BIOCOMBUSTÍVEIS
Os biocombustíveis são fontes de energias renováveis, derivados de produtos agrícolas como a cana-de-açúcar, plantas oleaginosas, biomassa florestal e outras fontes de matéria orgânica.
Em alguns casos, os biocombustíveis podem ser usados tanto isoladamente, como adicionados aos combustíveis convencionais. Como exemplos, podemos citar o biodiesel, o etanol, o metanol, o metano e o carvão vegetal.
Biodiesel
No que tange ao biodiesel, apenas recentemente esse biocombustível entrou na agenda do governo brasileiro. Apesar da primeira patente do biodiesel no mundo ter sido registrada em 1980, por um professor da Universidade Federal do Ceará, somente em Dezembro de 2004 é que foi lançado, oficialmente, pelo governo brasileiro o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel.
A introdução do biodiesel na matriz energética brasileira foi estabelecida pela Lei 11.097 de janeiro de 2005, que determina a adição voluntária de 2% de biodiesel ao óleo diesel comercializado ao consumidor final até 2007; já a partir de 2008, essa adição de 2% será obrigatória. A mistura de 5% de biodiesel ao óleo diesel será voluntária no período de 2008 até 2012, passando a ser compulsória a partir de 2013.
O uso do biodiesel traz uma série de benefícios associados à redução dos gases de efeito estufa, e de outros poluentes atmosféricos, tais como o enxofre, além da redução do consumo de combustíveis fósseis. Porém, no processo de fabricação, uma série de resíduos e subprodutos industriais é gerada, os quais podem, quando adequadamente geridos, contribuir para a viabilidade econômica da produção de biodiesel.
Esses resíduos de natureza líquida e sólida possuem potencial para uso na indústria de alimentos e para a nutrição animal, bem como na indústria químico-farmacêutica, mas há uma grande carência de estudos de análises de viabilidade técnica e financeira, que possam apontar as melhores alternativas de custo-benefício para o processamento e tratamento desses resíduos, os quais podem agregar valor e reduzir os custos de produção de biodiesel, com o aproveitamento e venda destes produtos e seus derivados.
O que é Biodiesel ?
“Biodiesel é um combustível biodegradável alternativo ao diesel de petróleo, criado a partir de fontes renováveis de energia, livre de enxofre em sua composição.
Pode ser utilizado em motores diesel sem a necessidade de qualquer tipo de adaptação (caso o biodiesel esteja de acordo com as normas de qualidade da Agência Nacional do Petróleo – ANP), sem perda de desempenho e contribui para o aumento da vida útil do motor (pelo fato de ser um lubrificante melhor que o diesel de petróleo).
Por ser originado de matérias-primas renováveis (basicamente álcool e óleo vegetal ou gordura animal) e possuir queima limpa, a combustão do biodiesel gera menos poluentes do quê a combustão do diesel de petróleo. Quimicamente, podemos dizer que se trata de uma composição de ésteres etílicos ou metílicos de ácidos graxos de cadeia longa.
Por ser extremamente miscível, mesmo não contendo petróleo, pode ser misturado ao diesel convencional em qualquer proporção, sem que isso gere qualquer tipo de prejuízo ou perda de desempenho ao motor. Convencionou-se mundialmente uma nomenclatura para identificar a proporção da mistura de biodiesel ao diesel de petróleo.
Quando temos uma mistura de 2% de biodiesel e 98% de diesel, esta recebe o nome de B2. Uma mistura com 5% de biodiesel e o resto de diesel de petróleo é chamada de B5, e assim por diante. Quando temos apenas biodiesel, atribuímos o nome de B100. As misturas entre 2% e 20% são as mais utilizadas no mercado mundial.
O processo mais comum da produção de biodiesel se faz através da reação de óleo vegetal ou gordura animal com um álcool (no Brasil, prefere-se o etanol; já na Europa, a preferência recai sobre o metanol), reação essa incentivada pela presença de um catalisador (que pode ser um ácido, uma base ou uma enzima).
Como produtos dessa reação, temos biodiesel e glicerina. Esse processo é conhecido na indústria por transesterificação. Ele pode ser feito com o óleo de diversas oleaginosas, como por exemplo, a soja, o pinhão-manso, o amendoim, o nabo forrageiro, o milho, o girassol e a canola.
É importante ressaltar que apenas o óleo puro das oleaginosas não pode ser considerado como biodiesel, mesmo que misturado ao diesel de petróleo. Este é um engano bastante comum. A mesma coisa ocorre com a mistura de álcool anidro com o diesel convencional, não podendo ser considerado o resultado dessa mistura como biodiesel. Mesmo assim, todos os exemplos citados são capazes de movimentar motores diesel, mas com perda de desempenho ou acarretamento de outros danos ao motor.
O biodiesel e o meio-ambiente
A utilização de combustíveis fósseis influencia negativamente a qualidade e o equilíbrio do meio-ambiente. Dois exemplos corriqueiros desse problema são os altos índices de poluição dos grandes centros urbanos e o derramamento de petróleo no mar. Ambos causam um grande impacto negativo no eco-sistema regional.
As altas emissões de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOX) e dióxido de enxofre (SO2) são apontadas como principais causadoras das chuvas ácidas, extremamente prejudiciais às florestas, lavouras e animais.
Além disso, esses combustíveis fósseis possuem uma taxa de emissão de CO2 muito alta, fator diretamente relacionado com o problema do efeito estufa e suas conseqüências (aumento da temperatura global, derretimento das calotas polares, desequilíbrio ecológico, entre outros).
Conforme foi dito anteriormente, o biodiesel é um combustível menos poluente que o diesel tradicional. Apesar de também haver emissão de CO2 (e nenhum outro resíduo nocivo ao meio-ambiente), estudos apontam índices de emissão de CO2 até 80% menores em relação ao diesel de petróleo. Devido a essa característica, ele se torna uma opção não agressiva ao meio-ambiente.
O que faz do biodiesel um combustível renovável é o fato de que todo o CO2, emitido na queima no motor, consegue ser capturado pelas plantas e utilizado por estas durante o seu crescimento e existência. Estas mesmas plantas serão utilizadas mais tarde como fonte para a produção de novos biocombustíveis, por esse motivo, chamados de energias renováveis.”
Etanol
O Brasil é reconhecido mundialmente pelo pioneirismo na introdução do etanol em sua matriz energética. Inicialmente, o álcool etílico anidro foi adicionado à gasolina como oxigenante, tornando-se a mistura compulsória a partir de 1938.
Em 1975, com o lançamento do Programa Nacional do Álcool (Proálcool), o percentual de álcool anidro misturado à gasolina aumentou significativamente e o álcool etílico hidratado passou a ser utilizado em veículos cujos motores foram especialmente desenvolvidos para esse combustível.
Desde o lançamento do Proálcool, há 30 anos, a produção de álcool no país aumentou de 700 milhões de litros em 1975 para 15 bilhões de litros na safra de 2004 / 2005. Durante esse período, como no ano de 1985, os veículos movidos a álcool chegaram a atingir 85% das vendas totais no país. Porém, devido à crise de abastecimento ocorrida em 1989, esse percentual reduziu-se em curto espaço de tempo para cerca de 2% e manteve-se nesse patamar até o início de 2003.
Em março daquele ano, os veículos bicombustíveis (Flex Fuel) foram lançados no mercado brasileiro e depois de dois anos de existência, chegaram a representar aproximadamente 53% das vendas de veículos novos em 2005, de acordo com dados da ANFAVEA.
Desde então, nota-se um aumento na demanda por etanol no mercado interno, o qual responde por quase a totalidade do consumo do produto fabricado no país. Tal aumento decorre principalmente do menor custo do álcool ao consumidor, quando comparado à gasolina, cujo preço está sujeito à instabilidade da oferta de petróleo no mercado internacional.
No contexto mundial, os biocombustíveis deverão suprir uma importante parte da demanda mundial num futuro próximo, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis no médio e longo prazo.
Por essas razões, a demanda por etanol no mercado internacional tem sido crescente nos últimos anos. O Brasil, além de maior produtor e consumidor de etanol, é também o maior exportador no cenário global.
Até meados de 2002 as exportações brasileiras de álcool eram insignificantes, mas com o crescimento da demanda por esse biocombustível no mercado internacional, o volume exportado cresceu de 565 milhões de litros em 2003, para 2,1 bilhões de litros no período de janeiro a novembro de 2005 (Secex, 2005).
Aliado ao crescimento das exportações brasileiras de açúcar, o cenário acima explica boa parte da significativa expansão do setor sucroalcooleiro nacional nos últimos anos e as perspectivas promissoras do mercado interno e externo para esse biocombustível num futuro bastante próximo.
Sem dúvida, a necessidade de fornecer etanol para o mercado interno em expansão e para o mercado internacional, que anseia por fontes renováveis de energia, traz excelentes oportunidades para incrementos ainda maiores no crescimento do setor.
Nos anos recentes, nota-se o aumento da produção de cana-de-açúcar e de seus produtos derivados, açúcar e etanol, tanto nas tradicionais regiões produtoras como em estados que representam novas fronteiras agrícolas para a cultura canavieira no Brasil.
Utilização Do Etanol Na Produção Do Biodiesel
“O etanol é hoje um produto de diversas aplicações no mercado, largamente utilizado como combustível automotivo na forma hidratada ou misturado à gasolina. Também tem aplicações em produtos como perfumes, desodorantes, medicamentos, produtos de limpeza doméstica e bebidas alcoólicas. Merece destaque como uma das principais fontes energéticas do Brasil, além de ser renovável e pouco poluente.
Como já mencionado anteriormente, o Brasil é hoje o maior produtor mundial de etanol, que quando utilizado como combustível em automóveis, representa uma alternativa à gasolina de petróleo. Destacam-se na produção do etanol os estados de São Paulo e Paraná, respondendo juntos por quase 90% da safra total produzida.
Além disso, o Brasil lidera a produção mundial de cana-de-açúcar (principal matéria-prima do etanol), sendo essa uma indústria que movimenta vários bilhões de dólares por ano. O fato de tanto a cana-de-açúcar quanto o etanol serem produzidos dentro do Brasil, representa uma menor dependência de petróleo externo, diminuindo substancialmente os gastos com importações.
O etanol é, numa definição simples, um álcool incolor, volátil, inflamável e totalmente solúvel em água, derivado da cana-de-açúcar, do milho, da uva, da beterraba ou de outros cereais, produzido através da fermentação da sacarose. Comercialmente, é conhecido como álcool etílico, e sua fórmula molecular:
C2H5OH ou C5H6O
O etanol contém aproximadamente 35% de oxigênio em sua composição e possui combustão limpa, ou seja, sua queima resulta somente em calor, sem presença de fuligem. Devido a isso, a emissão de CO2 na queima é baixíssima.
O teor de etanol presente em uma determinada mistura é expressa em ºGL. Essa escala, chamada de “graus Gay-Lussac”, diz qual a porcentagem de etanol existente na solução. Por exemplo, em uma garrafa de vinho, existem 11% de etanol, ou seja, 11 ºGL. Já o álcool utilizado para limpeza doméstica possui 96 ºGL. No caso do uso do etanol hidratado como combustível, por lei, o mesmo deve estar entre 93,2 ºGL e 93,8 ºGL. Já o álcool 100 ºGL é chamado de álcool absoluto ou álcool anidro (anidro = totalmente seco).
A utilização do etanol para a produção de biodiesel ocorre por um processo chamado transesterificação. Basicamente, este processo se dá através de reações químicas entre o etanol (ou metanol, que também pode ser usado) e os óleos vegetais ou gorduras animais, estimuladas pela presença de um catalisador (hidróxido de sódio, por exemplo).
Este processo resulta em dois subprodutos: o biodiesel propriamente e o glicerol (glicerina), de grande aproveitamento na indústria química. O biodiesel e a glicerina geralmente são separados por gravidade, ou utilizando-se centrífugas para encurtar o tempo do processo.
Depois disso, o biodiesel ainda precisa ser purificado, para que seja retirado o excesso de etanol, resíduos do catalisador utilizado e sabão que pode eventualmente se formar. O etanol retirado em excesso é reaproveitado em um novo processo de produção.
A transesterificação do etanol para a produção do biodiesel é um pouco mais trabalhosa do que a do metanol, devido ao tamanho da molécula do primeiro ser maior.
Mesmo assim, devido à experiência do país em produzir e utilizar este álcool, a grande capacidade de produção hoje em atividade, um mercado consumidor bastante atraente e por ser menos agressivo ambientalmente, o etanol desperta muito interesse entre os produtores brasileiros”.
Biomassa
“Biomassa pode ser definido, de forma simples, como uma fonte de energia limpa (não poluente) e renovável, disponível em grande abundância e derivada de materiais orgânicos. Todos os organismos existentes capazes de realizar fotossíntese – ou derivados destes – podem ser utilizados como biomassa. Como exemplos de fontes de biomassa, que podem se encaixar nessa definição, citamos a cana-de-açúcar, restos de madeira, estrume de gado, óleo vegetal ou até mesmo o lixo urbano.
Apesar de ser, atualmente, o centro de atenção de alguns setores, a biomassa já é conhecida e utilizada pela humanidade há muito tempo. Durante milhares de anos foi a única fonte de energia disponível à população, uma vez que não havia conhecimento científico para a exploração de outros recursos. Em um fogão à lenha ou em uma fogueira, a madeira queimada é um combustível de biomassa.
Estando a poucos passos de uma crise energética, com a previsão do fim das reservas de petróleo e carvão mineral, a energia elétrica também cada vez mais escassa e a energia nuclear um tanto perigosa, torna-se uma questão vital a busca por fontes alternativas de energia e inúmeros esforços estão sendo feitos para que seja possível obter o máximo de energia da biomassa.
Outro fator importante é o volume cada vez maior de lixo produzido no mundo. Uma vez que até este lixo pode ser aproveitado para geração de energia e a sua utilização contribui para amenizar vários problemas ao mesmo tempo: diminuição do nível de poluição ambiental, contenção do volume de lixo das cidades e aumento da produção de energia.
Exemplos práticos disso são as sobras de casca de arroz, que geram energia para a indústria gaúcha, a queima do bagaço da cana-de-açúcar para a geração de vapor para produção de energia elétrica. Também é fato que algumas cidades do mundo já utilizam parte de seu lixo urbano para produzir energia elétrica.
Vantagens da biomassa na produção de energia
Como principais vantagens que a biomassa possui, em relação aos combustíveis fósseis, na produção de energia, podemos listar as seguintes:
– Ser fonte de energia limpa e renovável;
– Causar menor corrosão de equipamentos;
– Os resíduos emitidos pela sua queima não interferem no efeito estufa. Ao contrário, partindo do ponto extremo da erradicação das emissões, por exemplo, de SO2 (dióxido de enxofre), torna-se mais fácil reparar a situação;
– Ser uma fonte de energia, descentralizadora de renda – qualquer pessoa dona de um pouco de terra pode plantar vegetais que servem como fonte de biomassa;
– Reduzir a dependência de petróleo por parte de países subdesenvolvidos, servindo também, dessa forma, como descentralizadora de poder;
– Diminuir o lixo industrial. Pequenos produtores que utilizariam restos de produção, como fonte de biomassa, para geração própria de energia. Por exemplo, madeireiras que passariam a utilizar resíduos (serragem e restos de madeira), que antes virariam lixo;
– Ter baixo custo de implantação e manutenção.
Processo de transformação da energia
Através da fotossíntese, as plantas transformam a energia proveniente da luz do sol em energia química, que mais tarde pode ser convertida em calor, combustível ou eletricidade. Quimicamente, a fotossíntese é representada de acordo com o esquema abaixo:
6H2O + 6CO2 + energia solar = C6H12O6 + 6O2
Se o processo de transformação da biomassa em energia for executado de maneira eficiente e controlada, a queima resultará em água (H2O) e dióxido de carbono (CO2), além da própria energia. Devido a este motivo, a biomassa é considerada uma fonte totalmente renovável e, se empregada da forma correta, não-poluente. Produzida eficientemente, a biomassa também pode representar uma parcela significativa da energia total gerada em um país.
Atualmente, utilizam-se principalmente quatro formas de conversão da biomassa em energia:
– Pirólise: através desta técnica, a biomassa é exposta a altíssimas temperaturas sem a presença de oxigênio, visando acelerar a decomposição da mesma. O que sobra da decomposição é uma mistura de gases (CH4, CO e CO2 – respectivamente, metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono), líquidos (óleos vegetais) e sólidos (basicamente carvão vegetal).
– Gaseificação: assim como na pirólise, aqui a biomassa também é aquecida na ausência do oxigênio, gerando como produto final um gás inflamável. Este gás ainda pode ser filtrado, visando a remoção de alguns componentes químicos residuais. A diferença básica em relação à pirólise é o fato da gaseificação exigir menor temperatura e resultar apenas em gás.
– Combustão: aqui a queima da biomassa é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigênio, produzindo vapor a alta pressão. Este vapor geralmente é utilizado em caldeiras ou para movimentar turbinas. É uma das formas mais comuns hoje em dia, e sua potência situa-se na faixa de 20 a 25%.
– Co-combustão: esta prática propõe a substituição de parte do carvão mineral utilizado em uma termoelétrica por biomassa. Desta forma, reduz-se significativamente a emissão de poluentes (principalmente dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio, responsáveis pela chuva ácida). A faixa de desempenho da biomassa encontra-se entre 30 e 37%, sendo por isso uma opção bem atrativa e econômica atualmente”.
Fontes:
Polo Nacional de Biocombustíveis ESALQ – USP
Biodiesel, Biomassa -Wendel Martins da Silva – Bacharelando em Química pela Universidade de Guarulhos – SP (UNG).
Etanol -Thereza Christina Pippa Rochelle – Engenheira Agrônoma, Doutora em Economia Aplicada pela ESALQ/USP.