Como a Biomassa se transforma em Energia Elétrica?

Biomassa é o termo utilizado para definir a massa biológica, detritos de organismos vivos ou em decomposição, utilizada na produção de energia elétrica. Essa massa biológica pode ser de origem animal ou vegetal, como restos de alimentos, cascas de frutas, madeira, entre outros. A geração elétrica a partir da biomassa se dá por meio da termeletricidade: a energia térmica, oriunda da combustão da biomassa é convertida em energia mecânica, e depois, em energia elétrica.

Existem algumas tecnologias utilizadas para transformar a biomassa em energia elétrica. Todas fazem a conversão da matéria-prima em um produto intermediário que será utilizado em uma máquina motriz que produzirá a energia mecânica que acionará o gerador de energia elétrica. As duas principais tecnologias são:

Combustão: a queima direta da biomassa em caldeiras é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigênio, produzindo vapor a alta pressão que é usado para mover turbinas de geradores elétricos. É uma das formas mais comuns do uso energético da biomassa. Sua eficiência energética situa-se na faixa de 20 a 25%. Uma representação esquemática do funcionamento da usina térmica a biomassa pode ser vista na Figura 1:

Figura 1: Funcionamento de Usina Térmica a Biomassa

Fonte: Reprodução da Internet

A prática da co-combustão inclui a substituição de parte de outros combustíveis utilizados nas caldeiras das usinas termoelétricas, por exemplo carvão mineral, pela biomassa. Dessa forma, reduz-se significativamente a emissão de poluentes. A faixa de desempenho da biomassa neste caso ultrapassa 30%, sendo por isso uma tecnologia mais economicamente atrativa do que a combustão da biomassa sozinha.

Esta alternativa tecnológica da geração com combustão a biomassa também é utilizada em modo de cogeração, em que se utiliza o calor do processo para aumentar a eficiência energética.

Gasificação: a biomassa é aquecida na ausência do oxigênio, originando como produto-final um gás inflamável. Esse gás ainda pode ser filtrado, visando à remoção de alguns componentes químicos residuais. A gaseificação não exige altas temperaturas, fazendo a biomassa resultar apenas em biogás, que ou é usado como energia mecânica que ativa um gerador ou em caldeiras para queima direta e cogeração de energia térmica.

A tecnologia de gaseificação é conhecida desde o século XIX e foi bastante utilizada até os anos 1930, quando os derivados de petróleo passaram a ser usados em grande escala e adquiridos por preços competitivos. O incentivo ao seu uso em escala industrial ressurgiu no final dos anos 1970, quando ficou evidente a necessidade de contenção no consumo de petróleo.

A tecnologia da gaseificação da biomassa demorou a se tornar competitiva do ponto de vista comercial, sendo ainda incipiente no Brasil. A maior dificuldade para a sua aplicação não é o processo básico de gaseificação, mas a obtenção de um equipamento capaz de produzir um gás de qualidade, com confiabilidade e segurança, adaptado às condições particulares do combustível e da operação.

No Brasil, a biomassa é a terceira maior fonte de geração de energia, de acordo com dados do Ministério de Minas e Energia (MME). Ela vem após a hidráulica e a queima do gás natural na matriz elétrica, conforme apresentado no Gráfico 1, destacando a importância dessa fonte.

Gráfico 1 – Geração elétrica por fonte no Brasil

Fonte: MME – Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2018

Existem fontes de biomassas que estão disponíveis sempre que necessário, e outras que possuem disponibilidade sazonal em período coincidente com baixos regimes hidrológicos, quando há maior necessidade de geração termelétrica.  Em alguns casos, os insumos a biomassa podem ser armazenados para utilização em momento oportuno, permitindo maior controle da geração termelétrica e aumentando a possibilidade de despacho.

Nestes casos, para complementar a menor capacidade de armazenamento das hidroelétricas e outras fontes de energia não-controláveis, a térmica a biomassa contribui ao atuar como recurso controlável, gerando energia com baixo custo variável de operação quando necessário.

Nas duas últimas décadas, a geração da biomassa a partir de resíduos da cana (bagaço) foi um dos principais destino dos investimentos das usinas de cana-de-açúcar, complementando a destilação do etanol e produção de açúcar. Conforme apresentado no Gráfico 2, o bagaço é a fonte de geração a biomassa predominante no Brasil, com cerca de 78% da capacidade instalada, de 14,8 GW em 2018. Este ano, a capacidade instalada de geração térmica a biomassa atingiu 15 GW.

Gráfico 2 – Fontes de Biomassa para Geração Elétrica

Fonte: Aneel – Banco de Informações de Geração

Das mais de 500 usinas térmicas a biomassa, espalhadas pelo Brasil, cerca de 400 utilizam de bagaço de cana, com maior concentração no estado de São Paulo e no litoral da Região Nordeste. As 18 usinas térmicas a licor negro, um subproduto da indústria da celulose com origem na madeira, estão concentradas no Sul-Sudeste. Já o uso do biogás concentra-se nos centros urbanos, como as cidades de São Paulo, Salvador e Rio de Janeiro.

A matriz elétrica brasileira destaca-se por ser uma das mais limpas do mundo, por ter recursos renováveis em grande parte da sua composição. A biomassa, por ser fonte renovável, contribui para esta ser uma característica do setor elétrico brasileiro no longo prazo.

(Fonte: CBIE)