DE BIORESÍDUOS SÓLIDOS PARA BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Resumo Módulo 4 – Resíduos Sólidos

Pedro Paulo Nunes Costa

DE BIORESÍDUOS SÓLIDOS PARA BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Os resíduos agrícolas contêm altos níveis de celulose, hemicelulose, amido, proteínas e, alguns deles, também lipídios e, como tal, constituem candidatos baratos para a produção biotecnológica de biocombustíveis líquidos (por exemplo, bioetanol, biodiesel, éter dimetílico e dimetil furano) sem competir diretamente com a crescente necessidade de suprimento mundial de alimentos.

INTRODUÇÃO

Assim, a ideia de produzir biocombustíveis a partir de resíduos de biosólido (resíduos de biomassa) surge naturalmente como uma solução para problemas relacionados a uma nova crise energética muito temida, aos atuais problemas de gerenciamento de grande volume de resíduos agrícolas e de alimentos e para evitar uma futura escassez de alimentos. Com relação aos tipos de resíduos de biomassa, uma categorização mais genérica seria uma divisão em resíduos lignocelulósicos, amiláceos e oleosos, representativos de resíduos de operações e práticas florestais e agrícolas.

RESÍDUOS DE BIOMASSA

A biomassa é aqui definida como a fração biodegradável de produtos e resíduos de material orgânico não fóssil de origem biológica que está prontamente disponível em uma base sustentável renovável ou recorrente e também pode ser usada como fonte de energia líquida por meio conversões térmicas, químicas e biológica. A biomassa é geralmente composta de materiais lignocelulósicos e, como tal, é composta por altos teores de celulose, hemicelulose, lignina e proteínas, constituindo assim recursos naturais renováveis para uma infinidade de materiais ecológicos e sustentáveis baratos. A biomassa com alto teor de umidade é mais apropriada para um processo de conversão úmida, como fermentação, ou seja, processos que envolvem reações bioquimicamente mediadas, enquanto a biomassa com baixo teor de umidade é mais economicamente adequada para processos de conversão como combustão, pirólise ou gaseificação. Foi sugerido que, após contabilizar a variação sazonal e, também, o uso de resíduos agrícolas para conservação do solo e alimentação dos animais, uma média de apenas 15% da produção total de resíduos estaria disponível para geração de energia industrial.

BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Considerando os aspectos e o fato de as tecnologias atuais para promover o movimento no setor de transporte serem baseadas em motores de combustão interna movidos a combustíveis líquidos, os biocombustíveis líquidos à base de biomassa se tornam, a curto prazo, a alternativa mais adequada a ser buscada para fins de transporte . A definição de biocombustível deve abranger todas as formas de combustíveis geradas a partir de fontes biológicas renováveis. Portanto, biohidrogênio, carvão vegetal, biometano, biometanol, bioetanol, biobutanol (freqüentemente chamado de "biogásolina"), biodiesel, bio-óleo, éter dimetílico (DME) e dimetil furano (DMF) são todas as formas possíveis de biocombustíveis que podem ser produzidos a partir de resíduos biomassa. Os biocombustíveis de primeira geração são aqueles produzidos a partir da conversão tecnológica convencional de açúcar, amido ou óleo vegetal como matéria-prima produzida a partir de cana-de-açúcar, grãos e oleaginosas, respectivamente. Os biocombustíveis de segunda geração são aqueles produzidos a partir de biomassa vegetal barata e abundante, onde, idealmente, todo o material vegetal, constituído principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, é utilizado no processo de conversão, produzindo pouco ou nenhum resíduo. O redesenho dos motores para funcionar com biocombustíveis líquidos, como o bioetanol, é uma meta alcançada. Desde meados da década de 1970, o Brasil investe com sucesso nesse empreendimento e, desde o início da década de 1980, utiliza o bioetanol, produzido principalmente a partir da cana-de-açúcar, como combustível para os motores de ignição por faísca dedicados ao etanol hidratado. Os motores de ignição por faísca que usam bioetanol puro não misturado sofreram pequenas modificações em relação aos motores a gasolina.

Biodiesel é um nome aplicado aos combustíveis fabricados pela transesterificação de óleos e gorduras renováveis ​​e pela esterificação de ácidos graxos livres. Considerando apenas resíduos sólidos (o foco deste ensaio), a primeira tentativa de propor o uso de um resíduo agrícola na produção de biodiesel publicado na literatura foi realizada por Giannelo et al. (2002), onde as sementes de tabaco (Nicotiana tabacum L.), um resíduo da produção de folhas de tabaco, foram analisadas em termos de teor de óleo. As sementes de algodão são usadas para a produção de óleo comercial em alguns países, mas na maioria dos países produtores de algodão, as sementes constituem resíduos sólidos das lavouras de algodão devido à presença do gossipol, um agente tóxico. Demirbaş (2008) realizou estudos sobre a preparação de biodiesel por transesterificação não catalítica de óleo de semente de algodão com metanol e etanol em condições supercríticas. O potencial de óleo com defeito em grãos de café como matéria-prima para a produção de biodiesel foi avaliado por Oliveira et al. (2008).

Os resíduos agroalimentares, em sua maioria, são compostos de materiais lignocelulósicos e, como tal, são potenciais candidatos à produção de bioálcoois (biometanol, bioetanol e biobutanol) como biocombustíveis líquidos. Como a maioria dos materiais lignocelulósicos se enquadra na categoria de biomassa com alto teor de umidade, é preferido um processo de conversão úmido. O bioetanol é o principal biocombustível líquido usado no setor de transporte, com o Brasil e os Estados Unidos sendo os líderes mundiais em termos de consumo (ordenadamente ou em mistura com a gasolina) e de produção que apresenta um potencial para reduzir as emissões de particulados na compressão motores de ignição. Como combustível, ele também apresenta um número maior de octano, limites mais amplos de inflamabilidade, maiores velocidades de chama e maior aquecimento da vaporização do que a gasolina, permitindo, assim, maior taxa de compressão e tempos de queima mais curtos. Independentemente do processo bioquímico selecionado para a conversão de biomassa lignocelulósica em bioetanol, algumas questões cruciais ainda precisam ser abordadas, quando comparadas às tecnologias bem estabelecidas empregadas para produção de etanol à base de amido. Em relação à questão de eliminar ou reduzir a recalcitrância de biomassa à sacarificação, há duas abordagens principais sob investigação aprofundada.

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