Caracterização da Biomassa

(VIDAL, A. C. F., HORA, A. B.,” Perspectivas do setor de biomassa de madeira para a geração de energia”, Papel e Celulose - BNDES Setorial 33, p.261-314)

Biomassa é todo material orgânico, não fóssil, que tenha conteúdo de energia química no seu interior, o que inclui todas as vegetações aquáticas ou terrestres, árvores, biomassa virgem, lixo orgânico, resíduos de agricultura, esterco de animais e outros tipos de restos industriais. A biomassa de madeira inclui todo o material da árvore: tronco, ramos, folhas, casca e raízes

As propriedades físicas mais importantes para a biomassa sólida florestal são a umidade residual e a densidade energética. A baixa densidade energética da biomassa sólida, em comparação com o petróleo e o carvão mineral, resulta em custos elevados de transporte e armazenamento. Já o conteúdo de umidade influencia significativamente a qualidade de combustão e o poder calorífico da biomassa. A presença de água na madeira representa a redução do poder calorífico, em razão da energia necessária para evaporá-la. Além disso, se o teor de umidade for muito variável, o controle do processo de combustão pode se tornar difícil.

(MORAES, F. A. B., PIRATELLI, C. L. “Madeira de Eucalipto como fonte de energia na industria de celulose e papel”)

O segmento de celulose e papel está incluído entre os mais energointensivos do setor industrial e entre os maiores consumidores de biomassa, apresentando perfil energético adequado aos processos mais eficientes de cogeração e adequado tecnicamente para implementar a autossuficiência em consumo energético, apesar da timidez nas medidas governamentais de incentivo para a autossuficiência (VELÁZQUEZ, 2008).

É de fundamental importância, tanto do ponto vista técnico como do econômico, o controle das variáveis de qualidade da madeira para a produção de energia, desde os aspectos silviculturais como também a manipulação das toras de madeira após o corte.

Dentre as variáveis de maior importância para a madeira de energia, podem ser destacadas:

composição química da madeira: Composição química imediata fornece a porcentagem de material volátil, carbono fixo e cinza. Em outras palavras, ela fornece a porcentagem do material que se queima no estado gasoso (material volátil - V) e no estado sólido (carbono fixo - F), bem como dá uma indicação do material residual (cinzas - A) (BRITO ET AL., 1978). Composição química elementar corresponde ao conteúdo porcentual em massa dos principais elementos que constituem a biomasssa, referidos à matéria seca. São normalmente apresentados valores para carbono (C), hidrogênio (H), enxofre (S), oxigênio (O), nitrogênio (N) e cinzas (A) (NOGUEIRA ET AL., 2000). As fórmulas de Dulong (PCS=81,7C+340(H-O/8)) e de Laut (PCS=81,7+342,5H-36,6O) mostram que o poder calorífero superior da madeira (PCS) é função da sua composição química elementar, em uma relação direta com o teor de carbono e de hidrogênio e inversa com o teor de oxigênio (VALE ET AL., 2000).

densidade básica: é de se esperar que, quanto maior a densidade básica da madeira, maior é a massa ou matéria seca de biomassa a ser alimentada como cavacos na caldeira de biomassa para a combustão e produção de vapor, ou seja, como a madeira para energia é comercializada em volume (m3) e a produção de vapor da caldeira depende da matéria seca de biomassa alimentada, quanto maior a densidade básica, menor será a quantidade volumétrica de madeira necessária à produção de vapor, ou, numa mesma base de volume, maior sua massa e consequentemente maior a sua quantidade calórica.

teor de umidade: O teor de umidade é um dos parâmetros de maior influência na eficiência de combustão da madeira nas caldeiras de biomassa. A presença de água na madeira representa a redução do poder calorífero líquido em razão da energia necessária para evaporá-la nas fornalhas das caldeiras de biomassa. Além disso, se o teor de umidade for muito variável, o controle do processo de combustão pode se tornar difícil e consequentemente variar o processo de cogeração ou produção de energia elétrica em função da variação na produção de vapor (BARCELLOS et al.,2005).

poder calorífero: O poder calorífero da madeira depende do teor de umidade, da composição química (lignina, cinzas e extrativos, por ex.), do tempo de estocagem (perda de extrativos), da época da estocagem e da espécie da madeira utilizada. Para uma mesma espécie utilizada, o poder calorífero superior não é consideravelmente afetado pelas variações físicas na madeira, sendo o poder calorífero inferior fortemente afetado pelas variações na umidade, tempo de estocagem e condições de estocagem (BRAND, 2007).

teor de minerais: Os minerais presentes na madeira são importantes do ponto de vista energético, pois podem, quando queimados em fornalhas das caldeiras de biomassa, formar incrustações nas paredes e tubos do superaquecedor, banco de tubos ascendentes e descendentes, economizador e pré-aquecedores de ar a gás, o que reduz a eficiência térmica do processo, provocando paradas na caldeira para limpeza manual, mecânica por jato de limalha ou areia ou por hidro jato.