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Energia

Bioenergia

A biomassa pode ser utilizada para fornecer calor, fazer combustíveis e gerar eletricidade. Este processo é chamado Bioenergia.

A biomassa é derivada de carboidratos encontrados na matéria das plantas, o que pode ser na forma de culturas agrícolas, árvores ou outros tipos de plantas como algas marinhas. Também pode ser encontrado sob a forma de resíduos de cultura, plantas ou árvores ou em resíduo animal. Papéis e restos de plantas encontrados em latas de lixo pode ser uma fonte de bio-energia – até mesmo os fumos de aterros podem ser usados como fonte de energia. Estes são todos recursos renováveis.

A biomassa é produzida pela ação da luz do sol nas plantas e é, portanto, um armazenamento concentrado de energia solar. Ele pode ser queimado diretamente para produzir calor e gerar eletricidade ou pode também ser queimado para produzir gás metano, que pode ser utilizado como combustível. Um terceiro modo de utilizá-lo é de convertê-lo em um combustível líquido: este processo é conhecido como pyrolsis, que ocorre quando a biomassa é aquecida sem a presença do oxigênio.

Os dois principais tipos de combustíveis líquidos no mercado, bioetanol e bio-diesel são fabricados a partir de culturas como cereais, milho, soja, óleo de semente de colza, cana de açúcar, óleo de palma e ervas.

Existem dois tipos de combustíveis líquidos: um é a forma de álcool, que pode ser feito a partir de culturas de elevado teor em hidratos de carbono como milho e cana de açúcar. Este é conhecido como etanol. Em algumas partes do mundo, etanol é utilizado como um aditivo para petróleo em automóveis e é uma forma de reduzir a produção de monóxido de carbono e de gases que contribuem com o efeito estufa. Os veículos que funcionam com misturas de etanol e petróleo estão disponíveis hoje. Alguns podem funcionar com uma mistura que é de até 85% de etanol. Outra forma de álcool combustível é metanol ou álcool de madeira.

O outro tipo de combustível líquido é de bio-diesel, que é feito a partir de óleos e gorduras animais ou vegetais. Também pode ser produzido a partir de algas e óleo de cozinha reciclado. É um Ester e não um álcool. Os Ester podem ser utilizados exclusivamente para combustível ou pode ser utilizado como um aditivo. Ele tem efeito de reduzir emissões nocivas.

Técnicas avançadas biocombustíveis, como o etanol celulósico, têm o potencial para reduzir as emissões de dióxido de carbono inferiores àqueles a partir de combustíveis fósseis. Etanol celulósico usa micróbios para quebrar as partes lenhosas das plantas. O avançado biocombustível pode ser feito a partir de baixo-imput culturas perenes, como switchgrass, que crescem em terrenos marginais. O etanol celulósico indústria está na sua infância. A utilização da biomassa para produzir estes combustíveis líquidos ou biocombustíveis tem um tremendo potencial de nossas necessidades de transporte, que atualmente formam uma grande parte do nosso consumo energético global. Em vez de ser totalmente dependente dos combustíveis fósseis não renováveis como o carvão e o petróleo, poderíamos desenvolver bio-culturas energéticas. A Biomassa na forma de gás pode ser também ser utilizada para produzir hidrogênio para utilização em células de combustível. No entanto, existem certas desvantagens relativas à bio-energia. A queima direta de biomassa acrescenta a gases com efeito estufa. Também a energia consumida na criação alguns líquidos, gás ou produtos químicos podem ser tão grandes como a energia consumida na fabricação de produtos à base de petróleo.

História

A madeira, que é uma grande fonte de bio-energia, tem sido utilizada para o aquecimento durante muitos milhares de anos. A madeira continua a ser a mais significativa fonte de energia para cozinhar nos países em desenvolvimento. O carvão, uma madeira fossilizada, é uma outra forma de biomassa, mas, como a fossilização leva milhões de anos, o carvão não é reconhecido um recurso renovável. No entanto, devido à sua abundância, o carvão tem evoluído ao longo dos últimos séculos popular como uma fonte de energia em muitos países ocidentais.

No Ocidente, hoje, a utilização da energia renovável a partir de fontes de biomassa é uma parte muito pequena do total da energia utilizada. Por exemplo, apenas 3% do total do consumo de energia nos EUA é a partir de fontes de biomassa. Alguns são utilizados para transporte e alguns são utilizados na indústria, sobretudo de celulose e papel, para prover calor e energia para a fábrica - apenas uma pequena quantidade é utilizada para a produção de eletricidade. Algumas empresas da indústria madeireira utilizam resíduos de madeira em suas caldeiras, mas a energia produzida é consumida na indústria transformadora - apenas uma pequena quantidade de excesso é vendido à rede elétrica.

Exemplos de produção de biotecnologia

A decomposição de aterros de lixo produz gás metano e dióxido de carbono; convertida em energia, o metano é impedido de fugir para a atmosfera e acrescentando à poluição do ar e do aquecimento global. A Austrália tem atualmente oito instalações em que o gás é extraído de poços interligados por uma rede de tubos enterrados. No total, eles reduzem cerca de 250000 toneladas de dióxido de carbono e as emissões de gases com efeito estufa anualmente.

Na Alemanha, a Áustria e a Suécia, aquecimento em casa com "sistem de caldeira pellet" é muito popular. Estes sistemas aglomerados funcionam como sistemas convencionais de aquecimento central. As caldeiras são alimentadas madeira pellets obtidas principalmente a partir de serragem e compactado aglomerado de toros de madeira processada e outros produtos de madeira.

Em Queensland, Austrália, resíduos da cana-de-açúcar (Bagasse) são usados como combustível em caldeiras de algumas fábricas de açúcar. A eletricidade gerada é principalmente para a produção de açúcar, com o excesso de eletricidade é vendido para a rede elétrica de Queensland. Com a queda dos preços mundiais do açúcar, o governo de Queensland estabeleceu o Projeto Integrado de Gaseificação (Bagasse Integrated Gasification Project), que fornece uma alternativa viável para os plantadores de cana de açúcar e ajuda a atingir o alvo do estado em energia limpa.

A Associação de bio-diesel da Austrália tem cerca de 500 membros, alguns dos quais fazem seu próprio combustível para motor, a partir de uma mistura de óleos alimentares usados, álcool e soda cáustica. A Associação, que opera cerca de 16 unidades de dimensão nacional, é pro ativa em princípios de sustentabilidade ambiental. O Newcastle City Council tem mais de 200 veículos movidos bio-diesel.

O Departamento de Energia do Instituto de Energia Renovável dos EUA (US Department of Rnergy´s Office of Renewable Energy) tem um programa que patrocina pesquisa e desenvolvimento para a geração de biocombustíveis e de geração de bio-energia. O seu objetivo é reduzir a dependência do petróleo importado e ao desenvolvimento de uma indústria doméstica de biomassa. Durante os últimos anos, o seu programa quadruplicou, com 95 fábricas de etanol que produziu 4 bilhões de galões em 2005.

Na Grã-Bretanha, Fibrowatt, que faz parte do Poder Energy Resources Group, tem desenvolvido quatro centrais que utilizam como combustível resíduos de fezes e urina de frango. Ao longo dos últimos 15 anos tem-se queimado mais de 7 milhões de toneladas destes resíduos de frango e de outra biomassa. Outro trabalho inclui uma central elétrica em Four Ashes Industrial State em Midlands, que irá queimar pneus usados, bem como vários projetos semelhantes, nos Países Baixos. Em 2006, Fibrowatt mudou para o mercado americano com sua fábrica Minnesota, que utiliza mais de 500000 toneladas de resíduos de frango anualmente. Quatro fábricas estão atualmente em construção com mais três previstas.

No entanto, a Rede de Justiça de Energia nos EUA (US Energy Justice Network) salienta que o material utilizado - adubo, resíduos, estrume, palha e madeira subprodutos - polui a atmosfera, água e solo com contaminates nocivos como: arsênio, mercúrio, sulfúrico e ácido clorídrico, dioxinas, e de dióxido de carbono.

Vantagens da Bioenergia

  • Tal como uma fonte renovável de energia, ele tem um grande potencial de crescimento econômico;

  • investimentos criam quatro vezes mais postos de trabalho que equivalentes investimentos na produção de energia convencional. O setor da biomassa é um grande empregador, especialmente na Alemanha, Brasil e os EUA.

  • Combustível de biomassa pode ser facilmente armazenado e utilizado quando necessário. Pode ser um fornecimento constante e não-flutuante de eletricidade e aquecimento.

  • Energia a partir de biomassa pode ser gerada a partir de matéria orgânica de origem vegetal ou animal. Isso pode incluir produtos florestais, tais como serragem e cascas, bem como os resíduos agrícolas como a palha e estrume.

  • A biomassa é um recurso energético muito grande: estima-se que o consumo energético da biomassa no mundo é de apenas 2% do total da produção da biomassa.

  • A queima de biomassa para a criação de bio-energia produz aproximadamente a mesma quantidade de dióxido de carbono que a queima de combustíveis fósseis produz, mas se culturas suficientes de bio-energia são produzidas, as novas fábricas irá eliminar as emissões de dióxido de carbono, assim, cancelando o potencial aumento de gases com efeito de estufa.

  • Bio-diesel, na sua forma pura, pode reduzir as emissões de gases com efeito por mais de 75%. Usando-a como um aditivo para diesel ainda irá reduzir as emissões, mas com uma quantidade muito menor. Por exemplo, 5% de bio-diesel irá reduzir emissões de gases de estufa em cerca de 5%.

  • O uso de culturas e de resíduos animais estrumes poderia proporcionar mais renda para os agricultores e as crescentes fazendas que produzem de bio-energia seria uma outra fonte de receitas. Feed stocks poderá ser um caminho para os agricultores de diversificar a partir da produção de gado, o que poderia ter alguns benefícios ambientais, como a melhor utilização dos resíduos. Algumas unidades populacionais, como arvores e grama crescem rapidamente e pode ser produzido em solos pobres.

  • Bio-diesel também tem seus derivados: fenol já é usado para fazer produtos, tais como alguns tipos de plásticos, adesivos e espumas isolantes. No momento estes produtos são derivados de petróleo e de gás natural, que se são ambos os recursos não renováveis. No futuro, a tecnologia poderá ser desenvolvida para fabricar uma gama mais vasta de produtos para substituir os que são atualmente produzidos a partir de petróleo. Também pode ser possível tornar esses produtos totalmente biodegradáveis.

  • Os biocombustíveis podem atenuar alguns dos riscos ambientais da indústria de combustíveis fósseis, tais como perfuração e queima de petróleo, e exploração de áreas selvagens por empresas mineiras.

Desvantagens

  • Atualmente, a produção de etanol usa até 118% mais energia fóssil do que se produziu a partir do etanol em si. Depende principalmente do material utilizado. (Tabela 1). Por exemplo, o combustível etanol contém cerca de 76000 BTUs por galão, mas que produzem etanol a partir de milho leva cerca de 98000 BTUs.

  • Energia da biomassa é muito menos eficiente do que os seus combustíveis fósseis, apenas com uma produção de 50% da capacidade. A biomassa pode trabalhar melhor com pequenas usinas pois grandes centrais de energia requerem milhares de caminhões e comboios rodoviários para entregar o material da biomassa vegetal.

  • A produção da energia Biomassa, tem ocultado custos econômicos que recaem sobre o consumidor. Embora promovida como uma fonte de combustível barato, biocombustíveis continuam a ser muito caros devido a sua produção ineficientes e subsídios governamentais financiadas pelos contribuintes. Esta "dupla imersão" estratégica significa que os consumidores pagam o dobro do preço: na bomba e, através dos impostos

  • A queima da biomassa contribui para aumentar a poluição atmosférica; o impacto varia conforme o material e o método de produção utilizado. Algumas empresas de biomassa promovem os seus projetos energéticos como ecológicos. No entanto, seu processo de produção envolve queima de resíduos sólidos que emite poluentes atmosféricos, incluindo: mercúrio, dioxinas, ácido clorídrico, dióxido de enxofre, óxidos de azoto e dioxinas de carbono.

  • A procura de terrenos para crescer estas culturas poderia causar perda de biodiversidade vegetal e animal e de habitat, e exercer pressão sobre florestas tropicais e outros ecossistemas valiosos

  • O crescimento da utilização de biocombustíveis poderá reduzir a área disponível para as culturas alimentares de subsistência e aumentar os preços dos alimentos ao desviar o rendimento das culturas para produzir combustível, tornando mais difícil para alimentar os pobres urbanos dos países em desenvolvimento

  • Culturas tradicionais de etanol, tais como o milho nos Estados Unidos e de açúcar no Brasil, podem também aumentar a erosão dos solos e empobrecem aqüíferos.

  • O crescimento de algumas culturas de bio-energia significa no aumento da utilização de pesticidas, fertilizantes e água.

  • Devido às suas propriedades de absorção de água, o etanol não pode ser transportado por gasodutos de petróleo. Em vez disso, devem ser separados dos outros carburantes e distribuídos por caminhões, veículos ferroviários, ou barcaças. Esses métodos de navegação são muito mais caros do que gasodutos.

Tabela 1: Percentagem da produção de combustíveis fósseis acima da capacidade de saída do etanol

Material% acima da capacidade de saída do Etanol
Milho29%
Grama50%
Madeira57%
Girassol118%
Soja28%

(Fonte: Pimentel, 2006)

Soluções

A produção de Biomassa exige, tal como acontece com todos os avanços tecnológicos, que a sua implementação e utilização englobe uma abordagem "holística" que considere a sustentabilidade ambiental, social e econômico de longo prazo. Biocombustíveis podem contribuir para os objetivos energéticos e ambientais, mas apenas como parte de uma estratégia global que inclui: a conservação da energia, uma diversidade de recursos energéticos sustentáveis, produção e transporte eficientes, e uma cuidadosa gestão ambiental.

Projetos de Bio-energia só devem ser apoiados se existir uma verdadeira redução global na produção de gases com efeito de estufa e não existem outros efeitos adversos sobre o ambiente, tais como a destruição do habitat através do cultivo de matérias-primas vegetais.

A produção de tecnologias de biomassa deve ser cuidadosamente avaliada para os potenciais impactos negativos no ambiente e na saúde humana. Cálculos de retorno de energia sobre o investimento necessário para incluir o impacto ambiental sobre o solo, água, alterações climáticas, e os serviços ecossistêmicos.

Energia solar e eólica deve ser promovida como eles são fontes de energia muito mais limpas e não irão utilizar grandes áreas de terrenos ou de incorrer os problemas associados ao processamento e transporte.

Leis mais rigorosas de uso da terra, em particular nos países com florestas tropicais e de eco-sistema vulneráveis, são necessárias para mitigar os danos potenciais e de colher os benefícios a partir de biocombustíveis.

Um passo fácil e imediato seria a de mandato melhor eficiência do combustível para todas as formas de transporte, começando com o automóvel privado. Um aumento de 20% nas normas de combustíveis eficientes é viável utilizando a tecnologia atual, e permitiria poupar muito mais energia do que a biomassa na Europa poderia produzir.

Os governos também precisam prover a liderança, sob a forma de incentivos econômicos para minimizar a concorrência entre as culturas alimentares e de combustível, e garantir que a água, terrenos agrícolas de alta qualidade e a biodiversidade não sejam sacrificadas no altar da nossa comodidade.

Bibliografia

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