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0% 20% 40% 60% 80% 100% 1 9 4 0 1 9 4 5 1 9 5 0 1 9 5 5 1 9 6 0 1 9 6 5 1 9 7 0 1 9 7 5 1 9 8 0 1 9 8 5 1 9 9 0 1 9 9 5 2 0 0 0 2 0 0 5 PETRÓLEO, GÁS E DERIVADOS LENHA & C. VEGETAL

PRODUTOS DA CANA OUTRAS

CARVÃO MINERAL HIDRÁULICA

Figura 2.2 – Oferta de energia no Brasil entre 1940 e 2005 (BEN, 2006).

2.1.2 – Fontes de energia: classificação

Existem várias maneiras de se classificar as fontes de energia. Segundo o BEN (2006), podem ser classificadas em primárias e secundárias. As primeiras englobam os energéticos fornecidos pela natureza na sua forma direta, tais como: petróleo, gás natural, lenha, carvão metalúrgico, urânio, energia hidráulica, entre outras. Estes recursos podem ser consumidos diretamente ou utilizados como matéria-prima para obtenção de energia secundária, resultante dos diferentes centros de transformações. Como exemplos de energia secundária têm-se: derivados de petróleo e de gás natural, carvão vegetal e eletricidade.

2.1.2.1 – Fontes de energia primárias

Ainda conforme o BEN (2006), a energia primária se subdivide em renovável e não- renovável. O segmento que reúne os recursos energéticos renováveis e podem ser utilizados, permanentemente, sem agredir o meio ambiente são: radiação solar, a ação da gravidade da água, a força do vento, a ação das marés e a biomassa.

Com relação à energia renovável proveniente de biomassa, segundo Heller et al. (2004); Varela et al. (1999); Leite (1997) e Acioli (1994), tem-se que ela, quando queimada, lança dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, ao mesmo tempo em que consome oxigênio. No entanto, a quantidade de CO2 lançada na atmosfera durante a sua combustão é considerada a mesma absorvida durante o ciclo de crescimento na implantação de novas florestas para realizar a fotossíntese. O que se consome na queima de biomassa é a energia do fóton4 emitida pelo sol. Assim, enquanto existir CO2, água e luz solar, pode-se obter energia de biomassa sem receio de modificação ambiental significativa, pois a biomassa, no estado natural, não contribui com o aumento da poluição da atmosfera.

Por outro lado, quando se queima combustível fóssil, tais como petróleo, carvão mineral e gás natural, a emissão de poluentes tem caráter irreversível. Além de consumir oxigênio da atmosfera, a sua queima gera um aumento da quantidade de CO2 no meio ambiente, contribuindo de modo direto com os fenômenos de aumento do estoque de gás carbônico e do efeito estufa5_.

A parte restante, constituída pelas demais fontes de energias, que não se reconstituem em tempo reduzido, denomina-se por energia não-renovável.

A Tabela 2.1 apresenta a oferta interna brasileira de energia renovável e não-renovável entre 1940 e 2000.

4 _{Fóton = partícula elementar associada ao campo eletromagnético, com massa e carga elétrica nula e cuja}

energia é igual ao produto da constante de Planck pela freqüência do campo; quantum de luz.

5 _{Efeito estufa = ação que alguns gases presentes na atmosfera exercem, impedindo a dispersão do calor}

Tabela 2.1 – Oferta interna de energia no Brasil, entre 1940 e 2000 (BEN, 2006)

TIPOS DE FONTES DE ENERGIA SÉRIE HISTÓRICA

1940 1950 1960 1970 1980 1900 2000 NÃO-RENOVÁVEIS

Petróleo, gás natural e derivados (%) 6,4 12,9 25,7 38,0 49,2 43,7 50,9

Carvão mineral e derivados (%) 6,4 4,8 2,9 3,6 5,1 6,8 7,1

RENOVÁVEIS

Hidráulica e eletricidade (%) 1,5 1,6 3,2 5,1 9,6 14,1 15,7

Lenha e carvão vegetal (%) 83,3 78,1 63,9 47,6 27,1 20,1 12,1

Produtos da cana-de-açúcar (%) 2,4 2,7 4,3 5,4 8,0 13,4 10,9

Outras fontes (%) 0,0 0,0 0,0 0,3 0,9 1,9 3,3

Observa-se, na Tabela 2.1, que na oferta energética brasileira a parcela referente às fontes renováveis representa uma importância significativa. Entretanto, percebe-se uma redução do consumo de lenha e carvão vegetal ao longo dos anos. O que ocorreu, nas últimas décadas, foi uma redução da participação destes últimos na matriz energética, ao contrário do crescimento dos derivados do petróleo e da energia de hidroelétrica. Isso pode ser explicado pela menor utilização da lenha, devido a sua escassez em algumas regiões do País e pela transferência de atividades da agropecuária para a indústria.

Ainda com relação ao consumo de energia renovável, a Tabela 2.2 apresenta o consumo mundial em 1980 e 2000 e o potencial para longo prazo.

Tabela 2.2 – Consumo mundial de energia renovável em 1980 e 2000 e seu potencial para longo prazo (Varela et al., 1999)

FONTE DE ENERGIA 1980 2000 Expansão futura

prevista (Mtep) SOLAR 9,6 242-374 1080-3192 Direta 2,4 84-168 480-720 Coletores residenciais 2,4 40,8 120-192 Coletores industriais 2,4 69,6 240-480 Outros 2,4 48-96 240-720 BIOMASSA 1060 1514-1574 3835-4195 Madeira 840 1152 2400 Resíduo 156 168 – Adubo 48 48 –

Biogás (pequenos digestores)2,4 55,2 115,2

Biogás (grandes digestores) 2,4 4,8 120

Metano (madeira) 2,4 36-73,68 480-720 Florestas energéticas 2,4 14,4-36 360-480 HIDROELÉTRICA 460,8 912-1152 2160 EÓLICA 2,4 24-48 240 FOTOVOLTAICA 2,4 2,4-9,6 480 GEOTERMICA 7,2 24-72 240-480 TOTAL 1543 2718-3230 8035-10747a

tep = tonelada equivalente de petróleo6 2.1.2.2 – Fontes de energia secundárias

Conforme Russomano, (1987), a energia secundária pode ser classificada em duas subdivisões. A parcela que vai de modo direto para o consumo e a outra parte que é destinada para os grandes centros de transformação, onde é convertida em fontes de energia. Como exemplo, tem-se os óleos combustíveis, que podem ser convertidos em eletricidade.

Nos últimos anos, em função das exigências sociais e governamentais, a preocupação com aspectos ecológicos no setor industrial é cada vez maior. Mello (2001) afirmou que a partir de 2001 o poder mundial passou a ser fundamentado na energia de biomassa. Quanto a outras formas de energia, observa-se por exemplo, a energia nuclear, que é hoje cercada de polêmica quanto ao seu uso; a energia hidroelétrica, que em termos mundiais, tem esgotada

6 _{tep (tonelada equivalente de petróleo) = energia liberada na combustão de uma tonelada de petróleo, que}

convencionalmente é igual a 10.000 Mcal (Guimarães, 1985). Segundo BEN (2006), quando se almeja o consumo de energia em tep, calcula-se o fator de conversão pela relação entre o poder calorífico superior de cada fonte pelo poder calorífico superior da fonte adotada como referência – o petróleo.

a possibilidade de sua ampliação e a energia solar, que apesar de possuir um aproveitamento inesgotável, ainda não alcançou os rendimentos equiparáveis às outras fontes.

2.1.3 – Seleção das fontes de energia

De acordo com Russomano (1987), os principais parâmetros a serem considerados na seleção das fontes de energia são os técnicos e os econômicos. A propriedade técnica mais marcante é o poder calorífico (PC), que é a quantidade de calor obtido na combustão completa de uma unidade de massa ou de volume de uma substância, incluindo o calor consumido na vaporização da água e aquele existente na substância semelhante àquela formada durante a combustão, chamado também de poder calorífico

Existem, portanto, dois tipos de PC: o poder calorífico superior (PCS) - conforme definido anteriormente - e o poder calorífico inferior (PCI), o qual o autor mencionado antes afirma que o segundo pode ser determinado obtendo-se o PCS e subtraindo-se o calor de vaporização da água formada durante a combustão.

Há várias unidades de medida de energia. Embora o Sistema Internacional de Unidades estabeleça como padrão o Joule (J), no Brasil por ser de uso corrente utiliza-se também, para combustíveis sólidos, o Kcal/kg ou cal/g e para combustíveis gasosos, o Kcal/m³, onde uma caloria (cal) é a energia necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1 grama de água a 15°C que é equivalente a 4,184 J.

Russomano (1987) a partir da análise do PCS classificou alguns combustíveis em alto, médio e baixo, a saber: maior que 8000 kcal/kg (gás natural, GLP, gasolina, querosene, óleo diesel); entre 8000 e 4000 kcal/kg (biogás, álcool, carvão mineral e vegetal) e menor que 4000 kcal/kg (xisto), respectivamente.

Conforme o mesmo autor, ao se comparar combustíveis, também é necessário considerar as suas características econômicas, por exemplo: disponibilidade no local de consumo, investimentos especiais, custos operacionais decorrentes de sua aquisição e produção e custos de manuseio e estocagem. Esse autor ainda afirma que a falta do combustível no

local do consumo acarreta despesas, por isso, qualquer estudo econômico deve tomar por base o seu custo de transporte do local de origem até onde ele será aplicado.

Quanto a alguns fatores que influenciam no poder calorífico, um dos mais importantes é o teor de umidade. Comparativamente, observa-se que a madeira com cerca de 40% de teor de umidade gera apenas a metade da energia produzida do que quando seca (Vale, 2000). A Figura 2.3 apresenta a relação entre o poder calorífico inferior da madeira e o seu teor de umidade.

Figura 2.3 – Evolução do PCI da madeira em função de seu teor de umidade (Briane; Doat, 1985)

A crise energética mundial ocorrida na década de 70 suscitou a busca de novas fontes de energia, quando se registraram duas tendências aparentemente opostas: o processo de geração de energia nuclear e os sistemas de aproveitamento de recursos naturais não- poluentes, tais como: energia hidráulica, energia solar, energia eólica e energia de biomassa.

A busca da sustentabilidade e a redução do consumo de energia passaram a ser obrigatórios atualmente, em razão do esgotamento das matérias-primas e da crise de energia. Estudos de aproveitamento das mais diversas fontes de energia são realizados mundialmente, sendo que se espera que estes esforços sejam coroados com êxito, antes que a escassez dos combustíveis fósseis leve a atual civilização a uma situação de colapso econômico.

2.2 – BIOMASSA COMO FONTE DE ENERGIA PARA A INDÚSTRIA DE