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Bioenergia é a agricultura indo além dos alimentos

A agricultura em si já representa uma atividade de conversão de energia, especificamente a transformação da energia solar, por meio da fotossíntese, em energia alimentar para humanos e ração para animais.

Contudo, a energia é o que movimenta todos os setores da economia. Indústrias, hospitais, shoppings, construção civil e tantos outros. Poderíamos listar aqui inúmeras atividades que dependem de energia. E essa energia não é só a elétrica, mas também combustíveis e gás natural.

Desses setores, a indústria automobilística é a que ocupa a primeira posição no consumo de energia, seguida pelos hospitais e pelos shopping centers. A agricultura vem só na nona posição.

Por outro lado, cada vez mais, as plantas cultivadas estão sendo utilizadas para a produção de energia limpa e renovável (bioenergia) – como o milho, que está sendo usado para fazer etanol combustível. 

Existem alternativas energéticas em cada etapa do processo produtivo agrícola que poderão tornar nosso sistema alimentar cada vez mais sustentável. Principalmente com o uso da bioenergia e dos biocombustíveis.

De consumidor à fornecedor de bioenergia

A bioenergia é um dos muitos recursos diversos disponíveis para ajudar a atender nossa demanda por energia. É uma forma de energia renovável derivada de materiais orgânicos, (biomassa), que podem ser usados para produzir combustíveis para transporte, gerar calor, eletricidade e subprodutos.

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Diferença entre Energia Renovável e Não Renovável

De acordo com a World Bioenergy Association, o termo bioenergia se refere ao uso de commodities biológicas (ou biomassas) especificamente para fins energéticos, ou seja, o uso de biomassa para geração de eletricidade e calor, bem como a conversão de biomassa em biocombustíveis secundários para ser usado no setor de transporte.

É possível gerar energia a partir de uma grande variedade de biomassas, no entanto para ser considerada uma fonte real de energia renovável esse produto precisa ser fabricado em escala comercial. A única forma de se conseguir chegar a esse escalonamento é por meio de inovações tecnológicas.

A bioenergia abundante e renovável pode contribuir para um futuro mais seguro, sustentável e economicamente sólido no:

Biomassa: um recurso renovável

A biomassa é matéria-prima para uma fonte de energia renovável e versátil. Ela pode ser convertida em combustíveis líquidos, equivalentes aos combustíveis fósseis, como gasolina e óleo diesel. Além disso, pode ser convertida em energia elétrica e tornar uma indústria, fábrica autossuficiente em eletricidade, além de poder comercializar o excedente.

A biomassa é um recurso de energia renovável derivado de materiais à base de plantas e algas que incluem:

Se olharmos sob visão da fisiologia das plantas, a biomassa contém energia derivada primeiramente do sol: as plantas absorvem a energia do sol por meio da fotossíntese e convertem dióxido de carbono e água em nutrientes (carboidratos). Os resíduos de lavouras e indústrias – como usinas de açúcar e álcool e produção de celulose – são destinados à produção de energia.

Gráfico Ciclo Energético da Biomassa

As tecnologias de bioenergia convertem biomassa em calor e eletricidade. Existem três maneiras de se colher a energia armazenada na biomassa para produzir bioenergia: queima, decomposição bacteriana e conversão em gás ou combustível líquido. 

Gráfico Biomassa e Geração de Energia

Nesse sentido, permitem a reutilização do carbono da biomassa e dos fluxos de resíduos em combustíveis com emissões reduzidas de gases de efeito estufa para carros, caminhões, jatos e navios. São considerados bioprodutos e fonte de energia renovável.

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Biocombustíveis fazendo as rodas girarem

Os combustíveis líquidos são conhecidos como biocombustíveis, usados principalmente para o transporte. Os dois tipos mais comuns de biocombustíveis em uso hoje são o etanol e o biodiesel, principalmente o etanol de cana-de-açúcar e milho e o biodiesel feito de soja. Essas matérias-primas são biomassas que geram energia de forma indireta.

Gráfico Etapas da Produção de Biocombustível Gráfico Processo de Produção de Biodiesel para Bioenergia

Os biocombustíveis podem ser usados na maioria dos veículos que circulam. Combustíveis de transporte renováveis que são funcionalmente equivalentes aos combustíveis de petróleo e reduzem as emissões de carbono de nossos veículos e aviões.

Alguns exemplos de biomassas utilizadas na produção de biocombustíveis são:

A combustão desses produtos é responsável por gerar energia limpa, com baixa emissão de CO2 no meio ambiente. Esse combustível é biodegradável, atóxico e praticamente livre de enxofre e compostos aromáticos, sendo considerado um produto ecológico.

A substituição de combustíveis fósseis pelos biocombustíveis é, sem dúvida, um caminho sem volta. As vantagens dos biocombustíveis estão intimamente ligadas aos anseios dos consumidores que almejam cada vez mais sustentabilidade no dia a dia.

Brasil é referência em bioenergia

O Brasil é uma referência na comunidade internacional em utilização de fontes de energia renováveis. É o segundo maior produtor de biocombustíveis do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos. 

A bioenergia pode compensar a necessidade de combustíveis fósseis queimados em usinas de energia, reduzindo assim a intensidade de carbono da geração de eletricidade. Ao contrário de algumas formas de energia renovável intermitente, a energia biológica pode aumentar a flexibilidade da geração de eletricidade e aumentar a confiabilidade da rede elétrica.

Biocombustíveis no Brasil

A produção de biocombustíveis no Brasil foi impulsionada na década de 1970 por políticas públicas como o Pró-Álcool, considerada uma política de sucesso para fortalecer a produção de etanol. Mais recentemente foi criada a política nacional de biocombustíveis, o Renovabio que tem por objetivo continuar promovendo a expansão dessa fonte de energia renovável adicionando valor aos benefícios ambientais por meio de créditos de descarbonização.

Link para o texto de bioeconomia (ainda não publicado)

O Brasil produziu 35,3 bilhões de litros de etanol e 5,9 bilhões de litros de biodiesel em 2019. O aumento percentual da produção na última década foi de 25% e 840% para etanol e biodiesel, respectivamente, mostrando avanços tecnológicos e aumento de viabilidade no setor de biodiesel.

O biodiesel é definido como um tipo de combustível composto de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou gorduras animais. A soja é a principal matéria-prima para a produção de biodiesel, equivalente a 68% do total, em 2019. As outras matérias-primas, que incluem:

Todos esses óleos corresponderam (em 2019) a segunda maior quantidade utilizada na produção de biodiesel, equivalente a 17% do total, após elevação de 31,5% em relação a 2018, seguida por gordura animal (13,97% do total) e óleo de algodão (1,03%).

Com vasta disponibilidade de fontes de energia alternativas, o Brasil é um dos países que mais utiliza essas fontes de energia limpa. Em 2019, os dados do Balanço Energético Nacional, divulgado pelo governo, mostram que elas responderam pela maior parcela de nossas matrizes energética e elétrica.

Palhada, bagaço e cascas se transformando em eletricidade

De modo geral, a energia que utilizamos para acender a luz, preparar nossas refeições e nos transportar de carro até a escola, trabalho etc. é o que chamamos de matriz energética. No Brasil, a participação das renováveis de energia foi de 45% em todas essas ações nos últimos anos. Estamos muito à frente da média mundial, que utiliza cerca de 15% de fontes renováveis em sua matriz.

Nesse sentido, quando tratamos especificamente da eletricidade, a porção utilizada de fontes renováveis é de 83%, enquanto o mundo tem a marca de 25%, em média. Segundo os dados da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), em 2019 o Brasil utilizou 8,3% da eletricidade produzida por biomassa e 9,3% oriunda de gás natural.

É assim que o bagaço da cana-de-açúcar consegue otimizar o seu potencial energético de toda a produção canavieira. Tornou-se não apenas uma fonte de energia para a fabricação de açúcar bruto, mas também uma fonte de energia que ultrapassa os limites da fábrica de açúcar e etanol.

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As usinas utilizam a palhada e o bagaço da cana para alimentar as caldeiras, produzindo vapor de alta pressão, que é expandido e faz com que as turbinas funcionem e a partir de um gerador conseguem alimentar toda a fábrica com eletricidade e ainda distribuir o excedente.

Outro exemplo é a utilização da biomassa de eucalipto, que é fonte de combustível para as fábricas de papel e celulose no Brasil. Não só a casca, mas pedaços de galhos ou troncos que não serão utilizados na indústria também servem de combustível.

Assim como nas usinas de açúcar e etanol, a queima da biomassa gera a energia utilizada para aquecer a água, que passa por tubos dentro da própria caldeira. O aquecimento da água gera vapor, que é utilizado para movimentar turbinas, produzindo energia elétrica. 

As condições da queima da biomassa, assim como a temperatura e a pressão do vapor são controladas para que tenham máxima eficiência. Os gases resultantes da queima também passam por equipamentos de controle ambiental para minimizar possíveis impactos ao meio ambiente.

Biogás também é fonte de energia

Ainda, existem outros tipos de geração de bioenergia que também são utilizadas aqui no Brasil. Dentre elas, o biogás tem uma boa fatia de produção.

Diversas categorias de materiais orgânicos, incluindo resíduos e subprodutos, podem ser usados como biomassa para a produção de biogás. As “fábricas” industriais de biogás (biodigestores) utilizam de esterco animal à lodo de esgoto como matéria-prima. Atualmente existem biodigestores pequenos, que podem produzir o biogás em casa.

O biogás é composto principalmente de metano (50% 70%) e dióxido de carbono (30% 50%) que resulta da decomposição da matéria orgânica por meio de uma série de reações conduzidas por microrganismos em ambientes livres de oxigênio, um processo conhecido como digestão anaeróbia.

O interesse mundial pela cadeia produtiva do biogás está centrado na sua utilização como combustível veicular, injeção de gás em redes, geração de eletricidade e aquecimento doméstico e industrial. Além disso, o que foi digerido, ou efluente resultante do processo de digestão anaeróbia, pode ser utilizado como fertilizante na agricultura.

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Ou seja, produtos que seriam descartados, ou subutilizados conseguem fornecer energia que estava acumulada nas suas células de forma renovável, limpa e com baixa emissão de gases de efeito estufa.

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A pesquisa não para de estudar novas alternativas para os resíduos de produção e o uso mais sustentável de produtos que podem produzir bioenergia. Principalmente para a diminuição da utilização de culturas alimentares nesse processo de produção.

Um exemplo é a utilização da biomassa celulósica, uma matéria-prima para a produção de bioetanol encontrada em diversos resíduos industriais, agrícolas e urbanos. Está amplamente disponível e não compete com as culturas alimentares. 

Suas características químicas tornam a biomassa celulósica promissora para a produção de etanol 2G, principalmente pela presença de celulose e hemicelulose, além de compostos como amido, pectina e açúcares fermentáveis livres em suas estruturas.

Etanol 1G: etanol de primeira geração. É produzido a partir do caldo ou melaço da cana-de-açúcar.

Etanol 2G: etanol de segunda geração. É feito a partir de açúcares extraídos da celulose da planta, presentes na palha e no bagaço de cana-de-açúcar, palha de milho, madeira, sorgo, entre outros.

A produção de etanol a partir da biomassa celulósica em escala comercial é focada nos resíduos das biorrefinarias 1G, tornando um processo que deixa quase nulo os resíduos gerados. Isso acontece porque a biomassa está prontamente disponível, facilitando a logística e reduzindo custos operacionais. No Brasil, a palha e o bagaço da cana-de-açúcar (resíduo da produção do etanol 1G) são as biomassas celulósicas mais utilizadas para a produção do etanol 2G.

Já na produção de biodiesel, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas a partir de oleaginosas não comestíveis, principalmente por estarem naturalmente disponíveis em várias regiões do mundo. 

A utilização de óleos residuais pode ser uma alternativa para a produção de biodiesel de baixo custo, favorecendo a redução dos custos das matérias-primas para a produção do biodiesel. Além disso, os óleos de microalgas podem ser uma fonte renovável no panorama global da produção de biodiesel por meio da biomassa. Algumas espécies são compostas por mais de 50% de lipídios e podem ter efeitos significativos na produção e qualidade do biodiesel.

E, mais um biocombustível promissor e que vem sendo estudado e desenvolvido é o biooil. Um biocombustível líquido para uma substituição de combustível fóssil, mais sustentável no futuro. É um líquido orgânico altamente oxigenado, marrom escuro, de fluxo livre, que apresenta uma quantidade substancial de água (geralmente 25%), mas é insolúvel em água. 

A pesquisa sobre esse tipo de biocombustível tem recebido atenção por causa de sua natureza neutra em carbono e sustentável e sua facilidade de armazenamento e transporte. Algumas das matérias-primas utilizadas para este tipo de combustível incluem resíduos da indústria da madeira, cascas de arroz e serragem, caules de milho, bagaço de uva, resíduo de cana, entre outros.

É grande a possibilidade do desenvolvimento de novos combustíveis e geração de energia. O uso do que seria descartado na produção agrícola se torna uma nova matéria-prima, reduzindo os resíduos e os impactos ambientais.

 

 

Principais fontes:

Agência Nacional do Petróleo – ANP, Biocombustíveis, 2020. Disponível em: http://www.anp.gov.br/arquivos/central-conteudos/anuario-estatistico/2020/texto-secao-4.pdf. Acesso em: 29/04/2021.

Gupta V. K., et al., Recent developments in bioenergy research. Elsevier, 2020.

Lima, M.A. et al., Renewable energy in reducing greenhouse gas emissions: reaching the goals of the Paris agreement in Brazil. Environmental Development, 2020.

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