Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Antonio Aprigio da Silva Curvelo

Centro de Divulgação Científica e CulturalInstituto de Química de São Carlos

São Carlos – 23.06.2007

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Sumário• Fontes de Energia

– Fontes primárias e secundárias• Processos Físicos e Processos Químicos

• Biomassa Vegetal como fonte de energia

• Fontes de Matérias Primas

– Matéria Prima Inorgânica (Mineral)

– Matéria Prima Orgânica (Animal e Vegetal)• Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais

• Desenvolvimento Sustentável

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Fontes de EnergiaFontes primárias

Exemplo: Energia Nuclear

Fontes secundáriasExemplos: Energia Elétrica

Energia Eólica

Energia Química*

Fusão

Fissão

174 x 1015 watts

40 x 1012 watts são armazenados nas plantas (0,02%)

Goldemberg, 1983

FOTOSSÍNTESE

E. solar + CO2 + H2O CH2O + O2

33 x 109 t de Carbono/ano

3.172 Usinas de Itaipu

“BIOMASSA”

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Fontes de Energia

Fontes primárias e secundárias• Processos Físicos: Não alteram a composição e

estrutura química das substâncias.

Exemplos: Energia Mecânica

Energia Hidráulica

Energia Eólica

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Fontes de Energia

Fontes primárias e secundárias• Processos Químicos: Envolve a formação e/ou

quebra de Ligações Químicas.

Reação de Síntese: A + B A-B + Energia

Reação de Degradação: A-B + Energia A + B

Reação de Dupla Troca: A-B + C-D A-C + B-D Energia ??

CLOROPLASTO

6 CO2

6 H2O

Esquema simplificado do processo de fotossíntese

C6H12O6

+

6 O2

LUZ

Esquema para a reação de combustão geral para carboidratos

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Biomassa Vegetal como fonte de Energia

NutriçãoProcessos metabólicos em animais e plantas

Combustão (de substâncias orgânicas)

Petróleo*

MadeiraOutras substâncias

EtanolMetanolOutras

PRINCIPAIS CONSUMIDORES MUNDIAIS DE MADEIRA PARA ENERGIA

0

100

200

300

India China Brasil Indonésia Nigéria EUA Europa

Mm3

FAO 2003

Ano de 2003

Mt equivalentes de petróleo

0

20

40

60

80

100 Hidráulica

Derivados de petróleo

Derivados da cana

Madeira

Gás natural

Carvão mineral

Uranio

Outras

A MADEIRA FRENTE À OFERTA DE ENERGIA PRIMÁRIA NO BRASIL - 2003

MME, 2004

Madeira: comparativamente, é a única fonte que não tem recebido atenção e apoio oficial

MME, 2003

Ano de 2002

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

US

$/B

EP

Petróleo

Óleo diesel

Óleo combustivel BPF

Gasolina

Álcool

GLP

Gás natural

Eletricidade industrial

Eletricidade residencial

Carvão vapor

Carvão vegetal

Lenha nativa

Lenha reflorestamento

PREÇOS DE ENERGÉTICOS NO BRASIL

CONSUMO REGIONAL DE CARVÃO VEGETAL NO BRASIL

Mt

0

1

2

3

4

5

6 Minas Gerais

Carajás

São Paulo

Bahia

Espírito Santo

Paraná

Mato Grosso do Sul

Outros

ABRACAVE, 2003

2003

Evolução do consumo de madeira para uso energético residencial no Brasil - 1970 a 2003

0

5000

10000

15000

20000

25000

Mte

p

LENHA GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO

ELETRICIDADE OutrosMME, 2004

A DEMANDA DE USO ENERGÉTICO NO CONSUMO TOTAL MUNDIAL DE MADEIRA

52%48%

Outros usos - 1,53 bilhões m3

Energia - 1,75 bilhões m3*

Consumo total em 2003 = 3,34 bilhões de m3

FAO, 2003

*Energia = lenha e carvão vegetal

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Fontes de Matérias Primas

– Matéria Prima Inorgânica (Mineral)

– Matéria Prima Orgânica

• Animal

• Vegetal

– Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Fontes de Matérias Primas

– Matéria Prima Inorgânica• Mineral

– Matéria Prima Orgânica• Animal• Vegetal

SETOR FLORESTAL BRASILEIRO SETOR FLORESTAL BRASILEIRO

64% da área do País

543.106 ha de Floresta Natural

Receita: US$21,5.109/an

4,0% do PIB

8.0 % das exportações

5,0.106 ha de Floresta Plantada

>2 x 106 de empregos

3,5% da população

economicamente ativa

30 % Florestas tropicais mundiais

0,9% Florestas mundiais plantadas

25% Plantio mundial de eucalipto

IMPORTÂNCIA COMPARATIVA DO CONSUMO MUNDIAL DA MADEIRA

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Trigo eSoja

Cimento Aço Plásticos Madeira

bilhões t/ano

P

P

P

P

C

P = Produção C = Consumo

2002/2003

Mt equivalentes de petróleo

0

20

40

60

80

100 Hidráulica

Derivados de petróleo

Derivados da cana

Madeira

Gás natural

Carvão mineral

Uranio

Outras

A MADEIRA FRENTE À OFERTA DE ENERGIA PRIMÁRIA NO BRASIL - 2003

MME, 2004

Madeira: comparativamente, é a única fonte que não tem recebido atenção e apoio oficial

DESTINO DA MADEIRA NO BRASIL

127,3

74,2

49,1

32

110

20

40

60

80

100

120

140Mm3

Lenha direta

Carvão*

Serraria

Celulose

Painéis

SBS, 2000, MME, 2000

* Produção

Ano de 2000

Total = 294 milhões de m3

CONSUMO DE MADEIRA INDUSTRIAL EM TORAS – 103 m3

PRODUTO ORIGEM TOTAL

FLOR. NATIVA FLOR. PLANT.

CELULOSE 0 32.000 32.000

CARVÃO VEGETAL 11.800 33.400 45.200

LENHA (INDÚSTRIA) 16.000 13.000 29.000

SERRADOS 34.000 15.100 49.100

LÂMINAS & COMP. 2.050 3.960 6.010

PAINÉIS 0 5.000 5.000

TOTAL 63.850 (38%) 102.460 (62%) 166.310

SETOR FLORESTAL SETOR FLORESTAL

A ÁRVORE COMO MATÉRIA PRIMAA ÁRVORE COMO MATÉRIA PRIMA

COPA BIOMASSA E ÓLEOS

TRONCO

MADEIRA ROLIÇA: CARVÃO -LENHA –POSTES -MOURÕES – PALANQUES, ETC.

MADEIRA SERRADA: MÓVEIS -

ESTRUTURAS – CAIXAS, ETC.

MADEIRA INDUSTRIAL: CELULOSE E PASTA – CHAPAS – AGLOMERADO -

LAMINADO/COMPENSADO, ETC.

RESINA E LÁTEX

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais

Principais Vantagens:• Renovável• Biodegradável

Potencial Campo de Aplicação:• Materiais Poliméricos

Principais Candidatos:• Celulose• Amido

Principais Fontes:• Madeira, Gramíneas, Resíduos (Industriais e Agrícolas)• Raízes, Tubérculos e Sementes

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

• Fontes de Energia• Biomassa Vegetal como fonte de energia

• Fontes de Matérias Primas• Biomassa Vegetal como fonte de matéria prima

• Desenvolvimento Sustentável

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Desenvolvimento Sustentável

Matéria-prima

Produto

Processo

Energia

X Premio de Investigación Burdinola 2002 - 28.11.2002 - Barcelona

Matéria-prima

e EnergiaProduto

Processo

Meio Ambiente ??

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Desenvolvimento Sustentável

3 R’s

Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais

Conclusões

• Energia– Renovável– Baixo Potencial Poluidor

• Matérias Primas– Renovável– Reciclável

• Desenvolvimento Sustentável– Processos Harmonizados com o Meio Ambiente– Sistemas “Fechados” (Cíclicos)