pode ser manejada em menores períodos, de 4 a 7 anos (COUTO e MÜLLER, 2008).

Eucalyptus:

 Gênero possui mais de 700 espécies;

 Brasil: São Paulo, centro e sul do país;

 Produção para fins energéticos e

celulose; Fonte:

http://www.ecodesenvolvimento.org/posts/2012/abril/projeto-de-reflorestamento-com-eucalipto-no-brasil

Silvicultura

 Produtividade: 20 a 25 m³. ha-1_.ano-1_, _podendo _chegar _a

45 m³. ha-1_.ano-1_{(SBS; 2007, p. 50).}

 Ciclo de produção maior do que a Acacia e o Eucalyptus: 15 a 21 anos, em espaçamento de 2,5m x 2,0m (NOGUEIRA E LORA, 2003)

Pinus:

 Brasil: produção concentrada nas regiões sul e sudeste;

 Melhor aplicação para a

produção de briquetes

 Poder calorífico: < 4.900 kcal/kg (madeira);

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Recursos Bioenergéticos

Florestas Nativas

Recursos considerados como disponíveis apenas quando não se espera sua preservação.

Fonte: www.lbaconferencia.org/port/press_images.htm • Densas: 500t/ha • Abertas: 200t/ha Fonte: www.lbaconferencia.org/port/press_images.htm

Recursos Bioenergéticos

Florestas Nativas Cobertura florestal Descrição Produtividade

(m3_st/ha.ano) _(t/ha.ano) _(tep/ha.ano)

Floresta densa + 60% área com árvores grandes 13,7 5,48 1,78 Floresta aberta 10 a 60% de árvores grandes 7,1 2,84 0,92 Matagal, savana - de 10% de árvores grandes 1,6 0,64 0,21

Tabela. Produtividade sustentável de biomassa de algumas florestas naturais

Fonte: NOGUEIRA & LORA (2003)

• Aproveitamento em bases sustentáveis: 400 kg/m3_{st de lenha e PCI = 13,8}

MJ e 1 tep = 41,868 GJ.

• As estimativas são feitas a partir de amostragens do DAP (diâmetro à altura

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Cultivos anuais

• Sacarídeos: podem ser utilizados para a produção de etanol pela

fermentação dos açúcares. Exemplos: cana de açúcar, sorgo sacarino;

• Amiláceos: podem ser utilizados para a produção de etanol, pela

fermentação do amido. Exemplos: mandioca, batata doce, milho;

• Celulósicos: podem ser utilizados para a produção de etanol, pela

fermentação da celulose. Exemplo: capim elefante.

• Aquáticos: podem ser utilizados para a produção de biodiesel.

• Oleaginosas: frequentemete utilizadas para a produção de biodiesel.

Exemplos: girassol, soja, etc.

Podem ser classificados em sacarídeos, amiláceos, celulósicos, aquáticos e oleaginosas.

Cultivos anuais - Sacarídeos

Cana de açúcar

Fonte: http://br.olhares.com/cana_de_acucar_madeirense_foto1425193.html Fonte: www.observatoriodacana.org/node/42

• Cultura semiperene, com ciclo fotossintético tipo C4, possui safras anuais, permitindo de 4 a 5 cortes.

• Cultura exigente: temperaturas médias dentre 20 e 24ºC , precipitação de 1200 a 1300 mm por ano bem distribuídas, não resiste a geadas.

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Cultivos anuais - Sacarídeos

Cana de açúcar

 Área ocupada mundial (2007): 22 milhões ha (2007).  Produção mundial (2006/2007): 1.558 milhões toneladas

 Brasil (2008/2009): 8,92 milhões de ha; 563,64 milhões de toneladas.  Produtividade varia de 120 a 65 t/ha (85 t/ha).

 1 t de cana produz de 70 a 90 litros de etanol, 240 a 300 kg de bagaço com 50% de umidade (base úmida) e 130 a 160 kg de açúcar.

 Brasil (2008/2009): 563,64 milhões de toneladas de cana, com produtividade média de 48 litros de etanol por tonelada de cana e 55,6 kg de açúcar por tonelada de cana.

 Razão entre a energia renovável produzida e a energia fóssil gasta na produção (etanol) = 8,9

Cultivos anuais - Sacarídeos

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Figura 3. Evolução da produção de cana-de-açúcar no Brasil

Fonte: MAPA(2009)

Cultivos anuais - Sacarídeos

 Em 2009/2010 a produção foi de 603 milhões de toneladas (MAPA, 2010).

Sorgo sacarino

 Cultura exigente em relação a solos.  Ciclo curto: 100 a 130 dias.

 Produção atual: cerca de 50 mil ha (pesquisa)  Produtividade da ordem de 35 t/ha.

Cultivos anuais - Sacarídeos

Fonte:

http://g1.globo.com/economia/agronegocios/noticia/20 11/06/sorgo-sacarino-pode-reforcar-producao-de-etanol-no-brasil.html

 Produtividade de etanol: 3 a 3,5 mil litros/ha

 Produz caldo similar ao da cana, podendo ser integrada à agroindústria canavieira, com uma extensão do período da safra.

 Link:

http://www.agricultura.gov.br/comunicacao/noticias/2012/09/o-sorgo-como-fonte-alternativa-de-agroenergia

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Mandioca

 Reserva de amido nas raízes.  Ciclo de 10 a 18 meses.

 Produtividade anual de 12 a 20 t/ha.  Teor de amido de 27 a 37%. Font e: h tt p :/ /www. aguaf ort e .c om /herbari u m /m andi oc a. jp g F onte: ht tp :/ /www. poliam idos .c om .b r/ im agens /m andioc a. J P G

Cultivos anuais - Amiláceos

 Rendimento de 170 l/t para produção de álcool.

 Pouco exigente quanto a clima e regime hídrico, produzindo bem desde 16 até 38°C.

Milho

 Planta C4, de produtividade anual, adaptada a todos os climas e solos.  Produção mundial (2011/12): 870,5

milhões t (CONAB, 2012).

 Produção EUA (2011/12): 313,89 milhões de t em 33,9 milhões de ha (Produtividade média de 9,9 t/ha). Produção de bioetanol ~ 40% do total produzido (USDA, 2012)ç

 Brasil (2012/13): 67 milhões de t; área 15,5 milhões de ha;

Produtividade: 3,5 t/ha.

 Razão entre a energia renovável produzida e a energia fóssil gasta na

produção (etanol) = entre 0,8 e 1,3.

Font e: h tt p :/ /www. d e fe s a c iv il. rs .g o v .b r/ c o m u n ic a c ao/ not ic ia /20061003-16 29 37/ m ilho2. jp g

Cultivos anuais - Amiláceos

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Cultivos anuais - Amiláceos

Milho – Estimativa da produção mundial (2012/13)

Fonte: http://cdn.ruralcentro.com.br/1/2012/5/15/supply-demand-milho-2012-13-full.jpg

 Plantas produtoras de óleos e gorduras, com composição química muito variada.

 Emprego energético: qualidade e adequação de uso do seu óleo.

Cultivos anuais - Oleaginosas

Babaçu Algodão Girassol Amendoim _Mamona Palma Soja Dendê

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Tabela. Características de alguns vegetais oleaginosos de potencial uso energético

Espécie Origem Conteúdo de

óleo (%) Ciclo máx eficiência Meses colheita Rendimento óleo (t/ha)

Dendê Amêndoa 20 8 anos 12 3,0-6,0

Abacate Fruto 7-35 7 anos 12 1,3-5,0

Coco Fruto 55-60 7 anos 12 1,3-1,9

Babaçu Amêndoa 66 Anual 12 0,1-0,3

Girassol Grão 38-48 Anual 3 0,5-1,9

Colza Grão 40-48 Anual 3 0,5-0,9

Mamona Grão 43-45 Anual 3 0,5-0,9

Amendoim Grão 40-43 Anual 3 0,6-0,8

Soja Grão 17 Anual 3 0,2-0,4

Algodão Grão 15 anual 3 0,1-0,2

Fonte: NOGUEIRA & LORA (2003)

Cultivos anuais - Oleaginosas

Cultivos anuais - Aquáticos

Fitomassa aquática

Fonte:

http://7balgas.files.wordpress.com/2008/03/algas3.jpg Algas:

 produtividades anuais típicas: 100t/ha;

 Rotas tecnológicas: biodigestão anaeróbia e biodiesel.

 Dificuldade na colheita: não há mecanização desenvolvida.

Aguapé ou lírio aquático:

 produtividade anual pode chegar a 200 t/ha;

 conversão via biodigestão anaeróbia;

 elevada capacidade de remoção de

contaminantes da água. Fonte: http://br.geocities.com/arteseflores/aguape/aguape6.JPG

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Cultivos anuais

Outras espécies interessantes

Fonte: http://www.cnph.embrapa.br/figuras/ba_doce_1.jpg Batata doce Fonte: http://boiapasto.tempsite.ws/wp-content/uploads/herbert08.jpg Capim elefante Fonte: http://www.paty.posto7.com.br/fruta_babacu625x295.jpg Babaçu

Resíduos

Resíduos agrícolas

 Produzidos no campo, resultantes das atividades de colheita dos produtos agrícolas;

 constituídos basicamente por palha, folhas e caule;

 poder calorífico médio de 15,7 MJ/kg de matéria seca

 representam, em geral, mais que o dobro do produto colhido;

 exploração racional: proteção do solo e reposição dos nutrientes

Fonte: http://www.fairbiomass.com/img/pellet01.jpg

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Resíduos

Tabela – Produção de matéria-prima e seus resíduos no Brasil em 2004

Matéria-prima Produção agrícola (t)a Produção de resíduos (t/ha)b Matéria seca (%)b Produção total de resíduos (t)c Cana (bagaço) 396.012.158 7,0 - 13,0 23,4 59.401.824 Arroz (casca) 10.334.603 4,0 - 6,0 89,0 2.937.094 Café (casca) em coco 2.454.470 - - 1.662.658 Mandioca (rama) 21.961.082 6,0 – 10,0 90,4 6.542.206 Milho (palha e sabugo) 48.327.323 5,0 – 8,0 90,5 64.028.870 Soja (restos de cultura) 51.919.440 3,0 – 4,0 88,5 80.746.839 Mamona 111.100 - -

-Legenda: (a) IBGE, 2004; (b) NOGUEIRA et. al., 2000; (c) Calculado em base seca

Resíduos agrícolas

Resíduos

Resíduos industriais

 Provenientes do beneficiamento de produtos agrícolas e florestais, do uso de carvão vegetal no setor siderúrgico de ferro gusa e aço e do gás de alto forno a carvão vegetal.

 Utilização:

 processos de conversão termoquímicos;  conversão em metano por biodigestão anaeróbia

 Escolha do processo está diretamente relacionada à umidade do resíduo.

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Resíduos

Resíduos industriais

 Indústrias de açúcar e álcool: bagaço, vinhaça;

 Indústrias de madeira: casca, cavaco, costaneira, pó de serra, maravalha e aparas.

 Indústrias de alimentos: produção de sucos, doces, conservas;

Fonte: http://www.tecnape.com.br/images/fabrica/Abastecimento.jpg

 Outras agroindústrias: laticínios,

frigoríficos e matadouros;

 Indústrias de papel e celulose: casca, cavaco e lixívia. Font e: h tt p :/ /www. pagi nas us tent avel .c om . br/ upl oads /i m agens /not ic ia s /res idu os _m adei ra. jpg

Resíduos

Resíduos industriais Resíduos Produção Poder calorífico superior (MJ/kg) base seca

Bagaço de cana- de-açúcar 250 - 300kg/t cana 18,4

Licor negro 2,5 – 2,8 t/t celulose 12,5

Borra de café 4,5 t/t café solúvel 14,6

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Resíduos

Resíduos florestais

 subprodutos da coleta e do processamento da madeira (florestas e bosques naturais ou silvicultura);

 folhas, galho, material resultante da destoca, serragem e aparas  poder calorífico estimado em 13,8MJ/kg de resíduo;

 Brasil (CORTEZ et al., 2008):

 64% da sua área (5 milhões de km2_{) de floresta nativa;}

 29 mil km2_{reflorestados com eucalipto (2}º_lugar);

 não há estatísticas precisas sobre os resíduos florestais no Brasil;  madeira utilizada pelas indústrias diretamente para a produção de

energia: 4 milhões de m3_.

Resíduos urbanos

 Lixo urbano, proveniente de resíduos domiciliares e industriais;  águas servidas;

 RSU no Brasil:

 teor de matéria orgânica médio: 60%;  PCI: 5,44 MJ/kg

Resíduos

Fonte: http://www.portalms.com.br/adm/imagens/%7BAB44CE60-Fonte: http://2.bp.blogspot.com/_oSSsLxIRDo8/R-QvetFNihI/AAAAAAAAEWQ/uwn9zAdJnTA/s400/esgoto.jpg

População (hab) Municípios Resíduos gerados (t/dia)

Até 100.000 578 3.762

100.001 a 200.000 34 2.374 200.001 a 300.000 25 4.249 > 500.000 10 17.170

Total 647 27.557

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Resíduos

Resíduos animais

 Esterco bovino, caprino, ovino, suíno e de aves;

 Biodigestão anaeróbia: produção de energia sem perda do poder fertilizante;  Queima direta. Fonte: http://www.enercons.com.br/index.php Fonte: http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:_mz21 QnfP0U_IM:http://www.opresenterural.com .br/files/1251223230suinoss_(27).jpg

Caracterização da biomassa

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Combustíveis

Composição

Os combustíveis possuem em sua composição alguns dos seguintes elementos ou compostos:

 Carbono  Hidrogênio

elementos que mais contribuem para o poder calorífico dos combustíveis

 Oxigênio: Geralmente presente em combustíveis vegetais. Sua presença diminui o poder calorífico dos combustíveis, bem como as exigências teóricas de ar de combustão.

 Nitrogênio: é responsável pela formação de diversos óxidos (N2O, NO e

NO2) que são compostos de alta irritabilidade para as mucosas, além de

reagirem com o ozona da atmosfera (O3).

Combustíveis

Composição

 Enxofre: Também é um elemento combustível, porém, seu poder calorífico é inferior ao do hidrogênio e do carbono.

Sua presença é indesejável por trazer prejuízos ao meio ambiente.

 Os produtos da combustão de enxofre (SO3e SO2) em presença de umidade formam o H2SO4, o principal causador da chuva ácida.

 Se a atmosfera de combustão for redutora, pode haver formação de H2S, um composto perigoso e que produz mau cheiro.

 Níquel, Vanádio, Cálcio, Sódio, Potássio e Manganês: compostos que ocorrem eventualmente e em concentrações muito pequenas.

 Água: normalmente encontrada em todos os combustíveis. Sua presença reduz o poder calorífico do combustível.

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Composição Elementar (Ultimate analysis)

Percentual (massa) dos principais elementos químicos que constituem a biomassa, geralmente referentes à matéria seca:

 Carbono (C);  Oxigênio (O);  Hidrogênio (H);  Nitrogênio (N);  Enxofre (S); e,  Cinzas (A).

Constitui a base para análise dos processos de combustão, tais como cálculo dos volumes de ar, gases e entalpia, determinando o poder calorífico do combustível.

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Composição Elementar (Ultimate analysis)

Procedimentos de referência para análise:

• ASTM E 870-82: Standard test methods for wood fuel;

• ASTM E 778-87: Standard test method for nitrogen in the analysis sample of refused derived fuel;

• ASTM 777-87: Standard test method for carbon and hydrogen in the analysis sample of refuse derived fuel

• ASTM 775-87: Standard test method for total sulfur in the analysis sample of refuse-derived Fuel.

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Conteúdo percentual (em massa) baseado na classificação em:

 Materiais Voláteis (V): parte do combustível que se separa em forma gasosa, durante o aquecimento do mesmo. Composta por hidrocarbonetos presentes na matéria sólida e outros gases formados no processo de pirólise (H2, CO, CH4). Estão relacionados à facilidade de se queimar o combustível, tendo importante papel na ignição e nas etapas iniciais da combustão;

 Carbono Fixo (F): resíduo combustível deixado após o desprendimento do material volátil. Composto basicamente por carbono.

 Cinzas (A): englobam todos os minerais incombustíveis (SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3). Indesejáveis por reduzirem o PCS e provocarem entupimentos e corrosão.

 Umidade (W).

Composição Imediata (proximate analysis)

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

A água presente em qualquer material biológico pode ser, de forma simplificada, dividida em:

 água de constituição: faz parte da estrutura do produto;  água livre ou água de adsorção: aderida à superfície sólida; e,  água de absorção: aderida por forças capilares.

Umidade

É a medida da quantidade de água livre existente na biomassa.

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Umidade

A determinação da umidade pode ser realizada por métodos diretos ou indiretos.

 Métodos Diretos: a água é retirada do material por aquecimento, a uma temperatura pré-determinada e sua quantidade é avaliada pela perda de peso;

 Métodos Indiretos: baseiam-se na medida de uma propriedade dependente da quantidade de água, como resistência elétrica, por exemplo. São calibrados por métodos diretos.

Metodologias padronizadas foram definidas para a determinação da umidade de diversos produtos agrícolas e alimentos. Exemplos: Association of Official Analytical Chemists (AOAC) e American Society for Testing Materials (ASTM),

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

A avaliação da composição imediata segundo o padrão da ASTM (American Society for Testing Materials) é composta pelas seguintes etapas:

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

1. Determinação da umidade (Estufa, 105°C) 2. Determinação do material volátil: _{aquecimento lento a temperaturas superiores a}

850°C, por 7 minutos.

3. Fração de carbono que permanece na amostra: carbono fixo ou coque

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Procedimentos de referência para análise:

• ASTM E871-82: Standard Method of Moisture Analysis of Particulate Wood Fuels;

• ASTM E872-82: Standard Test Method for Volatile Matter in the Analysis of Particulate Wood Fuels;

• ASTM D1102-84: Standard test method for ash in wood

• ASTM D3172-73 a D 3175-73: Standard Methods for proximate analysis of coal and coke

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Relação entre as composições elementar e imediata dos combustíveis W O N H C S A Base de trabalho Base analítica Base seca Base combustível Umidade Vapores e gases

Voláteis _combustívelFração Carbono fixo

Fração não combustível w_o

• Base de trabalho: tal como se utiliza: úmido, com cinzas, etc.

• Base analítica: tal como o combustível é analisado, sem umidade externa Wext, que é aquela perdida pela amostra no trajeto até o laboratório;

• Base seca: sem umidade

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Tabela. Composição elementar e imediata da biomassa (base seca)

Biomassa Composição Imediata (%) Composição Elementar (%)

V A F C H O N S A Pinus 82,54 0,29 17,70 49,25 5,99 44,36 0,06 0,03 0,30 Eucalipto 81,42 0,79 17,82 49,00 5,87 43,97 0,30 0,01 0,72 Casca de arroz 65,47 17,89 16,67 40,96 4,30 35,86 0,40 0,02 18,34 Bagaço de cana 73,78 11,27 14,95 44,80 5,35 39,55 0,38 0,01 9,79 Casca de coco 67,95 8,25 23,80 48,23 5,23 33,19 2,98 0,12 10,25 Sabugo de milho 80,10 1,36 18,54 46,58 5,87 45,46 0,47 0,01 1,40 Ramas de algodão 73,29 5,51 21,20 47,05 5,35 40,77 0,65 0,21 5,89 Fonte:JENKINS (1990)

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

Poder Calorífico

É a quantidade de energia térmica liberada pela combustão completa de uma amostra, por unidade de massa (ou volume).

O teste é realizado em uma bomba calorimétrica (ou calorímetro), queimando-se uma amostra em uma atmosfera pressurizada com oxigênio e medindo-se o aquecimento da água do calorímetro.

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

importantes

O calor liberado durante esse

procedimento indica a quantidade máxima de energia que pode ser obtida da transferência de calor do combustível.

Fonte: http://www.labcontrol.com.br/produtos/bomba_c5000.htm

 Poder Calorífico Superior (PCS)

Os vapores de água presentes nos gases de combustão são condensados e a energia de condensação é considerada.

Valor medido pelo calorímetro

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

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Poder Calorífico Inferior (PCI)

Os vapores de água presentes nos gases de combustão não são considerados. Possui menor valor e pode ser definido como aquele efetivamente possível de ser utilizado nos combustíveis.

biomassa na Hidrogênio de fração H kg / kJ 2442 o condensaçã de Entalpia h onde ; w 1 1 )] H 9 w ( h PCS [ PCI lv s s lv             

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

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Tabela. Poder calorífico superior da biomassa (base seca)

Biomassa Poder Calorífico Superior (PCS) MJ/kg Pinus 20,02 Eucalipto 19,42 Casca de arroz 16,14 Bagaço de cana 17,33 Casca de coco 19,04 Sabugo de milho 18,77 Ramas de algodão 18,26 Resíduos Sólidos Urbanos 19,87 Excremento de gado 17,36 Fonte:JENKINS (1990)

Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

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Relação de Medeleiv:

Relaciona o poder calorífico da biomassa com a sua composição, por meio da seguinte equação: biomassa na elemento cada de frações as são S e O , H , C e w 1 1 ) w 2400 ) S O ( 10900 H 103000 C 33900 ( PCI s s            

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Parâmetros físico-químicos

importantes

Parâmetros físico-químicos

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Outras propriedades importantes:

 Densidade: razão entre a massa e o volume aparente ocupado por ela. É um parâmetro importante para definição dos meios de transporte e das condições de armazenagem.

 Condutividade térmica: define a taxa de transferência de calor da superfície para o interior da biomassa. Depende da umidade.

 Calor específico: define a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura da biomassa em 1 ºC.

 Dimensões e formatos: o tamanho e a forma das partículas do combustível interferem no seu transporte e comportamento (distribuição) dentro do reator.

Bibliografia

 CORTEZ, L. A. B.; LORA, E. E. S.; GÓMEZ, E. O. Biomassa para energia. Campinas: Editora Unicamp. 2008. 732p.

 BNDES & CGE. Bioetanol de Cana-de-Acúcar – Energia para o Desenvolvimento Sustentável (2008).

 NOGUEIRA, L. A. H. & LORA, E. E. S. Dendroenergia: fundamentos e aplicações. 2ª Edição. Rio de Janeiro. Ed. Interciência. 2003.

 JENKINS, B. M. Fuel properties for biomass materials. International Symposium on Application and Management of Energy in Agriculture.: The role of biomass fuels., New Delhi, 1990.

 NOGUEIRA, M. F. M. Biomassa energética: caracterização da biomassa. I Escola de Combustão. 2007.

 BIZZO, W. A. Geração, distribuição e utilização de vapor. Apostila de curso EM722/ES606. Unicamp. 2003.