Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
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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
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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
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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
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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”
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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
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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 ??
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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
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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
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PRINCIPAIS CONSUMIDORES MUNDIAIS DE MADEIRA PARA ENERGIA
0
100
200
300
India China Brasil Indonésia Nigéria EUA Europa
Mm3
FAO 2003
Ano de 2003
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de Matérias Primas
– Matéria Prima Inorgânica• Mineral
– Matéria Prima Orgânica• Animal• Vegetal
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Desenvolvimento Sustentável
Matéria-prima
Produto
Processo
Energia
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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
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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)