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Biocombustívies. Que futuro?
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Introdução Biocumbustívies Investigação‐Futuro?
InstalaçõesBiogásBio‐produtos
Biocombustíveis. Que futuro?
Isabel Paula MarquesLaboratório Nacional de Energia e Geologia I.P., Lisboa
Unidade de Bioenergia
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Introdução
Directiva 2009/28/CE Parlamento Europeu e do Conselho de 23 de Abril de 2009[relativa à promoção da utilização de energia proveniente de fontes renováveis]altera e subsequentemente revoga as Directivas 2001/77/CE e 2003/30/CE
(13) (..) deverão ser estabelecidos objectivos nacionais obrigatórios coerentes com uma quota de 20% de energia proveniente de fontes renováveis e uma quota de 10% de energia proveniente de fontes renováveis no sector dos transportes no consumo energético da Comunidade, a atingir até 2020.
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Introdução
Biocombustíveiscombustível de origem biológica (não fóssil)
líquidos gasosos
Biodiesel Bioetanol Biogás
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
óleos vegetais e outros materiais com alto teor glicerídico
Semente Teor em óleo (%)
SojaColzaGirassolPalmaJatrophaCardoEuphorbias
~ 2037 - 5038 - 48
~ 5035 - 4022 - 2538 - 42
- culturas tradicionais -
Girassol
ColzaSoja
Palma
- Culturas solos marginais -
EuphorbiaCardo
Jatropha curcas
fontes
Biodiesel
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
MicroalgasMicroalgas
Eficientes fixadores CO2
Fotossíntese
Lípidos
fontes
Biodiesel
Autotróficas
Heterotróficas
alternativa vantajosa para a produção de biodieselem grandes quantidades
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Biodiesel
fontes
Cultivo de Cultivo de MicroalgasMicroalgas -- ExperimentalExperimental
Produção de microalgas no Campus do INETI/LNEG
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Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Cultivo de Cultivo de MicroalgasMicroalgas -- comercialcomercial
Haematococcus . fotobiorreactor tubular . Israel
http://www.algatech.com/overview.htm
Spirulina . lagoas tipo raceway . Californiahttp://www.earthrise.com/home.asp
Biodiesel
fontes
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
óleos usados de friturasector alimentar
gorduras animaisazeite lampante eóleo de bagaço de azeitona
disponibilidade ≈ constanteVantagens ambientais
fontes
Biodiesel
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Biodiesel
Triglicéridos Metanolou Etanol
BiodieselBiodiesel(FAME ou FAEE)+ + Glicerina
catalisador1,05 ton 0,11 ton 1 ton 0,1 ton
Produção de biodiesel - INETI
processo
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Piloto 4000L/dia
Biodiesel
produção
Piloto 1000L/dia
Capacidade de produção250 000 t biodiesel
(Diester Industrie, França)
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
substituto ou aditivo do gasóleo
puro - B100 - em motores modificadosem misturas com gasóleo (B5-B30) em motores diesel convencionais[a mistura B20 é considerada a mistura mais equilibrada: custo/desempenho]
aplicação
Biodiesel
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culturas energéticas ricas em açúcares
Batata doce
Tubérculos
Beterraba
Mandioca
Tupinambo
Milho
Cereais
Cevada
Centeio
Trigo
Sorgo doce
PlantaSaccharum L.
(gênero)
Cana de açúcar
fontes
Bioetanol
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Melaço Fermentação Destilação
Amido de cereais Hidrólise
AÇÚCARES Etanolhidratado
Desidratação
BIOETANOL
Cana de açúcar / Beterraba sacarina
sacarose
frutose glucose
Milho e outros cereais
glucose
amido
glucose glucose glucose
processo
Bioetanol
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Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
aplicação
como aditivo da gasolina
A maioria dos motores a gasolina podem usar misturas gasolina / bioetanolaté 10% de bioetanol
EU: usa-o essencialmente na forma de ETBE (derivado do bioetanol) 15%
EUA; usam misturas gasolina / bioetanol (E10) e o Brasil (E20-E24)
novos veículos flex-fuel podem ser abastecidos com misturas até85% de bioetanol
Bioetanol
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futuro: futuro: BiocombustBiocombustííveis de 2veis de 2ªª gerageraççãoão
Utilização de 100% da plantaGrão de amido (glucose)
Celulose (glucose)Hemiceluloses (pentoses e hexoses)
Utilização 7-10% da cultura cerealíferaGrão de amido (glucose)
Presente: Bioetanol 1ª geração Futuro: Futuro: BioetanolBioetanol 22ªª gerageraççãoão
Bioetanol
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Tecnologia do bioetanol de biomassa agro-florestal
Celulose LenhinaHemicelulose
Glu Glu Glu Glu Glu Gal Man X Ara OutroÁlcoois de lenhina(coniférico, sinápico, vanílico)
(Glu glucose, Gal galactose, Man manose, X xilose, Ara arabinose, Outros L-ramnose, L-fucose, ácidos urónico)
Resíduos agrícolas e florestais
Bioetanol
fontes
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Melaço de cana Fermentação Destilação
Amido de cereais Hidrólise
AÇÚCARES Etanolhidratado
Desidratação
BIOETANOL
celulosehemicelulose
Hidrólise ácida diluída/ Hidr. enzimática
BIOMASSA
processo
Bioetanol
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Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Bioetanol
Capacidade de produção: 300 milhões de litros(Unidade de produção da CropEnergies, Bélgica)
Cellulosicethanol
UK's first Cellulosic Ethanol plant
BIOETANOL de 2ª geração
produção
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Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Biogás
Directiva 2009/28/CE Parlamento Europeu e do Conselho de 23 de Abril de 2009[relativa à promoção da utilização de energia proveniente de fontes renováveis]altera e subsequentemente revoga as Directivas 2001/77/CE e 2003/30/CE
(12) A utilização de materiais agrícolas, como o estrume, o chorume e outros resíduos de origem animal e orgânica, na produção de biogás tem vantagens significativas em termos ambientais, devido ao seu elevado potencial de redução das emissões de gases com efeito de estufa, quer no quadro da produção de calor e de electricidade, quer no da produção de biocombustíveis. As centrais de biogás, devido ao seu carácter descentralizado e à estrutura de investimento regional, podem prestar um contributo determinante para o desenvolvimento sustentável nas zonas rurais e abrir novas perspectivas de rendimento aos agricultores
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Biogás
Efeito estufaCH4 = 21 CO2
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Biogás
gestão de efluentesTratamento . Processos biológicos
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O∆G0’ = - 2870 kJ/mol glucose
Aeróbio(oxidação aeróbia)
Anaeróbio(Metanogénese)
C6H12O6 + 14 H2O → 3 CH4 + 3 CO2∆G0’ = - 390 kJ/mol glucose
3 CH4 + 6 O2 → 3 CO2 + 6 H2O ∆G0’ = - 2480 kJ/mol glucose∆G0’ = - 2870 kJ/mol glucose
«… processo mais complexo e a forma mais eficiente de transformar a MO num produto energético útil»
Schink, Bernhard
+86% da energia disponível na oxidação da glucose é armazenada na molécula de CH4
liberta por queima
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Biogás
Líquido
Biogás
Sólido
Agricultura
Pecuária.MunicípiosIndustria
Outros …
comunidademicrobiana
Fontes‐processo
Methanosarcine barkeri
Methanosaeta concilii
ausência de outros receptores alternativosO2, NO3
‐, SO42‐
Digestão Anaeróbia: processo de O‐R
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BiogásBio‐produtos
Bio‐fertilizer(irrigation)
Liquid
Structuring/bio‐fertilizer
soil
drying Fuel
Solid composting
disinfection
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Biogás
Biogas CH4 (60-70%) + CO2 (30-40%)(H2O, H2, H2S, azoto)
Bio‐produtos
Joana Barbosa, IP Marques.Ciencia Viva.2005
Cogeração1m3 biogás (65% CH4)↔ 6.5 kWh
Electric.30‐38%
2.0‐2.5 kWh
Calor45‐55%
2.9‐3.6 kWhaplicação versátil
BiogasCHP
electricity
heat chiller cold
CHPdigestor
Co-geração
outras
Tri-geração
CH4
natural gas network
Exportação
heat
electricity
http://dekennisclub.wordpress.com/2008/01/03/digestor-de-biogas-em-portugal/
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Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
779 biogas buses thousands of cars (petrol and either biogas or natural gas)
Suécia/Sweden tests first biogas train
organic waste from cows130km/h, 600km, 54 passengers
Svensk Biogas, cost = €1.05 million
http://blogs.zdnet.com/emergingtech/?p=60
daily trip: Linköping ‐ Västervik, 80 kilometers away on the Baltic coast replaced the diesel engines of an old Fiat locomotive by two Volvo gas enginesemits far less carbon dioxide than traditional fossil fuels
Biogas
Biogásaplicação
Combustível ‐ sector transportes
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http://dn.sapo.pt/inicio/ciencia/interior.aspx?content_id=1362777&seccao=Tecnologia
Fabricado em Portugal, na Autoeuropa, este automóvel começou por ser um veículo a biogás convencional. "A diferença é que este tem um turbo que usa menos ar: a entrada tem 38 milímetros, ao contrário dos 100 que se usam normalmente", explica o mecânico sueco Emil Löfkoist. Outra variação prende‐se com o facto de os automóveis a biogás usarem, normalmente, gasolina na ignição, mas este funciona sempre a biogás sem perder o arranque: vai dos zero aos 100 em 4,5 segundos. O motor é de dois litros, com 1998 centímetros cúbicos e 280 cavalos de potência. O biogás que alimenta o veículo é feito a partir de estrume de porco e leva um melhoramento que permite atingir uma maior potência. Participa em várias corridas na Suécia, competindo com carros normais. "Até tem feito uns bons resultados”
Publicada por João Oliveira em Domingo, Setembro 20, 2009
http://blogdabukrs.blogspot.com/2009/09/automovel‐feito‐em‐portugal‐corre.html
Biogás produzido a partir de estrume de porco permite a este carro, produzido na Autoeuropa, atingir os 240 km/h.Numa posição central na feira Nordic Climate Solutions (Soluções Climáticas Nórdicas),em Copenhaga, surgiu uma inovação sueca com toque nacional. É de corrida, atinge os 240 quilómetros por hora, éfabricado em Portugal e é alimentado a excrementos de porco. Falamos do primeiro Volkswagen Scirocco com turbobiogás, criado pela empresa E.ON.
«Automóvel feito em Portugal corre a biogás»Biogas
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
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Biogás
Alcobertas (Rio Maior)
gestão dos efl. suinícolasproduzidos na área de intervenção
Parque Natural das Serras de Aire e Candeeiros
valorização dos efluentes ‐ diversos criadoreszona de minifúndio
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Biogás
Digestor anaeróbio
Compostagem
Lagoa 1
Lagoa 2
Lagoa 3
H2S
A G Electricidade
biogás
af.
Sef.
energia térmica
ECTES.Alcobertas
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Biogás
ECTES.Alcobertas
Descarga do afluente Recolha de amostras
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Biogás
ECTES.Alcobertas
Digestor anaeróbio
Compostagem
Lagoa 1
Lagoa 2
Lagoa 3
H2S
A G
af.S
Produtos
Composto
Água residual
Digestoranaeróbio
Compostagem
Lagoa 1
Lagoa 2
Lagoa 3
H2S
A
Biogás
af.S
ef.Energia térmica
Electricidade
Biomassa
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Biogás
ECTES.Alcobertas
Aplicação/interesse
Exportação / auto-consumo
AgriculturaRecuperação de solosSolo de envasamento
Agricultura(compostagem-solo)
• Temp. digestor• Sectores (estação, estufas)• Frio
€Produtos
composto
Água residual
E térmica
E eléctrica
Biomassa
Agricultura
Biocombustíveis. Que futuro?Introdução Biodiesel Bioetanol Biogás
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• Diminuir a dependência energética• Diminuir as emissões de GEE [protocolo de Quioto]
• Aumentar a segurança do abastecimento • Estimular a agricultura• Contribuir para o desenvolvimento rural
‐ criação de novas indústrias e postos de trabalho ‐
Biocombustíveis. Que futuro?
Biocombustívies. Que futuro?
Rali Solar 2010 Unidade de Bioenergia
Introdução Biocumbustívies Investigação‐Futuro?
InstalaçõesBiogásBio‐produtos
Biocombustíveis. Que futuro?
Bioetanol . BiodieselCristina Oliveira, Paula Passarinho [email protected]; [email protected]
MicroalgasAlberto Reis, Luisa [email protected]; [email protected]ão Anaeróbia . BiogásIsabel Paula [email protected]
Unidade de Bioenergia