Vol. 06 - Nº 57 - Set/Out 2021
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BIOMASSA:
uma análise do MACRO ou MICRO
Efeitos da torrefação na biomassa florestal e agrícola para fins energéticos
ISSN-2525-7129
Índice
Expediente
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Biomassa: uma análise do macro ao micro
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Uma revolução chamada: MICROGRID
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Efeitos da torrefação na biomassa florestal e agrícola para fins energéticos
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Caracterização da biomassa do Bambusa tuldoides
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A Revista Brasileira de Biomassa e Energia é uma publicação do OS ARTIGOS E MATÉRIAS ASSINADOS POR COLUNISTAS E OU COLABORADORES, NÃO CORRESPONDEM A OPINIÃO DA REVISTA BIOMASSABR, SENDO DE INTEIRA RESPONSABILIDADE DO AUTOR.
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Artigo
BIOMASSA: UMA ANÁLISE DO MACRO AO MICRO Arthur Mendonça Quinhones Siqueira Engenheiro Eletricista pela UFSC, especialista em gestão ambiental e mestrando em análise e planejamento no IEE/USP. Tenho14 anos de experiência no desenvolvimento de projetos, análise e planejamento energético. Comercialmente, atuo no setor de energia com consultorias estratégicas e financeiras para gestão e comercialização de eletricidade. Academicamente, pesquiso a Governança Energética e a Geração Distribuída Compartilhada sob as perspectivas econômica, política e regulatória.
INTRODUÇÃO
como uma poderosa ferramenta para transição energética no sentido da Em maio de 2021, a Agência In- descarbonização, podendo ocupar esternacional de Energia (International paços hoje dominados pelo petróleo, Energy Agency - IEA) publicou um gás natural e carvão mineral. Basicaestudo que traça um roteiro estreito, mente, a biomassa pode ser vista sob porém alcançável, para estabilizarmos duas perspectivas, a chamada moderem até 1,5°C o aumento da tempera- na, onde entram a biomassa sólida, os tura global. O Cenário ideal consi- biocombustíveis líquidos e os biogases derado neste estudo foi batizado de derivados de fontes sustentáveis, e a Emissões Liquidas Zero até 2050 (Net tradicional, onde destaca-se o seu uso para cocção e aquecimento. SegunZero Emissions – NZE 2050). do a IEA, hoje cerca de 2,34 bilhões Dentro deste cenário a eletri- de pessoas ainda utilizam a biomassa ficação limpa é o elemento central, tradicional para cozinhar e se aquecer. como também aborda o Word Energy No cenário do NZE 2050, 60% do Outlook 2021 (panorama mundial da energia) da mesma IEA. Entretanto, fornecimento de bioenergia virá de a publicação chama a atenção para fluxos de resíduos sustentáveis como fato de que não é impossível eletrificar resíduos agrícolas, resíduos de protudo. Mesmo no NZE, a eletricidade cessamento de alimentos, resíduos representa menos de 50% do consu- orgânicos industriais e municipais e mo total de energia, enquanto que os resíduos do processamento de macombustíveis líquidos, gasosos e só- deira e floresta. Entretanto, os outros lidos continuarão a ter significativa 40% vão exigir o uso da terra e passarão a ocupar cerca de 140 Milhões participação na matriz mundial. de Hectares. Deste total, 60% da enerAssim, a biomassa se mostra gia provirá de bioenergia sólida, 30% 4
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de biocombustíveis líquidos e 10% de biogás. A Biomassa na matriz energética brasileira No Brasil, segundo a Empresa de Pesquisa Energética, a biomassa representou cerca de 33,7% da oferta interna de energia (OIE) em 2020, o que representa a maior participação na matriz energética, a frente até dos 33,1% do petróleo e seus derivados. Dentro destes 33,7% estão incluídas a biomassa da cana, a lenha e a carvão vegetal, a lixívia, o biodiesel, a casca de arroz, o capim elefante, os óleos vegetais, o biogás e o gás industrial de carvão vegetal. A biomassa tem a capacidade de ofertar energia em forma de calor, de eletricidade ou e combustível. Os processos para transformação dos vegetais não lenhosos, vegetais lenhosos, resíduos orgânicos e biofluídos em serviços energéticos passam por diferentes rotas tecnológicas, a maior
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34% do gás natural, conforme vemos no diagrama de Sankey a seguir. O Brasil acumulada uma potência de geração centralizada de energia elétrica de 174,7GW, onde as termoelétrica representam 43,1GW deste total. A potência de geração a partir da biomassa provinda do biogás, capim elefante, carvão vegetal, casca de arroz, gás de alto forno, lixívia, óleos vegetais, lenha/resíduos de madeira e florestas é de 15,3GW, frente aos 26,2GW das fósseis e dos 1,6GW dos efluentes industriais. Complementarmente, a capacidade total instalada em mini e micro usinas de geração distribuída (GD) é de 7,8GW, onde apenas 90MW são Figura 1 - TURKENBURG, 2000 apud NOTA TÉCNICA PR 07/18 EPE 2018
parte delas compostas de ciclo termodinâmicos, como pode-se observar na Figura a seguir. Dentre as rotas, destacam-se três classes, sendo a combustão, a gaseificação e a pirólise as rotas da classe termoquímica, a biodigestão anaeróbica e a fermentação as rotas da classe bioquímica e, por fim, a extração de óleos vegetais como a rota da classe biofísica. Na matriz energética brasileira, a biomassa da cana é a fonte de energia renovável mais utilizada no país, com 19,1%, sendo superior aos 12,6% da hidráulica e aos 8,9% da lenha e carvão vegetal. Em 2020 houve um crescimento da oferta interna de energias renováveis de 2,5%, totalizando 139,1 milhões de toneladas equivalentes de petróleo. O Brasil ainda tem uma matriz energética onde as fontes não renováveis são predominantes, representando 51,6% da OIE. Porém, em comparação com os tímidos 11% de renováveis na OIE dos países da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) e dos 13,8% de todo o mundo, estamos em uma situação favorecida neste sentido. A Biomassa na matriz elétrica brasileira Diferentemente da matriz ener6
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Figura 2 - Fluxo de Energia Elétrica – BEN 2021 - EPE
gética, na matriz elétrica brasileira a biomassa representa apenas 9,1% dos 651,3TWh ofertados em 2020. Entretanto, quando falamos de eletricidade, nossa matriz é majoritariamente renovável. As fontes renováveis no Brasil representam 84,8% do total, enquanto que nos países da OCDE representam 27% e no Mundo representam 23%. A biomassa tem significativa importância dentro da geração termelétrica, que representam 25,3% do total de eletricidade gerada no Brasil. Desta parcela de geração termelétrica, a biomassa é a fonte com maior participação, representando 37,4% frente aos
provindos da biomassa, enquanto que 7,6GW provêm da energias solar fotovoltaica. A fonte predominante das GDs a biomassa é o biogás, com 62MW instalados. Portanto, sob a perspectiva da biomassa, se compararmos a potência de geração elétrica centralizada com a distribuída, a segunda representa apenas 0,6% de toda capacidade instalada no Brasil. Planejamento integrado de recursos para a complementaridade entre geração com biomassa e as fontes intermitentes A geração térmica a partir da bio-
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massa, que também pode ser encarada como energia solar, transformada através da fotossíntese em energia química, tem um incrível potencial de trabalhar complementando a geração provinda de fontes intermitentes como a fotovoltaica, eólica e hidroelétrica à fio d’água. Atualmente, com a mudanças dos regimes de chuvas e o crescente incremento da geração eólica e solar, as usinas térmicas tem passado a ter um papel chave no sistema interligado nacional. Entretanto, como temos percebido em nossas contas de eletricidade deste ano, há alto custo para acionamento e operação destas plantas. Nos piores cenários, chegamos a acionar usinas movidas à óleo combustível que tinham um custo da ordem de R$3000/MWh gerado. Sob a perspectiva do planejamento energético centralizado, em 30 de setembro de 2021, no Leilão A-5, que contratou 151MW médios, a biomassa foi a fonte que se destacou, com 301,2MW de capacidade instalada, vendendo 53,1 MW médios à um preço médio de R$271,6/ MWh. Neste mesmo leilão, foram contratados 161,3MW (18,4% do total) de potência eólica, os projetos de energia solar chegaram a preços de venda de R$166,89/MWh e os de pequenas centrais hidroelétricas de R$249,22/MWh. O leilão ainda estipulou aos contratos de disponibilidade os valores de R$365/MWh para termelétricas e de R$639/MWh para projetos de recuperação energética de resíduos. Sob a perspectiva do planejamento urbano local, a Organização das Nações Unidas (ONU) prevê que no ano de 2050 70% da população esteja concentrada nas cidades, podendo ultrapassar 6 bilhões de pessoas. Neste sentido, há fundamentalmente duas grandes oportunidades para aproveitamento energético da biomassa: a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos e as estações de tratamento de esgoto. O aproveitamento da energias destas duas fontes será um grande passo para transformação do que hoje é um custo para os estados e municípios para uma fonte de re-
ceita, através da geração de energia. Em 2019, segundo o sistema nacional de informações sobre saneamento (SNIS), a despesa média per capta para manejo dos resíduos sólidos urbanos no Brasil foi de R$137,7/habitante/ano e a massa média per capta coletada nas cidades foi de 0,99kg/ habitante/dia.
por biogás de cerca de 10% deste custo total.
Complementarmente, o trabalho também mostrou que a conexão adequadamente planejada de uma micro geração na rede de distribuição pode oferecer significativas contribuições positivas para a operação da rede, através do fornecimento de No Brasil, tanto a Política Na- serviços ancilares, como por exemcional dos Resíduos Sólidos (PNRS), plo a regulação da tensão e frequência quanto a Política Federal de Sanea- da rede. mento Básico, preveem soluções para A título de comparação, é possío aproveitamento energético dos resíduos e esgoto. Neste sentido, a coali- vel pensar numa cidade desta dimenzão de ações de saneamento e manejo são como sendo um bairro de uma de resíduos associada à projetos de grande cidade ou até um condomímicro e mini usinas térmicas distri- nio vertical. Portanto, é possível que buídas movidas a biogás terão um im- os planos municipais de gestão inpacto altamente significativo na vida tegrada de resíduos sólidos possam das cidades. Basicamente, podemos prever pequenos biodigestores despensar nestes sistemas como sistemas centralizados espalhados pela cidaretroalimentados, onde os resíduos e de, de modo a fomentar a educação os efluentes são os combustíveis ca- ambiental, a produção de alimentos pazes de sustentar parcialmente sua em hortas comunitárias, a geração renovável de energia e o manejo adeoperação. quado dos resíduos recicláveis nestes Estudo de caso – Micro GD movida territórios. a biogás de RSU Conclusão No trabalho “Uma proposta de O aproveitamento energético da avaliação integrada do uso energético dos resíduos sólidos urbanos por meio biomassa representa cerca de 10% da teoria de utilidade multiatributo da energia total utilizada no mundo, (MAUT)” de 2017, foram feitos 3 es- sendo que dois terços deste volume tudos de caso teóricos para diferentes encontra-se em países em desenvolvicidades brasileiras, considerando sua mento. Poucos são os países desenvolpopulação, geração per capta de RSU vidos onde a biomassa tem grande ree a fração orgânica destes RSU para presentatividade. Dois exemplos que previsão da capacidade para geração fogem à essa regra, por conta princide eletricidade a partir do biogás pro- palmente da produção do etanol, são Estados Unidos da América e Alemavindo de biodigestores anaeróbicos. nha, que são os únicos à frente do BraEm um deles foi considerada uma sil neste segmento. pequena cidade com 2803 habitantes, Portanto, como Bautista Vidal, uma produção per capta de RSU de 0,78kg/habitantes/dia e uma fração idealizador do Próalcool, e Gilberorgânica de RSU de 0,54%. Neste caso, to F. Vasconcellos chamam a atenção seria necessário um biodigestor de 5,7 em seu livro “Poder dos Trópicos” de metros de diâmetro com capacidade 2004, o Brasil tem uma capacidade de alimentar um sistema de geração única, por conta de suas condições fíelétrica de 11,4kW de potência que sicas e ambientais, de se destacar energeraria 78,6MWh de energia anual- geticamente e ecologicamente através mente, resultando numa receita da or- do uso da biomassa como alavanca para seu desenvolvimento. Para isso dem de R$40.000/ano. as ações devem ser planejadas globalPortanto, se considerarmos para mente e implementadas localmente, esta cidade o custo médio de R$137,7/ do macro para o micro e do micro habitante/ano, teríamos um custo to- para o macro de modo a extrairmos tal anual de R$386.973 e uma receita todo a riqueza do potencial que nosso provinda da geração de eletricidade país nos proporciona. Revista Biomassa BR
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Sistema pioneiro no Brasil é ativado em queda de energia e comprova a eficiência do biogás em meio à crise hídrica
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A Granja São Pedro Colombari Granja São Pedro Colombari, localizada em São Mi- foi a escolhida para inaugurar o priguel do Iguaçu, no Oeste meiro projeto do tipo no país, pois Paranaense, representa um possui as características essenciais modelo de negócio pioneiro no estado do Paraná e no Brasil. A propriedade, integrante de uma unidade de referência tecnológica na região, mantém um sistema de geração distribuída a biogás, que agora pode operar de forma ilhada num arranjo chamado de microrrede, fornecendo energia para unidades consumidoras vizinhas e solucionando assim as quedas de energia elétrica advindas da concessionária. A solução aumenta a confiabilidade da rede de distribuição e tem potencial para minimizar as perdas com as constantes quedas de energia elétrica em áreas rurais. Marco na geração de energia No dia 03 de outubro houve um marco na geração de energia. A região Oeste sofreu com a queda de energia proporcionada por uma tempestade. Nas áreas rurais, diversos proprietários dependentes da concessionária local sofreram com o desperdício de suprimentos. Porém, na Granja Colombari entrou em operação a geração ilhada formando uma microrrede entre a unidade geradora e alguns consumidores no entorno. A energia gerada a partir do biogás foi exportada para outras 3 unidades consumidoras constituintes da microrrede que, por 2 horas e 10 minutos, não sentiram os efeitos da queda de energia elétrica. Não há registro de evento semelhante no Brasil com fornecimento de energia em microrrede a partir do biogás. 8
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para a execução de um projeto focado na geração e distribuição de energia gerada a biogás. O projeto nasceu do protagonismo da Itaipu Binacional
IMAGEM 1 - Produção de suínos na Granja São Pedro Colombari, localizada em São Miguel do Iguaçu. Créditos - CIBiogás
IMAGEM 2 - Pedro Colombari na Granja São Pedro Colombari localizada em São Miguel do Iguaçu. Créditos CIBiogás
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em desenvolver projetos de energia renovável no país e com esses princípios, financiou a iniciativa. O caso também contou com a Copel na atuação no auxílio de procedimentos de acesso e definição. Por sua vez, o CIBiogás em conjunto com a Granja São Pedro desenvolveu o sistema de biodigestão de controle do biogás e o Parque Tecnológico Itaipu (PTI) apoiou fortemente o desenvolvimento de estudos da rede. Rogério Meneghetti, gestor de projetos de energias renováveis na Itaipu Binacional, da Itaipu Binacional, comenta que a nível nacional e a longo prazo, a diversificação de fontes é essencial para garantir a segurança energética e o crescimento econômico de um país, pois a dependência de uma única fonte pode demonstrar um risco, visto que há chances de desabastecimento, o que afeta a economia do território. Em regiões menores, a opção se mostra como uma alternativa muito necessária. “Pensando no curto prazo e mais regionalizado, a segurança energética também é muito importante dado às demandas que são necessárias nos nossos processos produtivos atuais, e o biogás que é uma fonte geralmente que está no meio rural é um ótimo meio para diversificar nossa geração e também gerar na ponta dos sistemas de distribuição.”
A solução proporciona para os consumidores uma nova forma de reaproveitar os dejetos da propriedade e reduzir os prejuízos causados pelas quedas repentinas de energia que acabam impactando a atividade econômica do local com grandes prejuízos financeiros. Com o cenário delicado frente à crise hídrica, o biogás surge como uma alternativa pró bioeconomia e com eficiência para assegurar o fornecimento de energia das propriedades que investem nessa opção. Breno Pinheiro, engenheiro eletricista do CIBiogás afirma que a solução é uma ótima saída para propriedades que produzem grandes quantidades de dejetos orgânicos e apostam em uma alternativa viável economicamente, pois transforma um passivo orgânico em uma ativo energético de forma surpreendente.”Sem dúvida, o biogás é fonte de energia renovável disponível em propriedade rurais com a melhor viabilidade, pois reúne saneamento ambiental com segurança energética. E agora com a microrrede, um novo horizonte de possibilidades se abre para o setor elétrico e para a geração distribuída no Brasil” Destaque no Paraná e no Brasil
IMAGEM 3 - Produção de suínos e bovinos na Granja São Pedro Colombari, localizada em São Miguel do Iguaçu. Créditos - CIBiogás
IMAGEM 4 - Biodigestor na Granja São Pedro Colombari, localizada em São Miguel do Iguaçu. Créditos - CIBiogás
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A Granja continua a ser um projeto de destaque, pois o sistema de inovação de energia na propriedade foi o primeiro a se conectar na rede elétrica em Geração Distribuída antes da Resolução Normativa n°482/2012. A família Colombari, responsável pelo local, participa atualmente de um arranja de microrrede, opção que facilita a manutenção no fornecimento de energia em caso de risco de falhas na rede de consumo exclusivo e de propriedades próximas, pois garante o abastecimento até a volta da rede comum, gerando um backup de energia, assim como aconteceu no último dia 03. Pedro Colombari comenta sobre como a rede foi eficiente nesta situação, garantindo que a Granja e demais propriedades estivessem seguras energeticamente frente ao temporal que ocorreu. O produtor diz que como o meio rural está com uma demanda grande de energia elétrica, não só relacionada à quantidade, mas também à qualidade e evitar esses momentos de ausência de energia principalmente no setor pecu-
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ário é essencial para os produtores, pois o prejuízo é enorme. “Quando houve o temporal, a microgrid conseguiu atuar nesse período e já auxiliou as outras propriedades que estão no sistema porque a fornecedora ficou cerca de três dias sem poder oferecer energia e neste tempo o sistema ficou em operação. Sobre a questão da crise hídrica, eu acredito que da mesma maneira que a geração distribuída já contribui, a microgrid pode estar auxiliando em momentos de consumo de pico.” O produtor complementa dizendo que o sistema dá o suporte necessário para incentivar novos projetos de geração alternativa, agregando à GD e atendendo a necessidade da concessionária que precisa fazer altos investimentos na rede de distribuição. O sistema de microgrid veio para ficar no setor elétrico nacional. Pelo grande potencial energético do país, o biogás e suas aplicações têm grande impacto tanto na redução da emissão de gases poluentes quanto na movimentação da energia circular no Brasil. Nesse quesito, a fonte apresenta diversas vantagens relacionadas à gestão de resíduos, tais como: a não intermitência, a produção descentralizada e claro, a transformação de um passivo em um ativo energético. Julio Omori é responsável pelo setor de Smartgrids da COPEL Distribuição e conta que o desenvolvimento das microrredes é uma forte tendência no mercado de energia, uma vez que o sistema une as questões sobre a geração, acumulação, comunicação e automação no sistema elétrico. “Nós estamos chegando em um nível de comunicação e automação no sistema elétrico que está permitindo cada vez mais agregar de forma inteligente os recursos energéticos distribuídos e o biogás certamente tem o seu protagonismo.” As oportunidades em meio ao cenário econômico nacional diante das microrredes podem ser positivas, visto que há um desejo sobre o impulsionamento das fontes renováveis de energia no Brasil. Em relação à Gran-
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IMAGEM 5 - Biodigestor na Granja São Pedro Colombari, localizada em São Miguel do Iguaçu. Créditos - CIBiogás
ja Colombari, a grande produção de suínos, vinculada à necessidade de destinar corretamente os resíduos, se tornou em uma nova chance para potencializar as características ambientais no Oeste do Paraná que apoia, consequentemente, a atuação sustentável do agronegócio. Microgrids em meio à crise hídrica
transformando uma experiência real para que o setor de biogás e energias renováveis seja ainda mais reconhecido por garantir a segurança energética local, acima de tudo para manter as cadeias produtivas e contribuir efetivamente para um processo produtivo com menos emissões de gases de efeito estufa (GEE).
“A microrrede utilizando o biogás representa um novo passo para Quanto à crise hídrica, em agosto a modernização do setor elétrico o Governo do Estado do Paraná divul- brasileiro, garantindo resiliência e gou a extensão da situação de emer- segurança nos ambientes produtigência hídrica em todo o estado, a fim vos, uma vez que pode atuar justade reduzir os prejuízos causados pela mente na instabilidade das redes de falta de chuva e priorizar o abasteci- distribuição de energia local. É inomento da população. Ainda que o vo- vação a disposição do setor elétrico lume de chuva em algumas cidades do brasileiro.” Paraná parecem ter sido excessivos, é Atualmente, a Granja São Peimportante manter a atenção em todo o cenário nacional, visto que há mui- dro Colombari produz 1.000 m³/ tas propriedades rurais que continu- dia de biogás e 37.800 kWh/mês em am a perder a produtividade devido energia elétrica, oportunizando o à falta de energia, e a microgrid pode fortalecimento de arranjos locais; a ser uma solução mais do que viável melhora da qualidade energética e para esses casos como um grande au- claro, novos negócios focados na geração de energia próxima da carga. xílio dentro do ambiente produtivo. Além disso, a alternativa colabora Rafael Gonzalez, diretor presiden- com a qualidade de vida dos produte do CIBiogás, conta que a microrre- tores das demais propriedades nos de é uma tendência da modernização arredores da região devido a dimido setor elétrico brasileiro e está nas nuição da poluição ambiental e desdiretrizes estratégicas do Centro. Afir- perdício econômico, revolucionando ma ainda, que o CIBiogás busca con- o cenário energético do país de modo tribuir com os conhecimentos prá- sustentável e positivo em variados ticos desse novo modelo de negócio, aspectos.
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EFEITOS DA TORREFAÇÃO NA BIOMASSA FLORESTAL E AGRÍCOLA PARA FINS ENERGÉTICOS Sorane Moraes de Sousa1, Nathália Rodrigues da Silva1, Amanda Stephany Dutra de Oliveira1, Renata Carvalho da Silva2, Raquel Marchesan3
RESUMO Nos métodos de produção agrícola e florestal, a geração de resíduos pode se transformar em um desperdício quando não são reaproveitados, uma vez que estes nem sempre são convertidos em uma nova geração de renda para as empresas produtoras, principalmente quando incinerados de forma incorreta ou inadequada. Uma alternativa para amenizar esse problema seria a torrefação que é um processo termoquímico de conversão que vem ganhando destaque no pré-tratamento da biomassa para fins energéticos Essa prática reduz a umidade da biomassa originando um material hidrofóbico. Além disso, apresenta diversas vantagens como: Diminuição do custo de transporte e armazenamento. Este trabalho teve como objetivo analisar o efeito da torrefação na biomassa gerada em indústrias madeireiras e agroindustriais visando melhorar sua qualidade para a utilização em fins energéticos. O experimento foi conduzido na Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi-TO, no laboratório de Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais. Foram realizados 4 tipos de materiais diferentes: sabugo de milho, palha de milho, pinus e a combinação dos três (sabugo de milho x palha de milho x pinus), com 5 repetições cada. A aplicação da torrefação a 200 °C em forno mufla nas composições de biomassas favoreceu o aumento do teor de carbono fixo e a redução do teor de materiais voláteis em relação aos materiais onde não teve o processo de torrefação. Também observou um aumento no teor de cinzas, sendo que em alguns tratamentos o resultado ficou superior ao valor recomendado de 1,5%. O tratamento que melhor se adequou para uso energético foi o material em mistura pinus x sabugo de milho x palha de milho) com aplicação da torrefação, pois o mesmo apresentou baixos teores de cinzas e resultou na diminuição dos matérias voláteis e aumento do carbono fixo. PALAVRAS-CHAVE: Agroindústrias. Análise química imediata. Carbono fixo.
Introdução
recursos não renováveis. De acordo com Moraesa et al. (2017) as biomasNos métodos de produção agrí- sas que são produzidas no país decola e florestal, a geração de resíduos mandam avaliações mais precisas em pode se transformar em um desper- relação ao seu potencial de utilização dício quando não são reaproveitados, como produtos energéticos. uma vez que estes nem sempre são convertidos em uma nova geração de É de grande importância que exisrenda para as empresas produtoras. ta a exploração e pesquisa de recursos energéticos em um país, pois assim ele É importante destinar uma aten- se torna menos vulnerável a possíveis ção especial a minimizar e se reutilizar problemas futuros com suprimento e os resíduos, de modo a se estabelecer abastecimento de energia (SOUZA et novos usos de produtos e subprodutos al., 2016). agroindustriais em substituição aos A torrefação é um processo termoquímico de conversão que vem Aluna do curso de Engenharia Florestal - Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi. 1, ganhando destaque no pré- tratae- mail(soranemoraes@hotmail.com) mento da biomassa para fins enerEngenheira Florestal pela Univesidade Federal do Tocantins géticos (MARCEDO et al., 2014), Aluna do curso de Engenharia Florestal - Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi um processo de tratamento térmiMestra em Ciências Florestais – Universidade Federal do co que se desenvolve na fase endoTocantins Professora Doutora da Universidade Federal do Tocantérmica da pirólise, entre 200 °C e 1
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300 °C, em atmosfera inerte (PRINS ET AL., 2006; ALMEIDA et al., 2010). Esse processo apresenta diversas vantagens como: Diminuição do custo de transporte e armazenamento (USLU et al., 2008), densidade energética superior ao seu estado natural (PRINS et al., 2006, CHEN et al., 2012) e melhora a moabilidade da biomassa (IBRAHIM et al., 2013, ARIAS et al., 2008, PHANPHANIICH et al., 2011). No intuito de valorizar os componentes da biomassa para uso energético, faz-se necessário estudar os fatores que comprometem o seu rendimento, nesse contexto, o trabalho teve por objetivo analisar o efeito da torrefação na biomassa gerada em marcenarias e agroindustriais da região sul do Tocantins, visando melhorar sua quali-
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dade para a utilização em fins energéticos. Metodologia A. O presente trabalho foi desenvolvido na Univerdade Federal do Tocantins, no laboratório de tecnologia de produtos florestais. B. Para a realização deste trabalho foram utilizados resíduos de Pinus taeda (PI), sabugo de milho (Zea mays L.) (SM) e palha de milho (Zea mays L.) (PM) coletados em marcenarias e áreas agrícolas no município de Gurupi – TO, escolhidos pelo fato da quantidade de resíduos oriundos desses produtos na região. Após a determinação da composição, parte dos materiais foi levada a mufla para o processo de torrefação a uma temperatura de 200°C pelo período de 2 horas. Tanto os materiais sem torrefação, quanto os materiais torrefados foram submetidos a AQI (Análise química imediata) para a determinação do material volátil,carbono fixo e teor de cinzas.
renças entre os fatores. Havendo a C. O delineamento expeinteração entre os fatores fez-se o rimental utilizado foi o inteiradesdobramento do teste de Tukey mente casualizado com arranjo no programa SISVAR 5.6. fatorial 4x2, considerando dois fatores: composição do material Resultados e Discussões e tratamentos das partículas. Foi realizado o teste de normalidade Conforme apresentado na Tabela pelo programa Statgraphics Centurion XVI.I. Constatando os da- 1, observa-se que houve diferença esdos normais, foi testada a homo- tatística na interação dos fatores, em geneidade das variâncias pelo se tratando de materiais voláteis. teste de Bartlett e em seguida A aplicação da torrefação teve aplicada a Análise de uma influência positiva, diminuindo D. Variância (ANAVA) para veri- o teor de materiais voláteis em todas ficar a existência ou não de dife- as composições. De acordo com Brito
FEED AND BIOFUEL
I M PU L S I O N A N D O S E U N E G Ó C I O D O CA M P O AO CO M B U S TÍ V E L
Tabela 1. Valores médios de interação entre as composições e os tratamentos de torrefação para material volátil.
Parâmetro
Material
Pinus+sabugo+palha MV(%) Pinus Sabugo Palha
S/torrefação C/torrefação
86,75 aB (1,18)
78,13 bB (2,37)
88,26 aAB (1,01) 86,51 aB (1,44) 89,37 aA (0,85)
80,32 bA (0,95) 68,75 bC (2,23) 77,19 bB (1,29)
F da interação
35,56*
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Artigo Tabela 2. Valores médios de interação entre as composições e os tratamentos de torrefação carbono fixo (CF% )
Parâmetro
Material
Pinus+sabugo+palha Pinus CF(%) Sabugo Palha
S/torrefação C/torrefação
12,24 bA (8,81) 11,63 bA (7,25)
20,4 aB (9,25) 19,75 aB (7,17)
11,77 bA (10,83) 9,39 bB (8,24)
28,65 aA (5,71) 21,15 aB (4,61)
F da interação
25,74*
Tabela 3. Valores médios de interação entre as composições e os tratamentos de torrefação para teor de cinzas (C% ).
Parâmetro
Material
Pinus+sabugo+palha Pinus Cinzas(%) Sabugo Palha
S/torrefação C/torrefação
1,01 bC
1,47 aC
0,14 bD (13,72
0,33 aD (3,48)
1,73 bA (5,36) 1,24 bB (4,87)
2,60 aA (7,95) 1,65 aB (2,80)
F da interação
25,74*
et al. (1977) há uma relação positiva obtiveram-se resultado menor para o entre carbono fixo da biomassa (Ta- teor de cinzas. bela 2) e o rendimento energético, no entanto teores de materiais voláteis CONCLUSÃO relacionam-se de maneira negativa a esse rendimento. Conclui-se que a aplicação da torrefação a 200 °C em um forno mufla Existe uma relação positiva entre em todas as composições da biomassa carbono fixo da biomassa e o rendi- favoreceu o aumento do teor de carmento. O teor de carbono fixo influ- bono fixo e a redução do teor de maência no aumento do poder calorífico teriais voláteis em relação ao material superior dos materiais, que segundo não torrefado. Porém, o teor de cinzas Parikh et al. (2005) é um parâmetro da palha de milho e sabugo de milho excelente para se avaliar o potencial s (1,65% e 2,60%, respectivamente), energético de combustível de biomas- teve um valor superior ao valor ideal sa. Existe uma relação positiva entre de teor de cinzas que é de 1,5%. Já, as carbono fixo da biomassa e o rendi- composições de pinus e a mistura (PI mento. O teor de carbono fixo influ- x SM x PM) obtiveram valores dentro ência no aumento do poder calorífico do recomendado. superior dos materiais, que segundo Parikh et al. (2005) é um parâmetro O material da mistura (PI x SM x excelente para se avaliar o potencial PM) com aplicação da torrefação foi energético de combustível de biomas- o mais indicado para fins energéticos, sa. pois o mesmo apresentou baixos teores de cinzas e resultou na diminuição Segundo Gonçalves et al. (2009), dos matérias voláteis e aumento do o ideal é que o teor de cinzas não ul- carbono fixo. trapasse 1,5%, pois esse é um material indesejado quando se diz respeito a Referências produção energética. As composições sem torrefação 16 Revista Biomassa BR
Associação brasileira de normas técnicas. NBR 8112: Carvão vegetal: análise imedia-
ta. Rio de Janeiro: ABNT, 1983a. 6p. GONCALVES, J. E.; Sartori, M. M. P.; Leão, A. L. Energia de briquetes produzidos com rejeitos de resíduos sólidos urbanos e madeira de Eucalyptus grandis. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.13, p.657- 661, 2009. D i s p o nível em: <http://www.scielo.br/pdf/ rbeaa/v13n5/v13n05a21.pdf > Acesso em: 12 de set. 2018. IBRAHIM RHH, DARVELL LI, JONES JM, WILLIAMS A. Physicochemical characterisation of torrefied biomass. J Anal Appl Pyrolysis 2013; 103:21–30. MACEDO, L.A. Influência da composição da biomassa no rendimento em condensáveis da torrefação de resíduos vegetais. Pesq. flor. bras., Colombo, v. 34, n. 80, p. 417-424, out./dez. 2014. Disponível em <https://pfb.cnpf.embrapa.br/pfb/index. php/pfb/article/view/747/399> Acesso em 14 de nov. 2018. MACEDO, L. A. Influência da composição da biomassa no rendimento em condensáveis do processo de torrefação. Dissertação de Mestrado em Ciências Florestais, Publicação PPGEFL.DM - 189/2012, Departamento de Engenharia Florestal, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 49p. MORAESA, S. L. et al. Cenário brasileiro da geração e uso de biomassa adensada, Revista IPT | Tecnologia e Inovação v.1, n.4, abr., 2017. Disponível em: <http://revista.ipt.br/index.php/revistaIPT/article/ view/ 37 >. Acesso em: 10 de set. 2018. PHANPHANICH, M. Mani S. Impact of torrefaction on the grindability and fuel characteristics of forest biomass. Bioresour Technol 2011; 102:1246–53. ROSA, M. F. et al. Valorização de resíduos da agroindústria. In: Simpósio internacional sobre gerenciamento de resíduos agropecuários e agroindustriais, 2., 2011, Foz do Iguaçu. Palestras... Concórdia, SC: Sbera, 2011. Disponível em <http://www.sbera. org.br/2sigera/obras/p12.pdf>. Acesso em: 10 set. 2018. SOUZA S. N. M. et al. Potencial de energia primaria de resíduos vegetais no Paraná – 4o Encontro de Energia no Meio Rural, Cascavel Paraná, 2016. Disponível e m < h t t p : / / w w w. p r o ceedings.scielo.br/scielo.php?pid=MS C0000000022002000200042&script=sci_ arttext > Acesso em: 08 de ago. 2018.
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USO DA BIOMASSA
PARA GERAR ENERGIA ATRAVÉS DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA ESTÁ EM CRESCIMENTO Estudo de caso sobre o assunto foi destacado por especialista da USP
O aproveitamento da biomassa para geração de energia limpa vem se tornando cada vez mais importante no Brasil e isso inclui também o conceito de geração distribuída. De acordo com a coordenadora do grupo de pesquisa em bioenergia GBio da USP, Suani Teixeira, às pequenas cargas são quantidades reduzidas de resíduos e se enquadram de forma satisfatória na GD. A especialista comenta que mesmo que existam hoje plantam bem maiores de aproveitamento de resíduos, como é o caso do biogás em regiões sucroalcooleriras, por exemplo, ainda assim existem aqueles produzidos em menores quantidades como na sivilcultura e resíduos urbanos, os quais são caracterizados como menores potências instaladas e uma opção interessante para a geração distribuída. GD pode ser uma saída importante para aproveitamento melhor da Biomassa segundo especialista Apesar de ser uma fonte alternativa promissora, a biomassa no mundo ainda é pouco aproveitada, segundo Teixeira. Na matriz energética mundial a fonte é reduzida e apesar do Brasil ter um potencial gigantesco para ela, ainda assim somente 8% da produção energética é acrescentada na matriz brasileira. Diante disso, a especialista comenta que a GD pode ser uma saída importante para o setor também, visto que o aproveitamento da biomassa
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para gerar energia traz benefícios não só para o meio ambiente, como a redução dos gases de efeito estufa, mas também para a segurança energética e oportunidades econômicas. “A gente tem também oportunidades econômicas porque a gente tem emprego e renda principalmente na zona rural” complementa ela. Sobre as instalações de Geração Distribuída, Teixeira explica que o país tem hoje uma expressiva produção através da biomassa também. Sistemas desse tipo de geração podem ser vistos no bagaço da cana, resíduos florestais, casca de arroz e principalmente no biogás. Ainda segundo Teixeira se excluirmos a fonte solar, a qual tem números bem maiores, a GD através da biomassa corresponde a 65% da produção no Brasil atualmente, um número bastante positivo. A participação da GD no Brasil pela biomassa também é vista como bastante promissora pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), onde de 2020 a 2030 ela acredita na inserção de cada vez mais biodigestores, aproveitamento do biogás para a produção de biometano, aproveitamento do biogás em aterros agroindustriais. Especialista também aborda estudo de caso desenvolvido em SP com potencial de biogás, biometano e demais resíduos gerados no estado Para endossar ainda mais o potencial da biomassa para a geração distri-
buída e demais formas de produção, Teixeira apresenta mapas interativos que foram desenvolvidos nos últimos anos e que são capazes de mostrar os potenciais de aproveitamento energético por diferentes fontes de biogás nos 645 municípios do estado de São Paulo. “Nesses mapas, onde tem também toda a infraestrutura do estado de geração de energia elétrica, distribuição de energia elétrica, tubulações de gás natural, unidades de conservação; A gente entrando no site e acessando cada um dos municípios a gente tem os dados desses municípios e o potencial de aproveitamento energético de cada um deles” explica ela. Em 2019, um Atlas de Bioenergia do Estado de São Paulo também foi criado de acordo com a coordenadora e nesse caso não só os aproveitamentos de biogás e biometano foram traçados, mas também todos os resíduos do setor como os resíduos sólidos urbanos, as estações de tratamento de esgoto, resíduos da cana de açúcar entre muitos outros, onde pequenas cargas se tornaram opções viáveis de geração distribuída. A conclusão do estudo mostra que a distribuição de eletricidade através dos resíduos pode ser viabilizada a médio e longo prazo principalmente pelo setor sucroalcooleiro. O Atlas completo também pode ser acessado no site www.iee.usp.br/gbio.
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Artigo
POTENCIAL ENERGÉTICO DA MADEIRA DE TECTONA GRANDIS PROVENIENTE DE DESBASTE FLORESTAL João Victor de Almeida Guimarães1; João Marcos Rebessi de Sousa2; Renan Speranza Mangialardo3; Humberto de Jesus Eufrade Junior4
RESUMO Na obtenção de um produto de maior valor agregado, o manejo silvicultural dos plantios de teca faz o uso de desbastes ao longo do seu ciclo e os produtos desta operação florestal podem ser destinados à produção de energia. Este estudo teve como objetivo determinar a produção e o potencial energético oriundos da madeira de desbaste de um povoamento de Teca (Tectona grandis) localizado em Botucatu, região Centro-Sul do Estado de São Paulo. A determinação da biomassa e do potencial energético foram feitos por meio do produto entre o volume de madeira (m³ ha-1) e a densidade básica (kg m-3), e do poder calorífico superior (MJ kg-1) e a biomassa seca (kg ha-1), respectivamente. O desbaste por baixo da espécie produziu 8,39 t ha-1 de biomassa lenhosa e um potencial energético de 167,4 GJ ha-1. PALAVRAS-CHAVE: mensuração florestal, densidade básica, energia da biomassa.
Introdução
ha-1 ano-1 para rotações de 35 a 55 anos e, nas Américas do Central e Sul, em rotações de 20 a 25 anos, a variação era A teca (Tectona grandis Linn F.), espécie da família entre 10 e 20 m³ ha-1 ano-1. Verbenaceae é originária da região peninsular do sul e sudeste da Ásia (VIEIRA et al., 2019), conhecida por apreO manejo silvicultural adotado na floresta é fundasentar clima de monções com inverno seco e verão úmido mental para o aumento da produção madeireira (GOMES (COIMBRA et al., 2014), tornou-se uma das árvores mais DE OLIVEIRA et al., 2020), utilizam-se espaçamentos de cultivadas ao longo dos anos no Brasil, com 93.957 hecta- plantio de 3,5m × 3,0m ou 4,0m × 2,5m, sendo que o desres em 2018 (IBÁ, 2019). baste é iniciado a partir do quarto ano de idade (PELISSARI et al., 2014). Entre os métodos de desbaste, um dos mais Devido as características como durabilidade e resistên- utilizados, é o desbaste por baixo, que consiste na retirada cia mecânica, é atualmente uma das madeiras com maior de árvores com copas menores, eliminando parte da classe valor de mercado, com preços superiores aos de madeiras dos indivíduos inferiores e mantendo os mais desenvolvinobres (BONDUELLE et al., 2015), podendo ser utiliza- dos (RIBEIRO et al., 2002). dos, sobretudo na fabricação de móveis finos, esquadrias, pisos, construção naval, painéis, lâminas faqueadas e lamAs árvores desbastadas podem ser utilizadas como bris (COIMBRA et al., 2014). Em sua região de origem, a biomassa para produção de energia, na forma de lenha. madeira ainda é utilizada como lenha e carvão vegetal para Além disso, os resíduos oriundos do processamento da a produção de energia (LAMPRECHT, 1990). madeira de teca podem ser utilizados para a produção de briquetes (OHANA, 2012). Pelissari et al. (2014), ao revisarem diferentes trabalhos sobre a espécie na literatura, constataram que, no conNa produção de energia, destaque para a biomassa letinente africano, a produtividade variava entre 5 e 16 m³ nhosa oriunda das plantações florestais, que têm incentivado diferentes pesquisas sobre o tema (SILVA et al., 2014; Graduando em Engenharia Florestal – Universidade Estadual Paulista (UNESP), FaculSILVA et al., 2015). Contudo, ainda existem dúvidas em dade de Ciências Agronômicas (FCA), Botucatu, São Paulo, Brasil, almeidaguiimaraes@ gmail.com relação à quantificação da biomassa de desbaste de Teca Graduando em Engenharia Florestal – Universidade Estadual Paulista (UNESP), Facul(Tectona grandis), bem como suas características energétidade de Ciências Agronômicas (FCA), Botucatu, São Paulo, Brasil, joaomrds@outlook. com cas como combustível sólido. 1
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Graduando em Engenharia Florestal – Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA), Botucatu, São Paulo, Brasil, rsmangialardo@ gmail.com 4 Doutor em Ciência Florestal – Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA), Botucatu, São Paulo, Brasil, e-mail: h.eufrade@unesp.br 3
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Desta forma, o presente estudo teve como objetivo estimar a biomassa proveniente de desbaste de um plantio
Artigo
de Tectona grandis e analisar o potencial energético da madeira. Metodologia A área experimental está localizada na Fazenda Lageado pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP), campus de Botucatu, Estado de São Paulo. O local, situado nas coordenadas - longitude 48°25'46.42" W e latitude 22°50'52.06" S, possui 775m de altitude, precipitação média anual de 1501,4 mm e temperatura média anual de 20,3 ºC.
vr= volume real obtido pela cubagem (m³); vcil = volume do cilindro (m³) Considerou-se um diâmetro mínimo para o uso da madeira como lenha de 8cm (SIMIONE et al., 2018), e utilizou-se este critério para a seleção das classes de diâmetro suprimidas para a simulação de um desbaste por baixo. Para o cálculo de volume de madeira das árvores, foi utilizada a Equação 3, de acordo com os trabalhos de Loestsch et al. (1973) e SILVA et al. (2015).
No presente trabalho, foram utilizados indivíduos de (3) Teca (Tectona grandis) de uma parcela experimental abandonada de 430m². Atualmente, o plantio está com apro- Em que: ximadamente quinze anos de idade e foi implantado no espaçamento 3m × 2m (1666 árvores ha-1). Vm = = volume de madeira (m³) d = diâmetro das árvores de desbaste medidos à 1,30 Para a coleta dos dados, mediram-se todas as árvores do local, sendo que as alturas totais das árvores (h) foram m de solo (DAP); aferidas por meio de um clinômetro digital (marca Haglöf), e para os diâmetros à 1,30m do solo (DAP) foi utiliƒ = fator de forma absoluto (adimensional); zada uma suta mecânica de alumínio (marca Haglöf). H = altura das árvores do desbaste (m); Com base na equação proposta por Sturges, gerou-se a distribuição diamétrica do plantio. Por meio da fórmuO cálculo da biomassa seca de madeira foi obtido la de Smalian (SOARES et al. 2012), foram cubadas cinco com a Equação 4, conforme realizado por RIBEIRO et. al árvores para retirada de discos de madeira em secções pré- (2009). -definidas (a 0,3m; 1,3m; 3,3m e a cada 2 metros ao longo (4) do fuste), até a altura total. Em que: Os discos foram levados para laboratório para a obtenção da densidade básica da madeira de acordo com a Bs = biomassa seca de madeira (ton ha-1); norma NBR 11941(ABNT, 2003). Posteriormente, foi obtida a densidade básica média ponderada do tronco comerV = volume de madeira (m³ ha-1); cial utilizando-se a Equação 1. DBtronco = densidade básica (kg m-3). (1)
O potencial energético foi obtido através da Equação 5, conforme por Eufrade Junior et. al (2016). (5)
Em que: DBseção = densidade básica da seção em (kg m-3); DBtronco = densidade básica média ponderada do tronco comercial (kg m-3); vseção = volume sem casca da seção (m³). Os dados da cubagem rigorosa foram utilizados para determinar o fator de forma do fuste com casca das árvores (Equação 2). (2) Em que: ƒ = fator de forma absoluto (adimensional);
Em que: PE = potencial energético (GJ ha-1); PCS = poder calorífico superior (MJ kg-1); Bs = biomassa seca (kg ha-1)
Resultados e Discussões O diâmetro à altura do peito no plantio varia de 5,95cm a 30,11 cm, sendo a maior altura de 14,3m e a menor de 8,9m. A Figura 1 apresenta a quantidade de árvores por hectare por classe diamétrica. Revista Biomassa BR
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Artigo
Este valor é corroborado por Flórez (2012) que pesquisando sobre essa espécie obteve um PCS médio de 19,95 MJ kg-1, que concluiu que a espécie apresenta boas características para geração de energia. Ohana (2012) salienta ainda que as espécies comumente utilizadas para fins energéticos possuem valores de poder calorífico superior próximo aos apresentados.
Figura 1. Distribuição diamétrica do plantio de Tectona grandis.
A Tabela 1 sumariza as características dendrométricas calculadas para o plantio. Vale ressaltar que aos 25 anos de cultivo, a teca quando manejada, pode atingir um DAP médio de 50 cm ao final do ciclo (Cáceres Florestal, 2006). O diâmetro médio do plantio estudado foi de 15,54 cm, valor pouco expressivo em relação ao potencial de crescimento da espécie, resultado em função da inexistência de manejo na área experimental. O fator de forma calculado foi de 0,57, próximo ao obtido por Tonini et al. (2009), onde o fator de forma para esta espécie aos 6,5 anos de idade foi de 0,56 em árvores com casca. Tabela 1. As variáveis quantitativas do plantio de Tectona grandis, Botucatu (SP)
Após a realização do desbaste a biomassa seca de tronco remanescente no plantio seria de 93,96 t ha-1, produção superior ao obtido em estudo realizado por Rondom (2006) em um plantio localizado no estado de Mato Grosso aos 6,3 anos de idade, disposto em um espaçamento de 3m × 2m, no qual calculou uma produção de 41,38 t ha-1. Considerando o poder calorífico superior médio de 19,95 MJ kg-1, mesmo utilizado por Flórez (2012), o potencial energético encontrado do desbaste de teca do presente trabalho foi de 167,38 GJ ha-1. Eufrade Junior (2016) estudou o PCS para clones híbridos de Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis e obteve o valor de 743.3 GJ ha-1, superior ao da teca. Conclusões Na simulação de desbaste por baixo ao plantio Tectona grandis aos 15 anos de idade em Botucatu-SP, a espécie tem capacidade de gerar 8,39 t ha-1 de biomassa para lenha e um potencial energético de 167,38 GJ ha-1. Agradecimentos Os autores agradecem à Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP) e ao Laboratório de Biomassa e Bioenergia (LABB/IPBEN).
Referências Para as árvores do desbaste, encontrou-se um diâmetro médio à altura do peito de 10,00 ±1,72cm e altura mé- [1] VIEIRA, Cristiane Ramos et al. Canonical Correlation dia de 11,47 ±1,60m, com um total de indivíduos desbas- Analysis Between Growth and Nutrition in Teak Seedlintados de 349 árvores ha-1. gs. Floresta Ambiente., Seropédica, v. 26, n. 2, e20170814, 2019. Em relação a densidade básica da madeira, a média foi de 453 (± 69)kg m-3, este valor é inferior ao valor de 650kg [2] COIMBRA EC, VAZQUEZ GH, NOGUEIRA TO. Sum-3 obtidos por Ohana (2012) e Pelissari et al. (2014). Sa- peração de dormência e o uso de fungicida em diásporos de be-se que a densidade básica varia em função do ambien- teca. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiente, genótipo, espaçamento e manejo adotado (EMBRAPA, tal 2014; 2017). [3] Indústria Brasileira de Árvores – IBÁ. Relatório 2019. Na Tabela 2 está reportado o volume a biomassa de Brasília: IBÁ; 2019. 80 p. tronco das árvores provenientes de um desbaste por baixo. O peso do desbaste foi de 21%. [4] BONDUELLE GM, IWAKIRI S, TRIANOSKI R, PRATA JG, ROCHA VY. Análise da massa específica e da retraTabela 2. Volume e biomassa seca das árvores na simulação bilidade da madeira de Tectona grandis nos sentidos axial e de desbaste no plantio de Tectona grandis. radial do tronco. Floresta 2015;
De acordo com Vital et al. 2010 a Tectona grandis possui um poder calorífico superior médio de 19,91 MJ kg-1. 22 Revista Biomassa BR
[5] LAMPRECHT, H. Silvicultura nos trópicos: ecossistemas florestais e respectivas espécies arbóreas, Possibilidade e métodos de aproveitamento sustentado. Eschborn: Dt Ges. Für Techn. Zusammenarbeit (GTZ). GmbH. 343p. 1990.
Artigo
[6] PELISSARI, A. L.; GUIMARÃES, P. P.; BEHLING, A.; [18] CÁCERES FLORESTAL. Manual do cultivo da teca EBLING, A. A. Cultivo da teca: características da espécie 2006. 16p. para implantação e condução de povoamentos florestais. [19] TONINI, H.; COSTA, M. C. G.; SCWENGBER, L. A. Agrarian Academy, v. 1, n. 1, p. 127–145, 2014. M. Crescimento de Teca (Tectona grandis) em refloresta[7] GOMES DE OLIVEIRA, Pedro Paulo et al. Influência mento na Amazônia Setentrional. Pesquisa Florestal Brasida época e do número de desrama sobre o desenvolvimento leira, Colombo, v. 4, n. 59, p. 5-14, 2009. inicial de Tectona grandis l. F. no sistema silvipastoril. Inves[20] SCANAVACA JUNIOR, L.; GARCIA, J. N. Densidade tig. Agrar., San Lorenzo, v. 22, n. 1, p. 39-45, Junho 2020. básica da madeira de eucalipto. Embrapa 2017 [8] RIBEIRO, N.; SITOE, A.A.; GUEDES, B. S.; STAISS, C. Manual de silvicultura tropical. Maputo: UEM, 2002. [21] VITAL, B.R. et al. Poder calorífico superior da madeira de Tectona grandis em função da idade e das condições edá125p. ficas. XII EBRAMEM. Anais. Lavras-MG. 2010. [9] OHANA, C. C. et al. Utilização de resíduos do processamento de teca (Tectona grandis Lf) na produção de bri- [22] FLÓREZ, J. B. Caracterização tecnológica da madeiquetes. 2012. 65p. Dissertação de Mestrado. Universidade ra jovem de teca (Tectona grandis Lf). Disertação para título de Mestrado em ciência e tecnologia da madeira. Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). Rio de Janeiro. UFLA, 2012. [10] SILVA, D. A.; CARON, B. O.; SANQUETTA, C. R.; BEHLING, A.; SCHMIDT, D.; BAMBERG, R.; ELOY, E.; [23] RONDON, E. V. Estudo de biomassa de Tectona granCORTE, A. P. D. Equations for estimating gross calorific dis Lf sob diferentes espaçamentos no estado de Mato Grosvalue of wood from four tree species. Revista Chapingo Serie so. Revista Árvore, v. 30, n. 03, p. 337-341, 2006. Ciencias Forestales y del Ambiente, v. 20, n. 2, p. 177-186, abr. 2014b. [11] SILVA, D. A.; et al. Potencial e qualidade da madeira de desbaste de teca para produção de biocombustível. Pesq. flor. bras., Colombo, v. 35, n. 83, p. 299-305, jul./set. 2015. [12] SOARES, C. P. B.; NETO, F. P.; SOUZA, A. L. Dendrometria e inventário florestal. 2. ed. Viçosa MG: Editora UFV, 2012. 272 p. [13] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 11941: madeira – determinação da densidade básica. Rio de Janeiro, 2003. 6p [14] SIMIONI, F. J. et al. Cadeia produtiva de energia de biomassa florestal: o caso da lenha de eucalipto no polo produtivo de Itapeva-SP. Ciência Florestal, v. 28, n. 1, p. 310-323, 2018. [15] LOETSCH, P.; ZÖHRER, P.; HALLER, K.E. Forest inventory. Munich: BLV, 1973. v. 2. 469 p. [16] RIBEIRO, S. C. et al. Quantificação de biomassa e estimativa de estoque de carbono em uma floresta madura no município de Viçosa, Minas Gerais. Revista Àrvore, Viçosa, MG, v. 33, n. 5, p. 917-926, 2009. [17] EUFRADE JUNIOR, H. J.; MELO, R. X.; SARTORI, M. M. P.; GUERRA, S. P. S.; BALLARIN, A. W. Sustainable use of eucalypt biomass grown on short rotation coppice for bioenergy. Elsevier. Biomass and Bioenergy, v. 90, p. 15-21, 2016. Revista Biomassa BR
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CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA DO
BAMBUSA TULDOIDES
Izabela Caroline Prezotto Armando ¹; Renan Mangialardo ¹; Elaine Cristina Leonello ²; Saulo Philipe Sebastião Guerra ³ ¹ Graduando (a) em Engenharia Florestal – Unesp, Botucatu, São Paulo, izabelaprezotto@gmail.com ² Pós-graduanda em Agronomia – Energia na Agricultura – Unesp, Botucatu, São Paulo ³ Professor no Depto. de Engenharia Rural e Socioeconomia – FCA/Unesp e Coordenador do Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia (LABB)
RESUMO O bambu apresenta mais de 1.250 espécies distribuídas por todo o território mundial, tendo sucesso nos países com zonas quentes e com alto índice pluviométrico. No Brasil, um dos gêneros exóticos que mais teve sucesso em sua adaptação é o Bambusa. Apesar da sua ampla utilização no Oriente, no Brasil ainda é pouco utilizado devido à falta de estudos. Em 2011 foi sancionada a Lei nº 12.484/2011, que visa promover o desenvolvimento da cultura do bambu no Brasil através de ações de órgãos governamentais e empreendimentos privados. A biomassa da espécie de Bambusa tuldoides de dois tratamentos de idades diferentes foi coletada e, posteriormente, separada em três compartimentos: colmo, folhas e galhos. Nesses compartimentos foram realizadas análises químicas imediatas (determinação do teor de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo) e, também, obtida a densidade básica, a qual foi calculada a partir de cinco posições relativas (0 %, 25 %, 50 %, 75 % e 100 %) da altura total do colmo de bambu. Foi verificado que a densidade básica não difere significativamente entre os dois tratamentos ou em diferentes alturas, porém seu valor tende a ser maior na região de 50 % da altura do colmo de bambu. Nos galhos e folhas todas as propriedades químicas imediatas apresentaram influência da idade, no colmo, somente o teor de cinzas sofreu influência da idade do plantio. PALAVRAS-CHAVE: bambu; análise química imediata; bioenergia.
INTRODUÇÃO O bambu, pertencente à família Poaceae e subfamília Bambusoidae, é dividido em herbáceo (Olyreae) e lenhoso (Bambuseae), em que da união desses dois grupos calcula-se cerca de 1.250 espécies em todo o mundo, distribuídas em 90 gêneros, em que as espécies não são nativas apenas no continente europeu (MARÇAL, 2008). No Brasil, são conhecidas em torno de 260 espécies de bambus nativos e, entre os exóticos, destaca-se o gênero Bambusa, o qual teve muito sucesso em sua adaptação no país (MORAIS et al., 2018).
viométrico, como regiões subtropicais da África, Ásia e América do Sul (MACIEL et al., 2016). Entre as florestas nativas de bambu, uma das maiores do planeta está localizada na Amazônia Sul-Ocidental, a qual engloba partes dos estados da Amazônia e Acre, no Brasil, e áreas próximas em Pando, na Bolívia, e Madre de Dios, no Peru (FILGUEIRAS e VIANA, 2017).
Uma das maiores vantagens quando comparado à madeira de florestas plantadas (como pinus e eucalipto), é o tempo de crescimento, sendo que o bambu apresenta menor tempo para produzir a mesma biomassa. Seus colA maior ocorrência do bambu é mos (também conhecidos por varas) verificada em zonas mais quentes e alcançam o comprimento final em até que apresentam um alto índice plu- seis meses, em que a emissão de bro24 Revista Biomassa BR
Há muito, o bambu é utilizado no Oriente para diversos fins, como itens mobiliários, embarcações, estruturas de casas, portas e janelas...
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tos se dá anualmente, não sendo necessário o replantio (RADAIK, 2018). Já o eucalipto, considerado uma espécie de rápido crescimento, quando destinado para energia e celulose, tem seu primeiro ciclo de corte com aproximadamente sete anos (JUNIOR et al., 2014).
Foram utilizados dois tratamentos, T1 e T2, em que o primeiro possuía seis anos de idade enquanto o segundo um ano. Em cada tratamento foram instaladas 10 parcelas aleatoriamente, sendo estas circulares com raio de um metro e toda biomassa contemplada em cada parcela foi coletada.
Há muito, o bambu é utilizado no Oriente para diversos fins, como itens mobiliários, embarcações, estruturas de casas, portas e janelas, entre outros (MOGNON, 2015). Em países como Equador, sítios arqueológicos registram o uso da espécie pelos indígenas há mais de cinco mil anos, em que sua durabilidade pode ser vista através das construções coloniais (FILGUEIRAS e VIANA, 2017). No Brasil, apesar da ampla utilização de sua biomassa para fins energéticos, o uso do bambu ainda é restrito, principalmente devido aos poucos estudos relacionados à espécie (BRITO et al., 1987).
A biomassa coletada foi separada em três compartimentos: folhas, galhos e colmos, sendo posteriormente levada para o Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia (LABB), na Faculdade de Ciências Agronômicas, da Unesp de Botucatu. Foram realizadas análises de determinação do teor de cinzas (conforme as diretrizes da norma ASTM D1102 – 84 (2007), determinação do teor de materiais voláteis (conforme norma ASTM E872 – 82 (2006) e determinação do teor de carbono fixo calculado a partir da diferença da massa seca e os teores de cinzas e materiais voláteis (CARBONO FIXO = 100 – CINZAS – MATERIAIS VOLÁTEIS).
Visando promover o desenvolvimento da cultura do bambu no Brasil, foi sancionada a Lei nº 12.484 de 8 de setembro de 2011, que institui a Política Nacional de Incentivo ao Manejo Sustentado e ao Cultivo do Bambu (PNMCB). O objetivo de incentivo ao seu manejo sustentável e cultivo se dá através de ações governamentais e de empreendimentos privados e, a partir das diretrizes, é reconhecido que são necessários mais investimentos para a valorização do bambu, tornando-o importante para o desenvolvimento social e econômico do país (BRASIL, 2011).
A densidade básica foi determinada em uma amostra de cinco posições relativas da altura (0 %, 25 %, 50 %, 75 % e 100 % da altura total de cada colmo coletado – Figura 1). Para cálculo da densidade básica foram utilizados dados de massa seca e volume saturado de cada amostra: imediatamente após a coleta, a amostra foi mantida submergida em água para saturação até manter massa constante; o volume foi determinado pelo Princípio de Arquimedes (alteração de massa da água pelo volume de água deslocado quan-
do da submersão da amostra); posteriormente as amostras foram secas em estufa à 105 °C ± 3 °C até apresentar massa constante; a massa seca foi de-
Figura 1. Identificação das posições relativas da altura dos colmos de bambu para obtenção das amostras para determinação da densidade básica.
terminada com auxílio de balança de precisão de 0,01g. Os dados foram tabelados em planilha eletrônica e a análise estatística foi realizada com apoio do software R. A normalidade dos dados foi testada pelo Teste de Shapiro-Wilk e, constatada a normalidade foram submetidos à análise de variância e, quando necessário, os valores médios dos tratamentos foram comparados pelo Teste de Tukey a 5 % de significância. Na análise da densidade básica tomou-se como fatores a altura relativa do colmo
Com isso, o presente trabalho tem como objetivo fazer a caracterização da biomassa do bambu, comparando a densidade básica em diferentes alturas do colmo e em dois tratamentos com idades distintas, além de comparar análises químicas imediatas (teor de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo) das folhas, galhos e colmos entre os mesmos dois tratamentos de idades diferentes. METODOLOGIA O material utilizado é da espécie Bambusa tuldoides, coletado na Estação Experimental de Tatuí, localizada no interior do estado de São Paulo. 26 Revista Biomassa BR
Figura 2. Variância da densidade básica nas diferentes alturas do colmo de Bambusa tuldoides.
e o tratamento T1 e T2. As propriedades químicas imediatas foram comparadas entre tratamentos (portanto um único fator) para cada compartimento separado (colmo, folha e galho).
Tabela 1. P-valor da ANAVA dos dados das análises químicas imediatas de diferentes compartimentos da biomassa de Bambusa Tuldoides.
RESULTADOS E DISCUSSÃO A densidade básica não foi estatisticamente diferente nas diferentes porções da altura total em nenhum dos dois tratamentos considerados. Também não houve diferença dessa propriedade entre os tratamentos T1 e T2.
Tabela 2. Valores médios dos teores de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo da biomassa de Bambusa tuldoides em diferentes compartimentos.
Apesar de não apresentar diferença estatisticamente significativa, na Figura 2 é apresentado o valor médio da densidade básica da espécie nas diferentes alturas relativas analisadas. Nota-se que a densidade básica tem tendência de crescimento da base (0 %) até a metade da altura (50 %), em que observa-se o maior valor médio. Posteriormente, da metade até o topo do colmo de bambu (100 * T1 – tratamento 1: plantio com seis anos; ** T2 – tratamento 2: plantio com um ano. % da altura), é possível verificar que ocorre o decréscimo do valor da den- Tabela 3. Valor médio dos materiais voláteis sidade média, mas não volta a atin- e carbono fixo no compartimento de colmo alto teor de sílica presente na compogir o patamar do resultado da base. dos dois tratamentos de Bambusa tuldoides. sição química dos colmos. O resultado da ANAVA das propriedades químicas imediatas (cinzas, materiais voláteis e carbono fixo) do colmo, folhas e galhos, revelou que os tratamentos apresentaram valor médio diferente para os diferentes tratamentos apenas na análise do teor de cinzas do colmo (p-valor < 0,05) (Tabela 1). Observa-se que somente o item cinzas apresenta uma variância estatística significativa entre os tratamentos (p-valor < 0,05). Teor de materiais voláteis e carbono fixo, não apresentaram diferença entre os tratamentos analisados. Para as biomassas das folhas e dos galhos, o resultado obtido revela que o tratamento influencia os resultados médios obtidos para todas as análises químicas imediatas realizadas (Tabela 1), mostrando que os teores de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo são influenciados pela idade do plantio. Nas Tabelas 2 e 3 são apresentados os valores médios das análises químicas imediatas por tratamento de cada compartimento, em que na
Silva (2006) para a biomassa dos colmos de Bambusa tuldoides obteve 3,0 % de teor de cinzas, 75,2 % de teor de materiais voláteis e 21,8 % de teor de carbono fixo; resultados aproximados de folha do T1 e galho do T2. CONCLUSÕES primeira observam-se os valores que apresentaram diferenças significatiA densidade básica de Bambusa vas, enquanto na segunda não houve tuldoides não sofre influência de idadiferença. de, quando comparados plantios de O teor de cinzas decresce com o um e seis anos de idade, ou de difeaumento da idade nas folhas, porém rentes alturas relativas do colmo, mesaumenta nos galhos e no colmo. Os mo assim seu maior valor médio foi teores de materiais voláteis e carbono observado em 50 % da altura total do fixo diminuem com o avanço da idade colmo. nos galhos e aumentam nas folhas, enNas análises químicas imediatas, quanto que no colmo não se alteram. comparando os dois tratamentos, o Os teores de cinzas do colmo de teor de cinzas apresenta influência ambos os tratamentos apresentaram da idade do plantio nos três comparvalores relativamente pouco acima timentos: colmo, galhos e folhas. Os dos valores obtidos por Eufrade Ju- teores de materiais voláteis e carbono nior et al. (2017) para a madeira de fixo, no colmo não apresentaram difecaule com casca de Eucalyptus spp. rença significativa entre os tratamenem plantios adensados de curta ro- tos, nas folhas os maiores percentuais tação (1,1 %). Segundo Tamolang et. foram encontrados no plantio mais al (1980), o que justifica o maior teor velho e nos galhos os maiores teores de cinzas encontrados nos bambus é o foram encontrados no tratamento Revista Biomassa BR
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mais novo de Bambusa tuldoides. A idade do plantio de Bambusa tuldoides no geral influencia as propriedades químicas imediatas, porém não influencia a densidade básica dos colmos dessa espécie. AGRADECIMENTOS A todos os integrantes do Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia (LABB – FCA/UNESP) do Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN) que contribuíram e tornaram possível esse trabalho e, ao Marcelo Ticelli – Diretor da Unidade de Pesquisa e Desenvolvimento Tatuí. REFERÊNCIAS BRASIL. Decreto-lei nº 12.484, de 8 de setembro de 2011. Política nacional de incentivo ao manejo sustentado e ao cultivo do bambu. Brasília: Diário Oficial da União, 2011. BRITO, J. O.; FILHO, M. T.; SALGADO, A. L de B. Produção e caracterização do carvão vegetal de espécies e variedades do bambu. Piracicaba: IPEF, n. 36, p. 13-17, ago. de 1987. EUFRADE JUNIOR, H. de J.; NAKASHIMA, G. T.; YAMAJI, F. M.; GUERRA, S. P. S.; BALLARIN, A. W. Eucalyptus short-rotation coppice for solid fuel production. Industrial Crops and Products, v. 108, p. 636– 640, 2017. FILGUEIRAS, T. S.; VIANA, P. L. Bambus no Brasil: da biologia à tecnologia. 1. ed. Rio de Janeiro: Instituto Ciência Hoje, p.10-27, 2017. JUNIOR, J. E. P.; SANTAROSA, E.; GOULART, I. C. G. R. Transferência de tecnologia florestal: cultivo de eucalipto em propriedades rurais: diversificação da produção e renda. Brasília: Embrapa, p. 11-12, 2014. MACIEL, A. dos S.; AFONSO, D. F.; MIRANDA, E. M. de. Plano estadual de desenvolvimento do bambu. 28 Revista Biomassa BR
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