MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
Matriz energética é o conjunto de fontes de energia utilizadas no pais. Em nosso país, a maior parte da energia consumida nas casas tem origem nas hidroelétricas (eletricidade) e secundariamente vem as energias que tem sua origem no petróleo e nos seus derivados, uma fonte não renovável.
Para falarmos de matriz energática temos que falar tambem do planeta Terra como um todo, e das nossas ações sobre sua superfície, i.e., sobre sua biosfera.
Assim, vamos inciar falando sobre mudanças climaticas de nível planetária.
Mudança climática refere-se a mudanças significativas de longo prazo no clima global. O clima global é o sistema conectado de sol, terra e oceanos, vento, chuva e neve, florestas, desertos e savanas, e tudo que as pessoas também fazem.
O clima de um lugar, digamos Nova York, Londres, São Paulo, Porto Alegre, pode ser descrito como suas chuvas, mudanças de temperatura durante o ano e assim por diante. Mas o clima global é mais do que a “média” dos climas de lugares específicos.
Uma descrição do clima global inclui como, por exemplo, o aumento da temperatura do Pacífico alimenta tufões que sopram mais forte, derrubam mais chuva e causam mais danos, mas também altera as correntes oceânicas globais que derretem o gelo da Antártica, que lentamente faz o nível do mar subir até Novo York estará debaixo d'água. É essa conexão sistêmica que torna a mudança climática global tão importante e complicada.
O dióxido de carbono (CO2) é um gás essencial para a vida, os animais o exalam, as plantas o sequestram. Ele existe na atmosfera da Terra em concentrações comparativamente pequenas, mas é vital para sustentar a vida. O CO2 também é conhecido como um gás de efeito estufa (GEE), (greenhouse gas GHG) um gás que absorve e emite radiação térmica, criando o "efeito estufa". Junto com outros gases de efeito estufa, como óxido nitroso, metano, sulfeto de hidrogênio, o CO2 é importante para manter uma temperatura habitável para o planeta: se não houvesse absolutamente nenhum GEE, nosso planeta simplesmente estaria frio demais.
Estima-se que, sem esses gases, a temperatura média da superfície da Terra seria de cerca de -18 graus Celsius (dezoito graus negativos) (givingcompass).
Se observarmos as tendências de temperatura que remontam a 1850, veremos que as temperaturas de então eram 0,4 graus mais baixas do que em nossa linha de base de 1961-1990. No geral, se olharmos para o aumento total da temperatura desde os tempos pré-industriais, isso equivale a aproximadamente 1,2 graus Celsius de diferença para mais. Já ultrapassamos a marca de um grau, um marco importante, pois nos traz mais da metade do caminho para o limite global de manter o aquecimento abaixo de dois graus Celsius.
DESCARBONIZAR
REPORTAGEM
https://youtu.be/1DabjBQFKgQ
A Agência Internacional de Energia publicou nesta terça-feira (18/05/2021) uma espécie de manual com medidas urgentes para reduzir o aquecimento global.
Descarbonizar. (g1globo)
Se você ainda acha essa palavra meio estranha, vá se acostumando com ela. É isso que precisamos fazer com o planeta: diminuir a emissão de gases do efeito estufa, entre eles está o dióxido de carbono e o monóxido de carbono.
E quem está dizendo, dessa vez, não são ambientalistas, é a Agência Internacional de Energia, organização que orienta e embasa políticas energéticas das nações, políticas, até pouco tempo, guiadas pelos combustíveis fósseis.(g1globo)
Agora, em uma reviravolta, um relatório da agência abraça energias renováveis e limpas como forma de limitar o aquecimento global a 1,5°C acima do período pré-industrial para evitar catástrofes irreversíveis. O plano da agência tem mais de 400 medidas, a maior parte urgente.
O aquecimento global é o aumento lento da temperatura média da atmosfera terrestre porque uma quantidade aumentada de energia (calor) que atinge a Terra vinda do sol está sendo aprisionada na atmosfera e não esta sendo irradiada de volta para o espaço.
A atmosfera da Terra sempre atuou como uma estufa para capturar o calor do sol, garantindo que a Terra desfrute de temperaturas que permitiram, no passado, o surgimento de formas de vida como as conhecemos, incluindo os humanos.
Sem nossa estufa atmosférica, a Terra seria muito fria (-18ºC) em toda a superfície terrestre. O aquecimento global, no entanto, é o equivalente a uma estufa com vidro reflexivo de alta eficiência instalado ao contrário. Ironicamente, a melhor evidência disso veio de um terrível resfriamento ocorrido há cerca de 1.500 anos. Duas erupções vulcânicas massivas, um ano após o outro, colocaram tanta poeira negra na alta atmosfera que uma quantidade menor de luz solar pode penetrar na atmosfera. Assim, as temperaturas despencaram. As colheitas falharam. Pessoas morreram de fome e a Peste Negra começou sua marcha. À medida que a poeira lentamente caia na terra, o sol foi novamente capaz de aquecer o mundo e a vida voltou ao normal. Hoje, temos o problema oposto. Hoje, o problema não é que muito pouco calor do sol está atingindo a terra, mas que muito calor está sendo aprisionado em nossa atmosfera. Tanto calor está sendo mantido dentro da estufa que a temperatura da Terra está subindo mais rápido do que em qualquer momento anterior da história.
CONTENDO O AQUECIMENTO
É preciso parar imediatamente com a aprovação de novas usinas de carvão e campos de exploração de petróleo, no mundo e no Brasil em particular. Em 2035, os países avançados teriam que zerar as emissões de gases de usinas de carvão ou gás e adotar tecnologias como a eólica, solar ou nuclear.
E, em 2040, todas as usinas de carvão restantes no mundo seriam fechadas, ou adaptadas para absorver o carbono que produzem.
A revolução sobre como o mundo se move também precisa ser rápida. Hoje, apenas 5% dos veículos no mundo são elétricos. A agência afirma que, em nove anos, até 2030, esse número teria que saltar para 60%. E, em 2035, a agência propõe o fim da venda de carros movidos a combustíveis fósseis, para que, em 2050, apenas carros com baterias ou movidos a hidrogênio estejam nas ruas e estradas.(g1globo)
Se você acha que tudo isso, mudar o horizonte energético do planeta em tão curto espaço de tempo, vai ser impossível, a Agência Internacional de Energia discorda. No relatório, ela afirma que não vai ser impossível, mas que vai ser só o maior desafio que a humanidade já enfrentou.(g1globo)
NA CONTRAMÃO DA HISTÓRIA
Enquanto o mundo quer chegar na metade do século XXI com ZERO emissão de carbono o Brasil esta voltando para meados do século XX, com governos de direita e extrema-direita incentivando esse tipo de energia: suja, poluidora, concentradora de riqueza, que desconsidera a saúde pública e que coloca o planeta em risco.
A Agencia Internacional de Energia (IEA), em sua resolução de 18 de maio de 2021, soltou um informativo sobre o destino que será impresso no perfil energético do planeta Terra até 2050. O Rio Grande do Sul e o Brasil como um todo esta no caminho oposto de todos os países do mundo.
https://youtu.be/W-DgHQclzgQ
BRASIL até 2016, o pais da energia renovável
A proporção de energia renovável utilizada no Brasil, no entanto, é bastante considerável. No conjunto das fontes energéticas, a sua proporção é maior do que a energia a partir do petróleo e derivados.
Segundo dados de 2019 do EPE, Empresa de Pesquisa Energética, no Brasil, as fontes renováveis de energia alcançaram uma demanda de 46,1% de participação na Matriz Energética, um aumento de 0,6 ponto percentual em relação ao indicador de 2018, segundo o Ministério de Minas e Energia. As fontes de energia renováveis incluem a hidráulica, a eólica, a solar e a bioenergia.
O indicador brasileiro representa três vezes o mundial.
Só a energia solar cresceu 92% e a eólica, 15,5%, fontes que, somadas, contribuíram com 50% do aumento da participação das renováveis na matriz.
O consumo residencial de energia elétrica cresceu 3,5% e o consumo comercial cresceu 4,5%.
O consumo de biocombustíveis líquidos no setor de transportes (etanol e biodiesel) teve crescimento de 11%, chegando a uma participação de 25,1% na energia total do setor, indicador 8 vezes maior que o mundial.(gov)
No indicador de segurança energética, o Brasil que historicamente foi dependente de importações de energia até 2017, em 2018 teve superávit de 1,4% e em 2019 este superávit aumentou para 4,9% (produção primária acima da demanda total).
Os aumentos de 7,6% na produção de petróleo e de 9,5% na produção de gás natural foram determinantes no melhor superávit de energia.(gov)
Os indicadores fazem parte da Resenha Energética Brasileira de 2020, tendo como fonte de dados o Balanço Energético Nacional do ano base 2019 (edição 2020), concluído pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), com a cooperação do Ministério de Minas e Energia e as Empresas e os Agentes do Setor Energético.
já a utilização das energias não renováveis resultou em aproximadamente 37%, enquanto a das energias não renováveis em 43%, distribuído da seguinte forma: etanol, correspondeu a 17,0%, seguido da energia hidráulica, com uma média de 12,0%. Na sequência, 8% da energia consumida teve origem em lenha e carvão vegetal e, finalmente, em lixívia e outras energias renováveis, o que correspondeu a 5,9%.
O que é matriz energética?
Matriz energética é o conjunto de toda as fontes de energia utilizados para atender a demanda energética de uma sociedade. As fontes de energia podem ser renováveis e não renováveis.
Energias renováveis
As energias renováveis provém de recursos naturais, tal como água, vento e sol, a fermentação (álcool) e podem ser reabastecidos, ou renovados, de forma mais ou menos contínua e rápida. Além disso, são pouco poluentes.
As energias não renováveis têm origem na queima de combustíveis fósseis, que demoram milhões de anos para serem formados. São sinônimo de energia suja, pois são altamente poluentes.
Biomassa
A biomassa tem origem na matéria orgânica, tal como o etanol, que é feito a partir do processamento da cana-de-açúcar. Exemplo: Usina São Martinho, em São Paulo.
Energia eólica
A energia eólica tem origem na energia do vento. Exemplo: Usina Eólica de Prainha, localizada no Ceará.
Energia hidráulica
Energia hidráulica tem origem na energia das correntes de água. Exemplo: Usina Hidrelétrica de Itaipu, localizada entre o Brasil e o Paraguai.
Solar: tem origem na luz solar, mediante a utilização de placas solares. Exemplo: Usina Megawatt Solar, em Florianópolis.
Energias não renováveis
Carvão mineral
O carvão mineral tem origem em organismos vivos. Na verdade são restos de seres vivos que morreram e foram sedimentados há milhões de anos atrás. Portanto trata-se de um combustível fóssil. O carvão mineral é uma rocha sedimentar combustível, de cor preta ou marrom, que ocorre em estratos chamados camadas de carvão. As formas mais duras, como o antracito, podem ser consideradas rochas metamórficas devido à posterior exposição à temperatura e pressão elevadas.
É composto basicamente por carbono, enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, além de elementos vestigiais. Quanto maior o teor de carbono, mais puro é considerado o carvão.
O carvão mineral (fóssil) foi formado por restos sedimentados de plantas tropicais e subtropicais, especialmente durante os períodos Carbonífero e Permiano. As alterações climáticas registradas no mundo explicam porque o carvão ocorre em todos os continentes, mesmo na Antártida.
Segundo a visão tradicional, os depósitos carboníferos se formaram de restos de plantas acumuladas em pântanos, que se decompuseram, fazendo surgir as camadas de turfa. A elevação do nível das águas do mar ou o rebaixamento da terra provocaram o afundamento dessas camadas sob sedimentos marinhos, cujo peso comprimiu a turfa, transformando-a, sob elevadas temperaturas e pressão, em carvão. Apenas o carvão de cor marrom (linhitos) têm origem estritamente a partir de plantas (cepa).
O carvão mineral é formado mais precisamente por troncos, raízes, galhos e folhas de árvores gigantes que cresceram há 250-300 milhões de anos em pântanos rasos. Essas partes vegetais, após morrerem, depositaram-se no fundo lodoso e ficaram encobertas. O tempo e a pressão da terra que foi se acumulando sobre o material transformaram-no em uma massa negra homogênea, as jazidas de carvão.
Paulatinamente, a partir da época dos grandes descobrimentos, o carvão mineral foi substituindo a lenha, até então considerada como a principal fonte de energia utilizada pelo homem.
A combustão direta do carvão, para produção de vapor, foi a principal alavanca para o progresso da humanidade em direção à industrialização. As máquinas a vapor, alimentadas pelo carvão, surgiram em meados de 1700 e foram aperfeiçoadas por Watt, que passou a construí-las, comercialmente, em Birmingham, na Inglaterra, de 1774 a 1800. Apesar do fato de as máquinas a vapor terem sofrido grandes melhorias no decorrer do tempo, os princípios básicos, estabelecidos por Watt, permaneceram inalterados. (cepa)
A Terra no período carbonífero
(Fonte: mundopré-histórico)
Período carbonífero
(Fonte: mundopré-histórico)
Paisagem do período Carbonífero
Legend: 1. Sigillaria; 2. Sphenophyllum; 3. Meganeura; 4. Anthropleura
(cockroach); 5. Lepidodenron; 6. Psaronius; 7. Stenopterygius;
8. Calamites; 9. Mariopteris; 10. Bothrodendron; 11. Pteridosperm; 12. Calamites (deceased)
Lepidodendron spp
Though many spectacular plant forms dominated the Carboniferous, most of them disappeared before the end of the Paleozoic. On the left, Neuropteris, a leaf form associated with the cycad-like seed-ferns. On the right, terminal branches from Lepidodendron sternbergii, one of the great scale trees, most of which went extinct in the late Middle Pennsylvanian.(UCMPBERKLEY)
Os fungos foram os responsáveis pelo fim dos depósitos naturais de carvão. Para contar essa história, é importante explicar que há dois tipos de carvão, o vegetal e o carvão mineral como vimos anteriormente.
O carvão vegetal é produzido a partir da queima parcial (carbonização) da madeira e é com esse que preparamos o churrasco. Já o carvão mineral, também é de origem vegetal, mas é um carvão fóssil, formado a partir de restos de plantas que foram depositadas há mais de 300 milhões de anos, no período Carbonífero.
Hoje em dia esses depósitos são encontrados, na forma de carvão mineral, em minas subterrâneas ou a céu aberto.
Para que se transformassem em carvão mineral passaram por um soterramento em meio a um ambiente muito úmido e com poucos fungos decompositores de madeira ou nenhum fungo.
A energia estocada no carvão mineral veio do Sol
O carvão mineral é um dos principais recursos energéticos utilizados desde a revolução industrial, sendo aproveitado até hoje, principalmente, como combustível em indústrias siderúrgicas e na geração de eletricidade em usinas termoelétricas.
No Brasil, em função do grande potencial hídrico, pouco mais de e 7% da matriz energética é gerada em termoelétricas, movidas a carvão. Embora pareça pouco, esta energia é acionada de forma estratégica, principalmente nos períodos de grandes estiagens. E é na região Sul que são encontradas mais de 90% das reservas de carvão mineral do território nacional.
Os fungos
O que os fungos têm a ver com o carvão mineral? A madeira das plantas, tanto aquela que se fossilizou como esta de hoje em dia que usamos como lenha, é composta por moléculas de celulose e lignina.
A enzima celulase refere-se a uma classe de enzimas produzidas essencialmente por fungos, bactérias e protozoários que são encontrados no rúmen de ruminantes e no trato digestivo de termitas ou cupins, que catalisam a hidrólise da celulose. A maioria das espécies de mamíferos tem uma capacidade muito limitada de digerirem sozinhas as fibras dietéticas como a celulose. Em muitos animais herbívoros, como ruminantes, como gado e ovelhas, e fermentadores de intestino grosso como cavalos, as celulases são produzidas por bactérias simbióticas. As celulases endógenas são produzidas por alguns tipos de animais metazoários, como alguns cupins, caramujos e minhocas.
A celulose é um açúcar fácil de ser aproveitado como alimento pelos fungos. Já a lignina é “indigesta”, ou seja, além de ser difícil de decompor, protege a celulose dando resistência à madeira. Os únicos organismos capazes de realizar a difícil tarefa de decompor a lignina são, em sua maioria, os macrofungos conhecidos como orelhas de pau, alguns cogumelos e outros fungos microscópicos. Para isso, esses fungos que quebram a lignina deixando a celulose disponível (chamados lignocelulolíticos) utilizam enzimas especiais, as lignocelulases. Assim como precisamos quebrar a casca dura para comer uma noz, os fungos precisam decompor a lignina para aproveitar a celulose.
A fermentação intestinal é um processo digestivo observado em herbívoros monogástricos, animais com um estômago simples de câmara única. A celulose é digerida com a ajuda de bactérias simbióticas. A fermentação microbiana ocorre nos órgãos digestivos que seguem o intestino delgado: o intestino grosso e o ceco. Exemplos de fermentadores de intestino grosso incluem proboscídeos (elefantes) e grandes ungulados de dedos ímpares, como cavalos e rinocerontes, bem como pequenos animais, como roedores, coelhos e coalas.
Em contraste, a fermentação do intestino anterior é a forma de digestão da celulose observada em ruminantes, como gado que tem um estômago de quatro câmaras, assim como em preguiças, macropodídeos (cangurus), alguns macacos e um pássaro, a cigana (Opisthocomus hoazin nativo da América do Sul).
A celulose é um polímero linear constituído de unidades de glicose ligadas por ligações éter do tipo ß(1-4), que são formadas por meio da liberação de uma molécula de água a partir das hidroxilas dos carbonos 1 e 4 de duas unidades de glicose. A unidade repetitiva do polímero é a celobiose.
Devido à linearidade das cadeias, as moléculas adjacentes formam uma rede de agregados (microfibrilas) insolúveis em água, com comprimento e largura variados. As microfibrilas apresentam regiões cristalinas e amorfas (FENGEL; WEGENER, 1989). As ligações de hidrogênio inter e intramoleculares são responsáveis pela manutenção das regiões cristalinas e tornam a celulose resistente à hidrólise ácida, alcalina ou enzimática (WOOD; SADDLER, 1988; CONVERSE; WARE, 1994). FENGEL e WEGENER (1989) sugeriram que as fibrilas elementares estão separadas umas das outras por uma camada de polioses formando uma estrutura de aproximadamente 25nm envolvidas em uma matriz de lignina. (GAMBARATO, 2010).
Celulose
Lignina
Schematic structural formula for Lignin.
Journal of Biotechnology, 56 (1997)1-24.
(ver tb. SANTOS et alii, 2012)
Há milhares de anos atrás os fungos não conseguiam decompor esta parte da madeira, ou seja, não produziam as enzimas capazes de degradar a lignina. Naquela época, os restos vegetais se depositavam no ambiente e, sem ter quem os degradassem, com o tempo e com o soterramento, sedimentação, presão intensa e temperatura elevada, se transformaram em carvão fóssil. (cientistas)
Os pesquisadores: Dr. David Hibbett da Clark University, EUA, utilizando sequenciamento de DNA de última geração e fósseis de fungos para ajudar na datação, eles conseguiram estimar a época em que alguns fungos começaram a produzir as lignocelulases. (FLOUDAS et alii, 2012, cientistas)
O mais interessante é que eles descobriram que este importante evento evolutivo (surgimento dessas enzimas que digerem a lignina) aconteceu justamente há 360 milhões de anos, período onde os depósitos de madeira passaram a diminuir e, aos poucos, deixaram de existir. Resumindo, a partir do período determinado pelos cientistas (era Paleozoica), os fungos passaram a digerir as plantas sem dar tempo para que fossem soterradas e sedimentadas e se transformassem em carvão fóssil, assim os depósitos deixaram de ser formados.
A descoberta de Hibbett e seus colaboradores foi publicada na famosa revista Science em 2012, mas certamente passará a fazer parte, para sempre, dos conteúdos obrigatórios dos livros de geologia e biologia de todo o mundo.
Embora os fungos tenham sido os responsáveis por tornar o carvão mineral um recurso natural não renovável, é a espécie humana que vem usando indiscriminadamente este recurso energético, o que inclusive está contribuindo rapidamente para a alteração do clima no nosso planeta. A queima das reservas de carvão mineral liberam gases na atmosfera que contribuem para o aquecimento global que, por sua vez, resultará na perda de ambientes naturais e extinção de várias espécies de animais, plantas e fungos, como já vem acontecendo.(cientistas)
A madeira é um grande reservatório de carbono orgânico que é altamente resistente à decomposição, devido em grande parte à presença de lignina.
Os únicos organismos capazes de decomporem substancialmente a lignina são os fungos da podridão branca pertencente ao grupo dos Agaricomycetes, que também contém podridão parda que não tem habilidade de degradar a lignina e espécies de fungos ectomicorrízicos.
Análises comparativas de 31 genomas fúngicos (12 gerados para este estudo) sugerem
que as peroxidases que degradam a lignina se expandiram na linhagem dos fungos levando ao ancestral do
Agaricomicetos, que é reconstruído como uma espécie de podridão branca, e então contraído em paralelo
linhagens levando à podridão parda e espécies micorrízicas.
As análises do relógio molecular sugerem que
a origem da degradação da lignina pode ter coincidido com a queda acentuada na taxa de
sepultamento de carbono orgânico por volta do final do período Carbonífero. (FLOUDAS et alii, 2012).
A lignina é um polímero heterogêneo que fornece força e rigidez à madeira, protege a celulose e a hemicelulose de ataque microbiano, e é o principal precursor de carvão.
Ilustração esquemática da interação da lignina com a celulose e a hemicelulose.
Modelo estrutural de uma microfibrila de celulose. A microfibrila possui regiões de alta cristalinidade entremeadas com glucanos menos organizados. Algumas hemiceluloses podem também ser aprisionadas na microfibrila e ligadas à superfície. (Fonte: Taiz e Zeiger, 2004, NISGOSKI, 2016).
Os estudos genômicos dos fungos decompositores da madeira têm se concentrado em modelos de sistemas fúngicos para podridão branca (em que todos os componentes da parede celular vegetal são degradados), como Phanerochaete crisosporium, e podridão parda (em que a lignina é modificada, mas não degradada de forma apreciável), como Postia placenta e Serpula lacrymans. No entanto, essas espécies representam apenas dois das 18 ordens reconhecidas de Agaricomicetes, dos quais cinco contêm táxons da podridão parda. Para reconstruir a evolução dos mecanismos da decomposição da lignina, fooram analisados 31 genomas fúngicos diversos, incluindo 12 espécies recentemente sequenciadas de Agaricomycotina. Os novos genomas compreendem seis espécies de podridão branca, cinco espécies de podridão parda e um micoparasita, representando nove ordens. Para estimar as relações filogenéticas entre esses táxons, construímos conjuntos de dados usando 71 ou 26 genes de cópia única, com vários critérios de alinhamento e tratamentos para locais de rápida evolução, produzindo matrizes de 10.002 a 34.257 aminoácidos, que foram analisados com máxima verossimilhança (ML) e Métodos Bayesianos. Todos, exceto seis nós, recebem valores de suporte máximos em todas as análises, e o resto é fortemente suportado (bootstrap ≥99% ou probabilidade posterior ≥0,99) em pelo menos três análises. A topologia da árvore é consistente com análises anteriores e resolve quatro linhagens de podridão parda.(cientistas)
Fungos degradadores de madeira
Incêndios em minas de carvão, Pensilvania/EUA
Atualmente, o principal uso da combustão direta do carvão é na geração de eletricidade, por meio de usinas termoelétricas. Essa tecnologia está bem desenvolvida e é economicamente competitiva. (cepa)
Impactos ambientais
Os impactos ambientais das usinas a carvão são grandes, não só pelas emissões atmosféricas, mas também pelo descarte de resíduos sólidos e poluição térmica, além dos riscos inerentes à mineração, como a poluição das águas superficiais e do lençol freático. (cepa)
Este tipo de usina ocupa grandes superfícies, ao redor de 4 km2 por usina, excluindo-se instalações de armazenamento e vias de acesso. A própria infraestrutura dessas usinas, como os corredores para os fios de alta tensão, chaminés, torres de resfriamento, trechos de acesso e de eliminação de resíduos, apresenta altos riscos potenciais ao meio ambiente e aos operários da usina. A melhoria do processo de combustão poderia reduzir as emissões de monóxido de carbono e nitrogênio, a partir da dessulfurização dos gases de combustão ou da utilização de carvão com baixo teor de enxofre. E também o calor residual da usina poderia ser aproveitado nas suas proximidades, para evitar perdas energéticas, como por exemplo: aquecimento de caldeiras, movimentação de motores, etc...(cepa)
Gaseificação do carvão
A gaseificação do carvão é praticada desde a primeira metade do século XIX e tem a finalidade de converter o carvão mineral em combustível sintético de aplicação direta na produção de energia. Existem diversos processos industriais de gaseificação do carvão, e o Brasil já domina essa tecnologia. Os impactos ambientais e riscos aos operários nas usinas são aqueles relacionados à mineração e transporte do minério e, também, aos problemas do processamento, como riscos de incêndio e exposição humana a agentes cancerígenos, e exposição a altas temperaturas.(cepa)
Liquefação do carvão
O carvão, até 1961, era a principal fonte primária mundial de energia, quando foi suplantado pelo petróleo. No entanto, mantém-se até hoje como fonte energética nobre, pois sua conversão produz o combustível sintético líquido que mais se assemelha ao petróleo de ocorrência natural.(cepa)
O processo de liquefação do carvão é bastante recente e visa transformar o carvão, que é encontrado em estado sólido na natureza, em combustível líquido. Nos EUA já existem usinas de liquefação de carvão, no entanto o processo é bastante sofisticado e caro. O Brasil ainda não domina essa tecnologia, embora pesquisas já estejam sendo desenvolvidas nesse sentido.(cepa)
Até a Segunda guerra mundial, o carvão era o combustível mais utilizado no mundo. A descoberta dos combustíveis derivados do petróleo, que permitiu o desenvolvimento dos motores a explosão e abriu maiores perspectivas de velocidade e potência, e o surgimento da energia nuclear, relegaram o carvão a condição de fonte subsidiária de energia. No entanto, a disponibilidade de grandes jazidas de carvão mineral e o baixo custo do carvão vegetal ainda conferem a esse combustível um papel relevante.
Classificação do carvão mineral
Existem quatro tipos principais de carvão mineral conforme seu teor de carbono.
Turfa
Linhito
Hulha
Antracito
Composição e Classificação
Do ponto de vista químico, os carvões caracterizam-se pelo alto teor de carbono, normalmente 55% a 95%. De acordo com esse teor, têm-se, dos tipos menos ricos para os mais ricos em carbono: turfa, linhito, hulha (ou carvão betuminoso) e antracito. Um grau de pureza ainda maior que o do antracito seria o da grafita, mas ela não é combustível.
Esses tipos de carvão constituem a série dos carvões e traduzem o grau de evolução (rank) do processo de transformação da matéria vegetal, ou seja, o grau de carbonificação. Além do rank, é também importante, na classificação dos carvões, o grade, que é a relação entre a matéria orgânica e a matéria inorgânica na camada.
A turfa pode ter de 55% a 60% de carbono; o linhito, de 67% a 78%; a hulha, de 80% a 90%; e o antracito, 96%. O teor de água é alto nas turfas (75%), mas muito menor nos demais carvões (8% a 10%).
O poder calorífico, propriedade fundamental, é inferior a 4.000 kcal (quilocalorias) nos linhitos e turfas, e entre 7.000 e 8.650 kcal nos demais carvões. A turfa tem a característica de permitir claramente a identificação dos restos vegetais.
Tipos e características dos carvões
Assim como uma rocha ígnea é composta de minerais, o carvão é uma rocha sedimentar composta de litótipos e macerais. Os principais litótipos, identificáveis macroscopicamente, são vitrênio, clarênio, durênio e fusênio, que se alternam na forma de lâminas na camada de carvão.
O vitrênio forma finos leitos que terminam em forma de cunha. É o litótipo mais liso e mais brilhante. Forma lâminas normalmente de 3 mm a 5 mm de espessura. O clarênio é menos brilhante que o vitrênio e mostra-se finamente estriado. O durênio ocorre em leitos mais esparsos e tem aparência fosca, com superfície rugosa. É, às vezes, muito rico em esporos. O fusênio é fosco, fibroso, friável, semelhante ao carvão vegetal e é o único litótipo que suja as mãos (no carvão vegetal, todo ele suja as mãos). (cprm, 2013).
Uso do carvão
O uso de um carvão depende de sua qualidade e esta, por sua vez, depende da natureza da matéria vegetal que o formou, do clima e da localização geográfica à época da formação, bem como da evolução geológica da área.(cprm, 2013)
Turfa
A extração da turfa é precedida de drenagem da área, para reduzir sua umidade. Feito isso, ela é extraída e depositada a céu aberto para perder mais umidade ainda. Depois é cortada em blocos e usada como combustível em fornalhas, termoelétricas, obtenção de gás combustível, alcatrão, ceras, parafina, amônia e outras substâncias. É importante também seu uso na reconstituição de solos (turfa agrícola).(cprm, 2013)
Linhito
Os linhitos podem ser de dois tipos, marrom ou preto, cada um deles com várias outras denominações. Eles são usados após secagem ou não, em gasogênios industriais, na obtenção de alcatrão e outros produtos. Por pirólise, pode fornecer ceras, fenóis, parafinas, olefinas etc. A cinza resultante de sua combustão pode ser aproveitada para a produção de cimento pozolânico e de cerâmicas.
Hulha
A hulha tem dois usos principais e com base neles é dividida em carvão-vapor ou carvão energético – o mais pobre e com maior teor de cinzas, usado diretamente em fornos, principalmente em usinas termoelétricas – e em carvão metalúrgico, o mais nobre, passível de ser transformado em coque (por isso chamado também de carvão coqueificável).(cprm, 2013)
Coque
O coque é um material obtido por aquecimento da hulha em ambiente fechado, sem combustão, resultando numa substancia altamente porosa, leve, física e quimicamente heterogênea, de brilho metálico característico, usada como combustível na metalurgia (altos-fornos). Sua qualidade depende muito da qualidade do carvão que o originou.
A coqueificação é um processo químico no qual ocorre uma divisão das moléculas orgânicas complexas que constituem o carvão mineral, produzindo gases e compostos orgânicos sólidos e líquidos de moléculas menores, além de um resíduo carbonáceo relativamente não volátil: o coque.
Ferro gusa
A finalidade do coque é dar suporte mecânico à carga de minério de ferro, calcário e outros minerais, permitindo a percolação dos gases quentes, além, é claro, de fornecer calor. Quando o coque queima, seu carbono capta oxigênio da hematita (o minério de ferro constituído de óxido de ferro), formando monóxido de carbono, gás carbônico, água e outras substâncias; enquanto o ferro fica livre e funde, formando a gusa.
Outro importante produto obtido a partir da hulha é o alcatrão, uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos. Embora ele possa ser obtido também do linhito, é a hulha sua mais importante fonte natural.
Mais de 200 hidrocarbonetos aromáticos podem ser dela obtidos, e uma tonelada de hulha fornece de 30 a 50 kg de alcatrão.
Na coqueificação, a hulha é aquecida a temperaturas entre 850 ºC e 1.100 ºC.
O material que se separa na forma de gases é resfriado e se transforma em licor amoniacal e em alcatrão. O produto é então purificado por sucessivas decantações, que removem a água e os sólidos residuais. O alcatrão possui normalmente até 5% de umidade e 1% de sólidos suspensos.
O antracito é usado como combustível, com a grande vantagem sobre os demais de emitir muita pouca fuligem. Queima facilmente, mas devagar e com chama quase invisível, sendo o mais indicado para uso doméstico. É usado também para fabricação de filtros de água.
Carvão no Brasil
O carvão brasileiro ocorre em coberturas plataformais Fanerozóicas da Bacia do Paraná (Dardenne e Schobbenhaus, 2001).
BACIA DO PARANÁ
Mapa geológico simplificado da Bacia do Paraná e sua abrangência no Brasil, Uruguai, Argentina e Paraguai (modificado de Milani, 2004).
(UNESP, Geociências, v. 37, n. 1, p. 3 - 19, 2018)
Formação da Bacia sedimentar
https://youtu.be/xebmMzQF41I
Mapa da Bacia Sedimentar do Paraná: contorno estrutural (profundidade) do embasamento cristalino e principais estruturas anticlinais (arcos).
Fonte: FRANCO et al., 2008. (researchegate)
Localização da Bacia do Paraná e do Aquífero Guaraní
(ecoa)
As camadas de carvão de idade Permiana pertencentes à Formação Rio Bonito do Grupo Guatá (Supergrupo Tubarão) contêm as jazidas conhecidas de carvão nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná (Fig. XI.1).
Nove destas jazidas são de maior importância, a saber: Sul-Catarinense (SC), Santa Terezinha, Morungava–Chico Lomã, Charqueadas, Leão, Iruí, Capané e Candiota (RS) e Figueira–Sapopema (PR). As jazidas de Capané, Iruí, Leão e Charqueadas, no Rio Grande do Sul, e outras menores, estão na bacia do rio Jacuí, e por isso são denominadas de jazidas do Baixo Jacuí.
O Brasil dispõe de vastas reservas de combustíveis fósseis. Segundo o BEN – Balanço Energético Nacional (Fig. XI.2), o carvão participa com 50%, a energia nuclear com 26%, o petróleo com 10%, os folhelhos betuminosos com 10%, o gás natural com 3% e a turfa com 1%.
Nos períodos Carbonífero e Permiano no continente Gondwana no sul do Brasil, predominou a flora Gangamopteris, Glossopteris, responsável pela formação do carvão brasileiro, em período inter e pós-glacial, acumulado em bacia de relativa estabilidade cuja história geológica acabou por formar rochas combustíveis apropriadas ao aproveitamento energético.
Tais características (flora e condicionamento da bacia) explicam as diferenças existentes entre os carvões de distintas bacias e diferentes histórias geológicas dos jazimentos mundiais. Por exemplo, a maioria das bacias carboníferas da América do Sul é de idade terciária, produto da evolução da flora que originou o carvão, da influência térmica e da história orogênica dos Andes. A Bacia do Paraná é do tipo intracratônica, caracterizada pela relativa estabilidade tectônica, sujeita a movimentos epirogênicos lentos e de pequena amplitude. No seu formato geral, distribuído em mais de 1,7 milhão de quilômetros quadrados (Brasil, Paraguai, Argentina, Uruguai), pode ser considerada como possuindo margem do tipo rampa, isto é, com pequenas declividades no sentido do fundo da bacia.
A conseqüência é que os estratos sedimentares tendem a possuir pequenas espessuras em relação à sua distribuição em área, incluídas as camadas de carvão.
A subsidência (afundamento abrupto ou gradativo da superfície da terra, com pouco ou nenhum movimento horizontal) pouco pronunciada propicia camadas de carvão verticalmente heterogêneas, pouco espessas e com baixa concentração de matéria orgânica (ὄρος, óros, mountanha + γένεσις, génesis, criação, origem: qualquer movimento na crosta terrestre que da origem a montanhas), comparativamente a outras bacias, particularmente às de regiões orogênicas do Hemisfério Norte, e também com outras jazidas em bacias gondwânicas na África Meridional, Austrália e Índia.
Mecanismos orogênicos (WP)
Os sedimentos da Bacia do Paraná não sofreram dobramentos regionais após sua deposição, sendo sua conformação atual essencialmente originada por falhamentos e dobramentos de pequeno porte associados, além de basculamentos de pequena amplitude que movimentaram rochas pré-gondwânicas durante e após a deposição de rochas sedimentares. Na Jazida sul-catarinense encontram-se estruturas adiastróficas, do tipo falhas de crescimento, de pequenos rejeitos que diminuem em profundidade e se anulam quando o plano de falha se horizontaliza.
A avaliação geológico-econômica de camadas e jazidas
de carvão mineral (Gomes, 2002) é feita em dois grupos de
parâmetros: os geométricos e os de qualidade físico-química.
Na geometria incluem-se espessuras, coberturas, extensão
em área, encaixantes próximas, padrão estrutural, entre
outros. Na qualidade físico-química tem-se o “rank” (ou grau de evolução) e a “grade”. O grau de evolução nas séries
naturais de linhitos a antracitos é estudado por medidas do
matérial volátil, poder calorífico e reflectância das vitrinitas.
No Brasil, o alto teor de cinzas bem como a composição
petrográfica (impregnação das vitrinitas por material lipídico)
induzem distorções nos resultados e dificuldades na
comparação entre os carvões brasileiros e os de outros países.
Apesar desta limitação, pode-se dizer que os carvões variam
pelo “rank” num sentido geral de sudoeste para nordeste, de
Betuminoso de Alto Volátil C (Candiota) até Betuminoso de
Alto Volátil A (Sul-Catarinense).
Localmente, encontram-se carvões antracitosos, por efeito
do aquecimento de intrusões básicas próximas (derrames de
basaltos, diques de riolitos), como na área do Montanhão, na
Jazida Sul-Catarinense. Os termos de classificação são os da
American Society for Testing and Materials (ASTM), os mais
utilizados internacionalmente.
Tendo-se em conta que a
profundidade de soterramento e o tempo de atuação da
temperatura decorrente são insuficientes para terem
determinado o atual estágio de evolução dos carvões
brasileiros, com os gradientes geotérmicos hoje existentes,
pode-se afirmar que as nossas camadas de carvão estiveram
submetidas a temperaturas mais altas no passado geológico.
Também se pode supor, com alguma segurança, que tais
temperaturas estiveram relacionadas aos derrames de rochas
vulcânicas Serra Geral onde fluxos de calor muito intenso
estiveram ativos a partir das grandes geoclases (fraturas na crosta terrestre) que ocorreram nos períodos
Jurássico e Cretáceo.
Usa-se o termo “grade” para designar, genericamente, as
relações matéria orgânica/matéria inorgânica numa camada
de carvão, bem como as características da matéria inorgânica
presente.
A lavabilidade é o parâmetro mais importante do
“grade” dos carvões, expressando as possibilidades de
separação entre matéria orgânica e matéria inorgânica por
meio de beneficiamento (lavadores, jigs, meio-denso, centrifugadores).
A matéria inorgânica é representada, basicamente,
pelos teores de cinzas e de enxofre.
As camadas de carvão no Brasil caracterizam-se pela
heterogeneidade na estrutura vertical e horizontal. Existem
variações no perfil de cada camada, intercalando-se leitos
mais ou menos ricos em matéria orgânica (principalmente
vitrênio) com outros com pouca ou nenhuma matéria orgânica
(siltitos, argilitos).
Estas variações também são marcantes de
camada a camada, dentro da mesma jazida, e de jazida para
jazida, na medida das camadas que aí ocorrem; e dentro da
mesma camada, também no sentido horizontal, quando são
notáveis variações laterais graduais. Outra generalização que
pode ser feita é a que se refere ao conteúdo, quase sempre
alto, de matéria inorgânica em nossos carvões. Tal observação
se deve tanto à heterogeneidade vertical quanto à íntima
associação, a nível microscópico, da matéria orgânica e
inorgânica em muitos leitos e camadas de carvão.
Alem da evolução geotectônica da Bacia do Paraná, como fator
geológico primário, muitos fatores locais atuaram e foram
determinantes para as variações encontradas.
Sob o ponto de vista dos sistemas deposicionais, as camadas
de carvão foram depositadas em ambiente de lagunas, atrás
de barreiras, numa costa dominada por ondas com influência
das marés.
Os teores de enxofre altos em muitas camadas
foram propiciados pela ingressão de águas marinhas nas
turfeiras, por rompimento ou destruição das barreiras. Algumas
camadas e leitos de carvão foram depositados em planícies
deltaicas ou aluviais, ou mesmo em leques aluviais, e são de
importância secundária.
Os conhecimentos petrográficos acumulados pelas equipes
da Fundação de Ciências Tecnológicas do Rio Grande do Sul,
CIENTEC e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
UFRGS sobre nossos carvões identificam-nos como Carvões
Húmicos, oriundos de material lenho-celulósico (vegetais
superiores), em que o grupo de macerais da vitrinita é o
predominante.
Entretanto, são identificados conteúdos
importantes de macerais do grupo da inertinita, entre 20% e
30% na maioria das amostras, mas ultrapassando os 50% em
alguns casos. Esta é uma característica que os carvões
gondwânicos de todos os continentes atuais também
apresentam com freqüência. Mais específicos são os teores
relativamente altos do grupo da exinita, especialmente alginita,
em diversas camadas, o que significa uma tendência ao fácies
sapropélico, isto é, com matéria orgânica plantônica
depositada e preservada em quantidades significativas em
algumas turfeiras originais.
Parâmetros de Rank usados nas Classificações dos Carvões
De acordo com Gomes (op. cit.), carvões se formam a
partir do soterramento continuado de vegetais superiores e
de resíduos vegetais terrestres (troncos, galhos, arbustos,
folhas, sementes, polens, celulose) cuja deposição, ao longo
do tempo geológico (milhões de anos), sofreu diagênese e
compactação na bacia sedimentar, transformações devidas a
pressões e temperaturas, concentrando carbono e hidrogênio
sob a forma de rochas estratificadas. Após milhões de anos
os jazimentos carbonosos podem aflorar à superfície ou
situarem-se a profundidades médias (100–200 m) e elevadas
(300–600 m).
Quanto à origem vegetal, o carvão é dito húmico quando
formado a partir de vegetais superiores de natureza continental
ou paludal, ou sapropélico se relacionado a algas marinhas
(Fig. XI.14). A principal distinção entre os petróleos, os
folhelhos betuminosos e os carvões deve-se à origem: os
primeiros são combustíveis formados a partir de organismos
inferiores, sobretudo aquáticos (plâncton) cuja matéria
orgânica com alto teor em gordura e proteínas sofreu a
betuminização; enquanto os carvões húmicos são constituídos
essencialmente por vegetais terrestres superiores, com alto
teor de hidratos de carbono (Fig. XI.15).
Constituintes do
Carvão conforme Ferreira, 1980
Os carvões húmicos brasileiros, de idade Permiana (280
Ma), formaram-se da biomassa de florestas e arbustos (tecidos
lenhosos, celulose, esporos, ceras, resinas, géis, algas,
betumes e hidrocarbonetos) em um ambiente costeiro formado
por deltas e lagunas em clima sazonal e temperado.
Segundo Guerra-Sommer et al. 1980 (apud Menegat et al.
1998), as principais formadoras do carvão brasileiro foram:
licófitas (Brasilodendron pedroanun), esfenófitas (PhylloTheca
indica), gimnospermas (Glossopteris indica, Rufloria
Gondwanensis e Buridia isophylla), filiníceas (Asterotheca Sp)
e coníferas primitivas que habitavam regiões mais altas e
secas.
Ao tempo do Continente Gondwana (660–65 Ma), a flora
primitiva e as rápidas variações do clima (geleiras e clima
temperado) resultaram em rochas bandadas (varvitos e
ritmitos) do Grupo Itararé do Super Grupo Tubarão (permocarbonífero).
No Permiano (290–250 Ma) um clima mais quente
resultou em florestas de pteridófitas submetidas a freqüentes
inundações das turfeiras pelo mar, em ciclos de tempestades
que causavam arrombamento nas barreiras arenosas,
promoviam a destruição das proto-camadas de carvão e a
deposição de areias, siltes e argilas, mesclando matéria
inorgânica com matéria carbonosa.
Estas freqüentes
intercalações formaram, após diagênese, os carvões da Bacia
do Paraná.
Algumas destas camadas de carvão melhoraram no “rank”
(grau de evolução de um Carvão) devido à influência térmica
de lavas basálticas sobre o carvão formado, no Atlantiano
(140–65 Ma), por ocasião da abertura do Oceano Atlântico.
Parte das camadas de carvão de Santa Catarina são
coqueificáveis e já produziram fração metalúrgica para a
siderurgia nacional. Hoje as carboníferas catarinenses só
produzem carvão da fração energética (CE – 4.500 kcal/kg) e
pouco carvão industrial.
No Rio Grande do Sul, a jazida de
Morungava–Chico Lomã–Santa Teresinha conta com carvão
metalúrgico subterrâneo, mas ainda não está em produção.
As minas sul-riograndenses apenas produzem carvão
energético (CE – 3.100, CE – 3.300, CE – 4.200, CE – 4.500,
CE – 4.700 e CE – 5.200 kcal/kg), pois os carvões das jazidas
de Candiota, Capané, Iruí, Leão e Charqueadas não apresentam
FSI adequado.
As minas paranaenses (da Carbonífera Cambuí)
produzem carvão energético (CE – 6.000 Kcal/kg) nas jazidas
de Figueira e Telêmaco Borba.
A diferença entre carvão energético (carvão vapor) e
metalúrgico (carvão coque) é feita por análises físico-químicas
e ensaios-padrão das amostras (Fig. XI.16). Segundo a CIENTEC
(Fundação de Ciências e Tecnologia–RS), “a classificação de
um carvão é fator importante, quer para sua interpretação, quer para sua comercialização, podendo ser considerada sob
numerosos aspectos: geológica ou química, científica ou
prática, regional ou internacional. Para realizá-la, indispensável
se torna definir previamente os parâmetros que foram
escolhidos para elaborar determinada classificação. A seleção
de parâmetros implica inicialmente em escolha e, em seguida,
em uma hierarquia entre os caracteres selecionados”.
Historia da descoberta
Segundo relatorio da CPRM de 2003 a primeira descoberta de carvão data de 1795, realizada pelo soldado português Vicente Wenceslau Gomes de Carvalho, conhecedor do carvão de pedra por ser ferreiro de profissão. A descoberta se deu na localidade de Curral Alto, na Estância do Leão (hoje município de Minas do Leão), no estado do Rio Grande do Sul. Também é desta época a descoberta do carvão mineral em Hulha Negra, próximo à cidade de Bagé, RS. Todavia Gomes (1998) tem outra versão para essa descoberta.
Segundo Gomes (1998), a história do carão fóssil no Brasil teve início em 1795 com a descoberta, por técnicos ingleses, que construíam ferrovias na região do baixo Jacui, Rio Grande do Sul, da ocorrência deste recurso. Em 1801 houve a primeira notícia sobre a existência de carvão na região de Candiota, próximo à fronteira com o Uruguai, também a partir dos ingleses. A mineração de carvão na região foi iniciada na segunda metade do século passado, ainda por trabalhadores ingleses, alguns dos quais migraram para a região do baixo Jacui. O imperador D. Pedro II visitou o Rio Grande do Sul e inaugurou uma mina de carvão em Arroio dos Ratos, que foi denominada de Princesa Isabel. A mineração de carvão durante décadas foi intermitente e primitiva, somente passando a adquirir estatura de uma indústria moderna a partir da Segunda Guerra Mundial, ainda que em ritmo lento e cheio de altos e baixos. Desde então, até 1990, a primazia em termos de volume de produção, número e mecanização de minas, trabalhadores empregados e valores econômicos foi da região sul-catarinense. Quando da desregulamentação, com desobrigação de compra de carvão metalúrgico nacional pelas siderúrgicas de alto-forno integradas, a mineração catarinense sofreu drástica queda. Apenas recentemente ocorreu alguma recuperação, com a elevação dos preços e o maior consumo de carvão no complexo termoelétrico de Tubarão-SC.
O Brasil possui reservas de turfa, linhito e hulha. A hulha totaliza 32 bilhões de toneladas de reservas e está sobretudo no Rio Grande do Sul (89,25% do total), vindo a seguir Santa Catarina (10,41%). Reservas muito menores são conhecidas no Paraná (0,32%) e em São Paulo (0,002%). Nosso país está em 10º lugar em termos de reservas, com 1% do total mundial.(cprm, 2013).
Mapa mostrando as localizações das principais minas de carvão no RS.
Mercado consumidor
CGTEE - Usina Termelétrica São Jerônimo
DECORITE - Indústria cerâmica
(Fonte: jazida do leão)
Mina de Butá. Cidade de poeira e carvão
Segundo notícias da imprensa, o local onde a Copelmi pretende instalar a Mina Guaíba é ocupado pela área de maior produção de arroz orgânico da América Latina. O funcionamento da mina pode atrapalhar a produção de arroz?
Paulo Brack - A vida dos assentados e demais moradores da área de produção de arroz depende de um ambiente com qualidade ambiental e sem riscos. O atual assentamento, criado em 2007 pelo Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária - Incra, contempla 72 famílias, distribuídas numa área de quase mil hectares. Cerca de 3/4 das famílias se dedicam ao cultivo de arroz orgânico e agroecológico e outras culturas. Trata-se de um dos centros de maior produção de arroz orgânico da América Latina. Parte dos assentados planta e comercializa hortaliças, frutas e outros produtos nas feiras orgânicas da capital.
A água é um recurso fundamental à orizicultura, à agricultura e ao abastecimento humano e animal. O projeto Mina Guaíba alteraria profundamente o curso de dois arroios e causaria o rebaixamento do lençol freático em muitas dezenas de metros, contaminando irremediavelmente aquíferos e cursos de água adjacentes. A poeira do carvão, a ser retirado, transportado e moído, e as consequentes águas ácidas com metais pesados tóxicos (cádmio, chumbo, mercúrio, arsênio etc.) comprometeriam a produção de arroz e qualquer outro cultivo agrícola.
IHU On-Line - Quais são os argumentos daqueles que são favoráveis e daqueles que são contrários a este projeto?
Paulo Brack - O argumento dos que defendem o uso do carvão mineral é o mesmo da economia convencional que teima em não reconhecer a crise ecológica, o que está a nos levar a situações dramáticas já relatadas. Estamos reféns do velho argumento pelo crescimento econômico que não deseja enxergar limites. Vivemos em um ambiente político que, com base na vã e efêmera criação de empregos, abstrai a precaução e os limites necessários.
Para piorar a situação, foi aprovada a Lei Estadual 15.047/2017, que criou, sem discussão com a sociedade, a Política Estadual do Carvão Mineral e o Polo Carboquímico do Rio Grande do Sul. A Lei prevê incentivos fiscais para o uso deste combustível fóssil altamente poluidor. Falam em carvão “limpo” e outras impropriedades. Esse combustível está sendo abandonado em vários países, com destaque a 20 países que fazem parte da Aliança para o Abandono do Carvão, até 2030, que incluem, por exemplo, Bélgica, Canadá, Dinamarca, França, Holanda, Itália, México, Portugal, Reino Unido e Suíça. A Alemanha se comprometeu a fechar as últimas termoelétricas a carvão em 2038. Cabe destacar que o Secretário geral da ONU, António Guterres, afirmou que não é possível o planeta manter um futuro baseado em combustíveis de origem fóssil, assinalando que “em 2016, foram investidos US$ 825 bilhões em combustíveis de origem fóssil e setores de alta emissão de gases do efeito estufa, mas essas emissões são as que provocaram efeitos catastróficos no planeta”.
Os defensores do carvão, hoje, talvez poderiam ser comparados com aqueles que, no Brasil do século XIX, defendiam a manutenção da escravatura para não “quebrar a economia” do país. Importantes setores políticos no parlamento e no legislativo, juntamente com os setores econômicos que os financiam nas campanhas eleitorais, estão nos afundando em um quadro de vergonha internacional. A mina de carvão, pelos seus múltiplos vetores de poluição de grande monta, vai de encontro ao direito ao meio ambiente equilibrado, garantido pelo Art. 225 da Constituição Federal. Possuímos um conjunto grande de fontes de energias alternativas, mais baratas e mais sustentáveis, em especial a energia eólica, a solar e os biocombustíveis não derivados de monoculturas. Além disso, a energia é um bem que deve ser tratado de forma racional, sem o esbanjamento usual, ao gosto do mercado.
IHU On-Line - Como o governo do Estado tem se pronunciado em relação às manifestações contrárias à mina?
Paulo Brack - O governo tem uma Secretaria Estadual de Meio Ambiente que, desde o início do ano, surpreendentemente, incorporou a área de Infraestrutura. Coincidentemente, ou não, a nova configuração imposta pelo governo tem o ex-secretário de Minas e Energia do governo Sartori, Artur Lemos, na chefia da Semai. Tal condição acaba deixando margem à tutela da área ambiental aos interesses econômicos da área do carvão mineral.
Outro sinal negativo foi o governo do Estado ter tomado a iniciativa de derrubar o pedido de liminar, de parte das entidades Instituto Gaúcho de Estudos Ambientais - Ingá, Agapan e União pela Vida - UPV, que impedia a audiência pública em Charqueadas, o que deixa com muita dúvida quanto à necessidade de isenção para manter um ambiente técnico livre de ingerências políticas para o processo de licenciamento ambiental.
Temos que estar vigilantes, denunciando o conflito de interesses entre a infraestrutura inviável, fomentada por setores do governo, e a área ambiental, que necessita independência! (Instituto Humanitas Unisinos, 2019).
Recursos fósseis (cprm, 2003)
Somente a Jazida de Candiota (RS) possui 38% de todo o carvão nacional. Como se trata de um carvão de qualidade inferior, é utilizado apenas na geração de energia termoelétrica e no próprio local da jazida.(cprm, 2013)
A crise do petróleo, desencadeada na década de 1970 pelo grande aumento do preço internacional do produto, levou o governo brasileiro a criar o Plano de Mobilização Energética, com uma intensa pesquisa para descobrir novas reservas de carvão. O Serviço Geológico do Brasil teve papel de destaque nesse programa, através de trabalhos efetuados no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina, que aumentaram em muito as reservas de carvão mineral até então conhecidas. Foram executados mais de 3 mil furos de sonda, totalizando 711.700 metros, entre 1970 e 1986 (principalmente entre 1978 e 1983)(cprm, 2013).
Carvão de boa qualidade, adequado para uso em metalurgia e em grande volume (sete bilhões de toneladas), foi então descoberto em diversas jazidas no Rio Grande do Sul (Morungava, Chico Lomã, Santa Teresinha), mas em profundidades relativamente grandes (até 1.200 m), o que inviabilizou até agora seu aproveitamento. Essas reservas devem ser classificadas, porém, não como antieconômicas, e sim como subeconômicas, porque seu aproveitamento pode se mostrar viável com a adoção de uma política governamental que priorize o aproveitamento dessa fonte energética ou caso haja mudanças significativas na economia internacional que voltem a elevar muito o preço do petróleo, por exemplo.(cprm, 2013)
A produção de carvão mineral bruto no Brasil foi de 13,6 milhões de toneladas em 2007, quinto ano consecutivo de aumento. Santa Catarina produziu 8,7 Mt (milhões de toneladas); Rio Grande do Sul, 4,5 Mt; e Paraná, 0,4 Mt. Vê-se, portanto, que, embora as reservas do Rio Grande do Sul sejam muito maiores que as de Santa Catarina, sua produção é menor.
Em 2011, o carvão respondeu por apenas 5,6% da energia consumida no Brasil, sendo o petróleo a principal fonte (38,6%). Mas ele é uma importante fonte estratégica, que pode ser acionada quando, por exemplo, os níveis de água das barragens estiverem muito baixos, reduzindo excessivamente a oferta de energia hidroelétrica. Isso aconteceu em 2013, quando foram reativadas várias usinas termoelétricas então paralisadas, mantendo assim a oferta necessária, ainda que a um custo maior.(cprm, 2013)
https://youtu.be/QEa36qNo86E
A RIQUEZA DAS NAÇÕES GERA A POBREZA NO MUNDO ATUAL
https://youtu.be/e1Uw-kvuddk
O MUNDO SEM PETRÓLEO
https://youtu.be/4r4Wsj9BXMA
FORMAÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS DE CARVÃO
A) Uma turfeira, ambiente alagadiço onde está ocorrendo acumulação de matéria orgânica (notar a cor preta do solo). Serra do Espinhaço, Diamantina (MG), Campus JK/UFVJM (UTM23S, 652.170E, 7.986.530N, WGS84). B) Amostra de antracito, proveniente de Criciúma (SC). Fotos do autor.
Composição química média e potencial calorífico aproximado dos diferentes tipos de carvão mineral. Fonte: Cano (2009).(KUCHEMBECKER, 2018)
Turfa
A turfa é um material de origem vegetal, parcialmente decomposto, encontrado em camadas, geralmente em regiões pantanosas e também sob montanhas (turfa de altitude). É formada principalmente por Sphagnum (esfagno, grupo de musgos) e Hypnum, mas também de juncos, árvores etc.
Sphagnum moss structures and soil pore sizes. (a) Sphagnum lawn with visible bleaching due to desiccation of the capitula (in the German language Sphagnum is also referred to as "Bleichmoos", which translates as "bleaching moss"), (a, b) images of Sphagnum cuspidatum H. Klinggr. to exemplify the (b) sampled and slightly spread out individuals with visible inter-connectedness of branches, (c) close-up of the capitulum with pending branches and leaves, and (d) scanning electroscope microscopy image of Sphagnum leaves on a branch with visible dark circles as the opening to the hyaline cells (courtesy of Reuven Simhayov). Right panel: drawing of Sphagnum magellanicum (courtesy of Bent Johnsen. ©Department of Biology, University of Copenhagen) with (e) individual plant, (f) branch surface with skeletal structure in green, (g) branch with leaves, (h) cross section of a leaf with large hyaline cells, and (i) individual leaf.
Esquema de uma plantas de Sphagnum. A planta Sphagnum consiste de um talo constituido de um caulídio, filídio, capítulo (onde ocorre a fecundação da oosfera pelo anterozoide) e esporófito durante a reprodução. No detalhe é mostrada a rede conectada de células fotossintéticas clorofiladas e células hialinas que geralmente são preenchidas com água para manter o status hídrico da planta. As células hialinas que ocorrem ao longo da haste (não mostradas) contribuem para o transporte ectoídrico de água. (WESTON, TIMM and WALKER, 2014).
Folhas (sh)
Folhas de esfagno e suas caracteristicas.
(cpbr)
Anbiente típico onde se encontram os musgos.
Sphagnum moss diversity at Marcell Experimental Station (MN, USA). Left: Example representation of hummock and hollow microtopographical features within an ombrotrophic bog. Right: Subset of species and phenotypic diversity present at this site.
Turfeiras no mundo
Estoque de carbono pelas turfeiras (ccst)
BRASIL
A turfa é utilizada há centenas de anos, principalmente em países do Hemisfério Norte, como um insumo energético (atendendo indústrias e pequenas centrais termelétricas) ou agrícola (substratos à formação de mudas e melhorador de solos). Em países de clima tropical, sua utilização é bem mais recente. No caso particular do Brasil, o uso da turfa deve ser entendido à luz das alterações ocorridas na matriz energética ao longo da primeira metade do século XX, época em que o petróleo e o carvão mineral importados dominavam o cenário energético. O advento da 2ª Guerra parcialmente interrompe o fornecimento destes combustíveis, o que propiciou à Estrada de Ferro Central do Brasil, sem as formalidades exigidas pelo Código de Minas, autorização para alimentar suas locomotivas com o minério proveniente de turfeiras situadas no Vale do Paraíba, região que unia as duas principais cidades do país, São Paulo e Rio de Janeiro, e já mostrava grande desenvolvimento industrial; algumas fábricas destas duas cidades já a utilizavam, também, como substituto da lenha. Constituem estes os primeiros registros do uso sistemático, embora efêmero, da turfa no Brasil. Entretanto, terminada a guerra e restabelecido o fornecimento do carvão e petróleo, a turfa foi abandonada como alternativa energética. (FRANCHI et alii, 2006).
Ainda no contexto da crise energética dos anos 70, o interesse pela turfa foi intensificado em todo o mundo em vista à sua ampla disponibilidade e baixo custo de produção. No Brasil, destaca-se o trabalho desenvolvido pelo Departamento Nacional da Produção Mineral (DNPM), através da Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais (CPRM), o atual Serviço Geológico Nacional, que culminou com a descoberta de inúmeras turfeiras, fruto de vários projetos de prospecção regional mormente nas faixas litorâneas: Região Sul, Sudeste, Centro Oeste, Região do Alto São Francisco, Faixa Costeira da Bahia e Sergipe, Nordeste Oriental (AL, PE, PB, RN) e Nordeste Setentrional (MA, PI, CE). (FRANCHI et alii, 2006)
Foram dispendidos, também, algum esforço no âmbito estadual, destacando estudos no Estado de São Paulo através da CESP, Companhia Energética de São Paulo e IPT, Instituto de Pesquisas Tecnológicas. Duas das ocorrências caracterizadas à época alcançaram o estágio produtivo na década seguinte: a turfeira de Eugênio de Melo, situada na Bacia de Taubaté, município de São José dos Campos (SP), operada pela CESP prevendo a geração de energia termelétrica numa futura usina a ser construída, e a turfeira de Balneário Arroio do Silva, município de Araranguá (SC), que fornecia combustível aos fornos cerâmicos da CECRISA, Cerâmica Criciúma SA.
A utilização da turfa no Brasil, e suas oscilações, estiveram historicamente vinculadas às alterações havidas na matriz energética do país a partir da primeira metade do século XX. Interesse institucional mais pronunciado ocorreu apenas com os choques na oferta mundial do petróleo dos anos 70. Assim, os programas brasileiros de prospecção mineral foram conduzidos em períodos específicos, concentrando-se principalmente ao longo da ampla faixa litorânea do país. Os conceitos presentes nas diversas classificações existentes para as turfeiras foram tentativamente reunidos de modo a agrupar estes depósitos segundo dois critérios principais: um ecológico, englobando turfeiras ombrotróficas e minerotróficas, e outro geológico, envolvendo a associação destes depósitos a ambientes deltaicos, fluviais e estuarinos. (FRANCHI et alii, 2006)
Os depósitos brasileiros foram divididos em litorâneos, que encerram a sua grande maioria em função do direcionamento dado àqueles programas prospectivos, e interiores, associados a cursos meandrantes de importantes rios de planalto. Salvo exceções como o Estado de São Paulo, o histórico da descoberta das turfeiras interiores nem sempre se vinculou a propósito específico mas, em muitos casos, decorreu da busca de outros bens minerais, principalmente aqueles de uso imediato na construção civil (areia, argila etc), para atender as necessidades crescentes da ocupação humana. Tais substâncias minerais ocorrem no mesmo ambiente em que se inserem as turfeiras. Considera-se, isto posto, que as reservas do país podem ser substancialmente aumentadas se retomados os trabalhos de prospecção, e que os dados de reservas geológicas aqui apresentados podem estar um tanto distantes de refletir o potencial do país neste recurso. O mercado brasileiro carece de litotipos dotados de homogeneidade florística, à semelhança daqueles originados nos depósitos ombrotróficos do Hemisfério Norte. A pequena produção anual do país (cerca de 145.000m3 ) provém apenas de duas unidades produtivas que operam de acordo com a legislação mineral. Produção subsidiária ocorre como subproduto da extração de outros bens minerais que ocorrem no mesmo ambiente geológico das turfeiras.(FRANCHI et alii, 2006)
Sob condições geológicas adequadas, transformam-se em carvão, através de emanações de metano vindo das regiões mais profundas do depósito e da preservação em ambiente anóxico (pântanos e charcos). Por ser inflamável, é utilizada como combustível para aquecimento doméstico. A sua composição é definida como substâncias húmicas (Ácido Húmico, Ácido fúlvico e Humina) e Substâncias não-húmicas. Substâncias Húmicas possuem estrutura química não bem definida, sabe-se que possuem sítios de adsorção compostos por grupos ácidos carboxílicos ,cetona, hidroxilas fenólicas e alcoólicas. Já a Substância não-húmica é composta por estruturas bem definidas, como lignina, proteínas, etc. Por conter na sua estrutura estes grupos funcionais, é utilizada como adsorvente de vários metais pesados presentes em ambientes aquáticos e em solos, onde complexam esses metais, contribuindo para o equilíbrio do meio ambiente. Na formação do carvão mineral, a turfa é a fase (e tipo de carvão mineral) menos rica em carbono (cerca de 50 à 60%). A turfa, como outros materiais, vem sendo estudada para a biorremediação por ser um material de baixo custo e boa disponibilidade. Só em Sergipe, menor estado do Brasil, há uma grande reserva de turfeira, como também em outros países, como Canadá e Israel. Em processos de remediação, utilizam o carvão ativado, visto que em comparação com a turfa é um material ainda caro relativamente para que seja usado nas indústrias que lançam seus efluentes em mananciais.É formada pela deposição e decomposição de filídeos de esfagnos, com o depósito de materiais orgânicos sob o solo formando os organossolos.
O ecossistema das turfeiras é o sumidouro de carbono mais eficiente do planeta, por manter um equilíbrio entre a absorção de dióxido de carbono pelas plantas comuns nesses locais e a emissão de dióxido de carbono, naturalmente liberado pela turfa.
Solo de Turfa (turfeira) East Frisia, Alemanha
Peat gatherers at Westhay, Somerset Levels in 1905.
(Fonte: Alexander Eric Hasse (1875 - 1935) (WP)
Turfeira em Lewis, Escócia
(Fonte: Wojsyl, WP)
Estes solos apresentam alta concentração de carbono nos 40 cm superficiais quando não estão em contato lítico. São comumente encontrados em áreas sedimentares de várzeas, o qual dificulta a decomposição do material orgânico em função da saturação por água. Além da água as baixas temperaturas, acidez e toxinas orgânicas, influenciam na decomposição e consequentemente na formação das turfas. As turfeiras são habitats naturais de elevado valor biológico que ocorrem em áreas geográficas de vários tamanhos, por vezes muito pequenas, que oferece condições constantes ou cíclicas às espécies que constituem a biogénese, estas podem ser encontradas em serras de maior altitude que tenham como características estarem permanentemente encharcadas ou ocorrências de diversos fenómenos em terrenos elevados. Pois são formações relíquias de períodos climáticos passados, de clima mais frio.
Praticamente todo o musgo de turfa vendido nos Estados Unidos vem dos vastos pântanos de musgo esfagno do Canadá. Freqüentemente misturado com um mineral denominado perlita, é altamente valorizado pelos horticultores por sua capacidade de reter umidade e oxigênio sem se tornar encharcado ou pesado. Geralmente é estéril e suprime naturalmente doenças fúngica que pode afetar as mudas, tornando-se uma escolha natural para a germinação da semente.
Turfa na plataforma continental do RS (MARTINS E MARTINS, 2004)
As turfeiras armazenam um terço do carbono do solo do mundo, e sua colheita e uso liberam dióxido de carbono, o principal gás de efeito estufa que impulsiona a mudança climática. O maior risco ambiental das turfeiras é se elas pegarem fogo, o que aconteceu de maneira espetacular em 2015 na Indonésia, em terras desmatadas para plantações. Os incêndios em turfeiras respondem por até 5% das emissões de carbono causadas pelo homem, de acordo com as Nações Unidas, que no ano passado lançou uma iniciativa de conservação de turfeiras.
Para uso em horticultura, a extração de turfa requer a remoção da superfície viva de um pântano para alcançar as camadas parcialmente decompostas abaixo. Ela cresce a apenas (16 inch) 40 centímetros por ano, e sua mineração remove camadas que levam séculos para se desenvolver. A turfa é o melhor sumidouro de carbono vegetativo que temos no planeta, (independent) e acabar com ela jogará de volta para a atmosfera uma grande quantidade de carbono que o próprio planeta não conseguirá recuperar.
Coleta da turfa, usando um aparato de sucção
Espécies de Sphagnum e plantas carnívoras como a Drosera spp em uma turfeira.
Basicamente, a turfa é composta por substâncias húmicas (Ácido Húmico, Ácido fúlvico e Humina) e substâncias não-húmicas. As primeiras se referem a materiais com estrutura química não definida, composta por ácidos carboxílicos, cetonas, hidroxilas fenólicas e alcoólicas. Já a substância não-húmica é composta por estruturas bem definidas, como lignina, proteínas, etc.(comprerural)
Linhito ou Lignito
Devido a seu baixo poder calorífico e alta umidade, lignito é ineficiente para transporte e não é comercializado extensivamente no mercado internacional comparado a outros tipos de carvão. O combustível é geralmente queimado em usinas próximas as minas, como no Vale Latrobe na Austrália e Luminant's Monticello no Texas. Devido a umidade e pouco poder calorífico do lignito, emissões de dióxido de carbono são geralmente muito maiores por megawatt gerado comparado ao carvão preto, com a usina com maior emissão sendo a Hazelwood Power Station, Victoria. A operação de usinas de lignito, particularmente a combinada com mineração a céu aberto, pode ser politicamente controverso devido a preocupações ambientais.
Linhito ou lignito
(Foto: Sánchez, WP)
Vale Latrobe na Austrália
Vale Latrobe na Austrália
Mais de 90 por cento das usinas termoelétricas a carvão dos EUA que são obrigadas a monitorar as águas subterrâneas perto de seus depósitos de cinzas do carvão mostram níveis inseguros de metais tóxicos, representando danos potenciais à água potável, de acordo com um estudo divulgado por grupos ambientais. Os grupos, liderados pelo Projeto de Integridade Ambiental e Earthjustice, disseram que suas descobertas mostram que regulamentações mais rígidas são necessárias para as cinzas de carvão.
Planta industrial de uma usina usando carvão, EUA
Dados tornados públicos por empresas de energia mostraram que das 265 usinas sujeitas a requisitos de monitoramento, 241, ou seja, 91 por cento, mostraram níveis inseguros de um ou mais componentes das cinzas de carvão em águas subterrâneas próximas, quando comparados com os padrões da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), mostram a análise dos dados. O relatório descobriu que 52 por cento dessas plantas tinham níveis inseguros de arsênico (causador de câncer) nas águas subterrâneas próximas, enquanto 60 por cento mostraram níveis inseguros de lítio, que pode causar danos neurológicos.
Usando os próprios dados da indústria, o relatório prova que as usinas de carvão estão envenenando as águas subterrâneas em quase todos os lugares em que operam, mostram os dados. (insurancejournal).
Grupos ambientalistas notificaram a Energy Futures Holdings Corp. e sua subsidiária, Luminant Generation Company, que pretendem processar a empresa por mais de 38.000 violações da Lei do Ar Limpo em duas usinas elétricas a carvão do Texas. O aviso apresentado pelo escritório de advocacia de interesse público Earthjustice tem como alvo a usina de Monticello, localizada no condado de Titus.(ens-news).
Luminant’s Martin Lake coal-fired power plant (Photo TXU)
Luminant’s Monticello coal-fired power plant (Photo Power)
A de produção de energia afirmou que sua subsidiária Luminant planeja fechar as usinas movidas a carvão Big Brown e Sandow, no Texas. Isso aconteceu uma semana depois que a Luminant revelou a decisão de aposentar sua planta de Monticello, que também funciona com carvão. Essas mudanças podem retirar do mercado mais de 4.000 megawatts de carvão da rede elétrica principal do Texas. Os observadores esperavam a aposentadoria do carvão no estado do Texas. No início da semana, a EPA dos EUA do presidente Trump decidiu retirar o Plano de Energia Limpa, que tinha como objetivo reduzir as emissões de dióxido de carbono. A EPA está adotando uma abordagem mais leve às regulamentações em geral, e uma nova versão de supervisão regional da neblina no Texas foi criticada. (passaram a boiada no EUA).
Lago ácido e terreno contaminado deixado pela extração do carvão no Texas/EUA
Hulha ou Carvão betuminoso
A hulha ou carvão betuminoso é um tipo de carvão mineral que contém betume. Dependendo do teor de carbono, o carvão mineral é classificado como linhito, hulha e antracito. É denominado de hulha quando o teor de carbono estiver entre 60 e 80%.
A hulha foi a mola propulsora da indústria do século XIX, durante a chamada revolução industrial, sendo substituída pelo petróleo no século XX. A hulha era o tipo de carvão mineral mais amplamente utilizado na produção de hidrocarbonetos aromáticos, que ocorria através de um processo denominado destilação seca. Tal processo consiste no aquecimento da hulha, resultando em três frações de diferentes estados físicos:
Sólido: carvão coque
Líquido: águas amoniacais e alcatrão de hulha
Gasoso: gás combustível de iluminação: CH4,H2, CO entre outros.(WP)
Antracito
Difere do carvão betuminoso por conter pouco ou nenhum betume, o que faz com que arda com uma chama quase invisível. É o carvão mineral que apresenta o teor de carbono fixo mais alto (92% a 98%) e baixo conteúdo de substâncias voláteis.
Antracito (flickr)
Antracito
(Fonte: Educerva, WP)
Os espécimes mais puros são compostos quase inteiramente por carbono. Possui alto poder calorífico. O antracito é criado por metamorfismo e está associado às rochas metamórficas, da mesma forma que o carvão betuminoso está associado às rochas sedimentares. No leste dos Estados Unidos, as camadas de carvão betuminoso que são mineradas à superfície no planalto de Allengheny (sedimentar) do Kentucky e da Virgínia Ocidental são as mesmas que são mineradas em profundidade nas dobras (metamórficas) dos montes Apalaches, na Pensilvânia. Foi pela primeira vez queimado experimentalmente como combustível em 11 de fevereiro de 1808 por Judge Jeese Fell em Wilkes-Barre em uma grelha numa fogueira. O antracito liberta alta energia por quilo e queima limpidamente com pouca fuligem, o que o torna uma variedade de carvão mais procurado e desta forma de valor mais alto. É também usado como um filtro médio.
Antracito (Fishersci)
Exemplos de folhas e restos vegetais fósseis coletados nas camadas de linhito da Bacia de Gandarela. (KUCHEMBECKER, 2018)
O antracito é extraído do solo por mineração a céu aberto ou subterrânea. Entre os diversos combustíveis produzidos e conservados pela natureza sob a forma fossilizada, acredita-se ser o carvão mineral o mais abundante, entretanto um dos mais poluentes e cuja extração do solo deforma a paisagem de uma grande área.
Com o coque e o alcatrão de hulha, seus subprodutos são vitais para muitas indústrias modernas.
Exemplo: Jazida de carvão mineral no vale do rio Jacuí, no Rio Grande do Sul.
O carvão fóssil foi formado pelos restos soterrados de plantas tropicais e subtropicais, especialmente durante os períodos Carbonífero e Permiano. As alterações climáticas registradas no mundo explicam porque o carvão ocorre em todos os continentes, mesmo na Antártida. Segundo a visão tradicional, os depósitos carboníferos se formaram de restos de plantas acumuladas em pântanos, que se decompuseram, fazendo surgir as camadas de turfa. A elevação do nível das águas do mar ou o rebaixamento da terra provocaram o afundamento dessas camadas sob sedimentos marinhos, cujo peso comprimiu a turfa, transformando-a, sob elevadas temperaturas, em carvão. Apenas o carvão de cor marrom (linhitos) têm origem estritamente a partir de plantas.
Em 2016, os cinco maiores exportadores mundiais de carvão mineral foram Austrália, Indonésia, Rússia, Colômbia e África do Sul, respectivamente. Em contrapartida, os maiores importadores foram China, Índia, Japão, Coréia do Sul e Taiwan (IEA 2017a). Como consequência da produção relativamente pequena, o Brasil não atua como exportador de carvão mineral. De acordo com o Balanço Energético Nacional 2017 (EPE 2017), no ano de 2016 o Brasil importou 6,5 x 106 toneladas de carvão.(KUCHEMBECKER, 2018).
https://youtu.be/seeGyZLiJgw
Gás natural
O gás natural tem origem na mistura de derivados de combustíveis fósseis. Exemplo: Gasoduto Bolívia-Brasil, que interliga ambos países.
Petróleo
O petróleo tem origem na decomposição de matéria orgânica. Exemplo: Bacia de Campos, que se estende do Espírito Santo ao Rio de Janeiro.
Nuclear
A energia nuclear tem origem na liberação de núcleos atômicos. Exemplo: Angra 1, a primeira usina nuclear brasileira.
Carvão vegetal
Um pouco de história
Queimar qualquer matéria animal ou vegetal com um suprimento limitado de ar, como é o caso dentro de uma pilha de madeira, e você fica com carvão, essencialmente carbono misturado com algumas cinzas minerais. O fato de o carvão queimar melhor do que a madeira provavelmente foi notado logo depois que o homem aprendeu a controlar o fogo, há mais de um milhão de anos. O primeiro uso do carvão para outros fins que não o fornecimento de calor foi por volta de 30.000 aC, quando os homens das cavernas o usaram como pigmento para desenhar nas paredes das cavernas.
Então, por volta de 4000 aC, ocorreu uma descoberta monumental, provavelmente por acidente, quando um pedaço de minério caiu em uma fogueira de carvão e começou a escorrer metal. Quando os minérios naturais de cobre, óxidos de zinco e estanho são aquecidos com carvão, o carbono remove o oxigênio, deixando o metal puro para trás. A liga de cobre com estanho forma bronze. A Idade do Bronze foi seguida pela Idade do Ferro, caracterizada pela fundição do ferro a partir do óxido de ferro com carvão vegetal. Essa mesma tecnologia ainda é usada hoje. Mas não foi apenas através da fundição de metais que o carvão teve um impacto na história.
Por volta de 1500 aC, papiros egípcios registraram o uso de carvão para eliminar odores desagradáveis de feridas, sendo a primeira menção a uma aplicação médica do carvão. Por volta de 400 a.C, os fenícios armazenavam água em barris carbonizados em navios mercantes para melhorar seu sabor. Parece que eles encontraram uma das propriedades mais importantes do carvão, a capacidade de ligar substâncias à sua superfície, um fenômeno conhecido como "adsorção". Essa aplicação ficou mais ou menos adormecida até o final do século XVII, quando os europeus desenvolveram o gosto pelo açúcar. O açúcar bruto da cana-de-açúcar ou da beterraba é contaminado por impurezas coloridas que podem ser removidas passando o extrato de açúcar por camadas de carvão.
Em algum momento do século IX, um alquimista chinês descobriu que misturar carvão com salitre (KN, nitrato de potássio) e enxofre resultava em uma mistura que entrava em combustão prontamente (explosivamente). A “pólvora” acabaria sendo usada para criar explosivos que davam acesso ao carvão e aos minerais, tornando possíveis grandes realizações de engenharia. É claro que a pólvora também tornou possível a destruição mais fácil da vida, lançando uma sombra escura sobre o carvão. O rápido crescimento da indústria de refino de açúcar levou à busca por carvão com propriedades de adsorção aprimoradas e resultou no desenvolvimento de carvão “ativado”, também conhecido como “carbono ativado”. Nesse processo, a matéria carbonosa, como madeira, carvão ou cascas de nozes, é primeiro aquecida na ausência de ar, seguida pela exposição ao dióxido de carbono, oxigênio ou vapor. Isso tem o efeito de aumentar a área de superfície e estabelecer uma rede de poros submicroscópicos onde ocorre a adsorção. Posteriormente, foi determinado que a impregnação com produtos químicos como cloreto de zinco ou ácido fosfórico antes do aquecimento melhorava as propriedades de adsorção. Hoje, uma variedade de produtos de carvão ativado estão disponíveis para uso em várias aplicações.
Carvão vegetal
O Brasil é o maior produtor mundial de carvão vegetal, tendo a madeira dos eucaliptos como sua principal matéria-prima. No Balanço Energético Nacional publicado em 2009 pelo Ministério de Minas e Energia do Brasil, o carvão vegetal correspondeu a 2,75% do consumo de todos os energéticos no País, quando expressos em toneladas equivalentes de petróleo. A produção anual brasileira desse importante bioenergético está entre 8 a 11 milhões de toneladas, o que corresponde a volumes de 32 a 43 milhões de metros cúbicos. Essa variabilidade é muito função das instabilidades da economia, que afetam diretamente o consumo do aço e do ferro fundido, principais clientes do carvão vegetal brasileiro. A densidade a granel do carvão varia entre 0,22 a 0,30 t/m³, dependendo principalmente da densidade da madeira utilizada em sua produção, da presença ou não de casca nas toras e do estado tecnológico do processo de geração do carvão. (atividaderural)
A produção mundial desse importante derivado florestal está na ordem de 40 a 45 milhões de toneladas ao ano.
Isso significa que o Brasil detém cerca de 20 a 25% dessa produção mundial. Essa liderança incontestável do Brasil se deve ao fato do carvão vegetal ser aqui utilizado principalmente para fins siderúrgicos e metalúrgicos (produções de ferro gusa, aço, ligas metálicas de FeSi, FeCr; FeMo, FeMn, etc.).
O Brasil carece de produção própria de coque siderúrgico (carvão mineral) de boa qualidade (baixos teores de cinzas e altos teores de carbono fixo). Isso obrigou a crescente indústria siderúrgica/metalúrgica brasileira buscar outras alternativas para substituição do coque mineral.
A opção pelo carvão vegetal foi absolutamente um sucesso frente às vantagens que ele apresenta em termos qualitativos e econômicos.
O carvão vegetal é proveniente da queima parcial da madeira.
No alvorecer da humanidade, o homem utilizava pedaços de madeira em chamas para iluminar as cavernas ou aquecer-se. Possivelmente não tardou a perceber que, ao utilizar a madeira queimada, de aspecto preto e friável, esta não produzia chama e nem tanta fumaça, gerando calor de forma mais controlável que aquele produzido pela queima direta da madeira (JUVILLAR, 1980), marcando a descoberta do carvão vegetal e seu uso como combustível. (SANTOS & HATAKEYAMA, 2012).
O fogo era utilizado para cocção de alimentos, como fonte de luz e de calor e evolutivamente para tratamento de materiais que serviriam para confecção de armas, ferramentas e utensílios, conferindo à lenha a qualificação de sistema energético mais antigo da humanidade.
Ao longo da evolução do homem, a utilização do carvão vegetal foi se tornando mais intensa. Substituído por combustíveis fósseis em alguns casos, em muitos lares de países subdesenvolvidos (o carvão vegetal) ainda é um combustível imprescindível, seja por motivos econômicos ou financeiros (GUARDABASSI, 2006, SANTOS & HATAKEYAMA, 2012).
O uso energético da biomassa vem sendo valorizado como forma alternativa ao uso de combustíveis fósseis, principalmente por ser uma fonte renovável.
Na conversão energética da biomassa (gramíneas, bagaço de cana, casca de arroz, casca de coco, madeira, entre outras), faz-se uso de processos termoquímicos. A biomassa é submetida à ação do calor até transformá-la em compostos mais simples (PINHEIRO et al., 2006).
A madeira é composta basicamente de carbono, oxigênio, água, hidrogênio, nitrogênio e sais minerais (OLIVEIRA et al., 1980), constituindo-se num dos componentes da biomassa de maior uso energético por possuir características atraentes tais como produtividade, qualidade e massa específica adequada, além do seu baixo custo (PINHEIRO et al., 2006, SANTOS & HATAKEYAMA, 2012).
Segundo Pinheiro et al. (2006), a carbonização é um processo em que a madeira é submetida a aquecimento entre 450 e 550 °C em ambiente fechado, com pequena quantidade ou exclusão total de ar e durante o qual são liberados gases, vapores de água e líquidos orgânicos, permanecendo como resíduos, principalmente, o alcatrão e o carvão vegetal. (SANTOS & HATAKEYAMA, 2012).
Eucalyptus
O eucalipto é uma árvore nativa da Austrália e possui inúmeras espécies
adaptadas a diferentes condições de solo e clima. Grande parte dessas são de
grandes alturas, atingindo cerca de 30 a 50 metros, outras são arbustivas (MORA;
GARCIA, 2000, p. 21).
No início do século XIX começou a propagação de sementes de eucalipto
pelo mundo. O Chile, em 1823, foi o primeiro país da América do Sul a introduzir o
gênero Eucalyptus, seguido da Argentina e do Uruguai.
Em 1850, Portugal, Espanha
e Índia começaram a testar o eucalipto. As espécies mais utilizadas eram o E.
grandis, E. camaldulensis, E. tereticornis, E. globulus, E. uruphylla, E. viminalis, E.
saligna e E. citriodora (MORA; GARCIA, 2000, p. 25).
No Brasil, a ampliação das estradas de ferro, no começo do século XX,
levou ao aumento da demanda por madeira. A escassez das florestas nativas
próximas às ferrovias fez com que a Companhia Paulista de Estradas de Ferro
buscasse novas alternativas para atender a requisição de lenha, utilizada como
energia nas locomotivas (QUENÓ, 2009, BERSCH, 2016).
Com isso, Navarro de Andrade, considerado o “pai da eucaliptocultura” no Brasil, realizou trabalhos experimentais no Horto de Jundiaí-SP, entre 1904 a 1909, comparando espécies nativas com o eucalipto, na qual este se destacou. Em 1909, a Companhia Paulista de Estradas de Ferro iniciou plantios de eucalipto em escala comercial (MORA; GARCIA, 2000, p. 35). Segundo a Indústria Brasileira de Árvores (2015, p. 28), em 2014 a área de florestas plantadas no Brasil era de 7,74 milhões de hectares (0,9% do território brasileiro), destes, 5,56 milhões de hectares eram plantios de eucalipto, representando 71,9% do total. Os estados com maior produção eram Minas Gerais (25,2%), São Paulo (17,6%) e Mato Grosso do Sul (14,5%).
A Indústria Brasileira de Árvores (2015, p. 31) destaca a evolução da produtividade do eucalipto no Brasil, tendo um aumento de 5,7% ao ano entre os anos de 1970 a 2008, em contraste com os 2,6% da América Latina, 0,9% dos países desenvolvidos e 1,9% nos países em desenvolvimento. Para Angeli (2005), grande parte do consumo de eucalipto no Brasil não é quantificado. Trata-se do consumo doméstico da lenha que resulta em parcela significativa do consumo total. Para a autora, as espécies de eucalipto indicadas para produção de lenha e carvão vegetal são E. brassiana, E. camaldulensis, E. citriodora, E. cloeziana, E. crebra, E. deglupta, E. exserta, E. globulus, E. grandis, E. maculata, E paniculata, E. pellita, E. pilularis, E. saligna, E. tereticornis e E. urophylla.
Carbonização
Segundo Rezende (2006), o processo de carbonização do Eucalyptus ocorre em quatro fases:
Fase I
Secagem: ocorre até 110 °C, quando apenas a umidade é liberada;
Fase II
Torrefação: ocorre entre 110 e 250 °C, sendo que, na temperatura de 180 °C, tem início a liberação da água de constituição pela decomposição da celulose e hemicelulose. Pouco peso é perdido até 250 °C. Forma-se o tiço ou madeira torrada;
Fase III
Carbonização: ocorre entre 250 e 350 °C e, com a intensificação da decomposição da celulose e hemicelulose, ocorre expressiva perda de peso, formando-se gás, óleo e água. Ao atingir a temperatura de 350 °C, o carvão possui 75% de carbono fixo e se considera que a carbonização está praticamente pronta;
Fase IV
Fixação: dos 350 °C em diante, ocorre redução gradual na liberação de elementos voláteis, principalmente gases combustíveis, continuando a fixação do carbono. A carbonização é, então, a destilação da madeira que a transforma numa fração rica em carbono (o carvão vegetal) e noutra fração composta por vapores e gases (alcatrão, extrato pirolenhosos e gases não condensáveis), de acordo com Sampaio et al. (2001). Essas frações são identificadas como os produtos oriundos da carbonização, conforme mostra a Tabela a seguir. (SANTOS & HATAKEYAMA, 2012).
O ácido pirolenhoso também conhecido como "Extrato Pirolenhoso" (wood vinengar, acetum lignorum) é um produto milenar, obtido através da condensação da fumaça proveniente da carbonização da madeira, durante a produção de carvão vegetal.
Como já vimos, o grande usuário para o carvão vegetal no Brasil é o setor industrial (cerca de 85% da produção). Só o setor siderúrgico/metalúrgico utiliza 75 a 80%, sendo que o setor de ferro gusa consome 8 a 9 vezes mais do que o setor de aço e ligas metálicas, incluindo-se nesses dados as produções integradas de gusa e aço). Também se utiliza carvão vegetal em outros tipos de fornos (produção de cimento, cal, gesso, refratários, carbeto de silício, etc.) e em caldeiras de força para geração de energia (briquetes de carvão ou carvão pulverizado). Interessante tem sido a crescente utilização de carvão briquetado ou pelotizado, usando como matéria prima o pó de carvão (moinha), até há pouco tempo considerado um resíduo problemático da produção de carvão vegetal. Outros usuários menores para o carvão vegetal são os próprios cidadãos (uso doméstico em cocção e aquecimento) e a agricultura (secagem de grãos e folhas, substrato para produção de mudas, etc.)
O desmatamento de florestas nativas naturais que deveriam estar sendo conservadas e protegidas pode ser considerado um problema tão ou mais grave do que a geração de gases de efeito estufa pelo uso de combustíveis fósseis. Até certo ponto, o problema é similar: a madeira de florestas naturais conservadas está seqüestrando e imobilizando carbono. Se as matas naturais forem usadas para carvão vegetal, que depois é queimado, corresponderá também a algo similar ao uso de um energético fóssil. Além de gerarem gás carbônico, esse uso reduz a biodiversidade e impacta a hidrologia e o solo também.
Quando florestas plantadas de eucaliptos, que tenham sido melhoradas para produção de carvão vegetal, são utilizadas, substituindo o uso inapropriado de madeiras de matas naturais, temos inúmeras vantagens, a saber:
I) são recursos naturais renováveis;
II) evitam o uso de recursos naturais e reduzem as pressões sobre os biomas ameaçados;
III) aumentam a conservação ambiental, já que para se plantá-las também se conservam muitas áreas de preservação permanente e de reserva legal. Para cada hectare de floresta plantada preserva-se ou reabilita-se cerca de 0,6 a 1 hectare de mata nativa.
IV) oferecem qualidades mais estáveis e com especificações mais atendidas para o processo de carbonização. Imaginem que as madeiras colhidas de matas naturais têm densidade básica média variando entre 0,2 a 0,8 t/m³, o que confere grande variabilidade na qualidade do carvão vegetal resultante (densidade a granel, teor de carbono fixo, teor de cinzas, etc.).
V) permitem maior controle sobre toda a cadeia produtiva, otimizando-a e tornandoa mais sustentável;
VI) oferecem melhores qualidades ao trabalhador florestal e ao carvoejador, com condições laborais similares às oferecidas em outros tipos de indústria de conversão
Escolha a melhor espécie
Produção de lenha e de carvão vegetal
Dentre as espécies de eucalipto introduzidas no Brasil, com potencial para a produção de carvão vegetal, podemos citar:
Eucalyptus camaldulensis,
E. deglupta
E. globulus
E. tereticornis
E. urophylla
E. paniculata
E. pellita
E. pilularis
E. citriodora
E. maculata
E. exserta
E. brassiana
E. crebra
E. tesselaris
E. saligna
E. cloeziana e
E. grandis
Além de vários híbridos naturais ou obtidos por meio da polinização controlada entre matrizes selecionadas. As características desejáveis de uma espécie a ser usada para produção de lenha e carvão vegetal são a densidade, o poder calorífico e o teor de lignina, que quanto maiores melhor. De forma simples, pode-se dizer que quanto mais pesada é a madeira, melhor será para lenha e carvão vegetal.(jetiba)
Eucalyptus camaldulensis
E.camaldulensis (istok)
Eucalyptus camaldulensis
(Fonte: mitra-nature)
(WP)
Fruto do E. camaldulensis
(Fonte: anbg)
Eucalyptus gunii
(Fonte: southwood)
O gênero Eucalyptus é originário da Austrália, Tasmânia e ilhas da Oceania.
Não há uma data exata da introdução do eucalipto no Brasil. Existem relatos de que os primeiros exemplares foram plantados nas áreas pertencentes ao Jardim Botânico e Museu Nacional do Rio de Janeiro, nos anos de 1825 e 1868; no Município de Amparo, SP, entre 1861 e 1863; e no Rio Grande do Sul, em 1868. Ferreira (1989) afirma, entretanto, que os primeiros plantios ocorreram de fato em 1868, no Rio Grande do Sul, por iniciativa de Joaquim Francisco de Assis Brasil, um dos primeiros brasileiros a demonstrar interesse pelo gênero.
São mais de 730 espécies reconhecidas botanicamente. Estas espécies têm propriedades físicas e químicas tão diversas que fazem com que os eucaliptos sejam usados para as mais diversas finalidades como, lenha, estacas, moirões, dormentes, carvão vegetal, celulose e papel, chapas de fibras e de partículas, até movelaria, geração de energia, medicamentos, entre outros.
Entre as espécies florestais plantadas com fins produtivos, o cultivo do eucalipto é um dos que tem maior disponibilidade de indicações e orientações técnicas.
O Eucalipto tem grande importância comercial na economia brasileira. Segundo a Indústria Brasileira de Árvores, são 5,5 milhões de hectares plantados com este gênero, com uma produtividade média de 39 m³/ha/ano. A produtividade, contudo, depende de diversos fatores, como o local de plantio, os tratos culturais e os insumos disponibilizados.(embrapa, s/d)
De forma geral, espécies de eucalipto têm sido preferencialmente utilizadas devido ao seu rápido crescimento, capacidade de adaptação às diversas regiões ecológicas e pelo potencial econômico, tendo em vista a utilização diversificada de sua madeira.(embrapa, s/d)
Produção de celulose
Os trabalhos relacionados com a produção de celulose no Brasil vêm destacando, principalmente, as espécies de eucalipto. Dentre estas espécies, pode-se sugerir como potenciais para este tipo de uso:
Eucalyptus alba
E. saligna
E. grandis
E. urophylla
E. globulus e
E. dunnii
Além das espécies, hoje tem-se utilizado muito de seus híbridos, que combinam boas características de crescimento com excelentes características industriais, como por exemplo o E. grandis x E. urophylla (chamado vulgarmente de urograndis). Testes, ainda em andamento, buscam o aproveitamento das boas características tecnológicas do E. globulus. Esta espécie é bastante exigente em termos de clima, não se adaptando à grande maioria do Brasil. Neste sentido tem-se buscado a produção de híbridos desta espécie com E. urophylla. No caso da produção de celulose, deve dar preferência por madeira que apresenta densidade variando de 0,40 a 0,58 g/cm3, com alto teor de celulose e baixo teor de lignina, além de apresentar coloração clara, o que facilita o processo de branqueamento da celulose. (jetiba).
Um excelente trabalho científico para discutirmos o por quê do poder calorífico do carvão ser maior do que o poder calorífico do carvão.
Um dos grandes problemas enfrentados pelas indústrias siderúrgicas é a heterogeneidade do carvão vegetal. (SOARES ET AL., 2015)
Variações nas características do carvão vegetal são inerentes às condições do processo de carbonização e às características da madeira utilizada, tais como a espécie, as características químicas e a idade.
As características da madeira se alteram com a idade, em função de alterações fisiológicas, podendo acarretar alteração na qualidade do carvão vegetal.
O efeito da idade sobre algumas características da madeira é bastante claro, como no caso do teor de cinza, que diminui com a idade da árvore (KUMAR et al., 2009), e a densidade básica aumenta com a idade da árvore (KUMAR et al., 2010, 2011). (SOARES ET AL., 2015)
O teor de lignina tende a diminuir com a idade da árvore (MORAIS, 2008), pois as espécies mais jovens tendem a apresentar maior proporção de madeira juvenil, que é mais rica em lignina que a madeira madura (TRUGILHO et al., 1996). Entretanto, Silva et al. (2005), estudando Eucalyptus grandis com idades de 10, 14, 20 e 25 anos, observaram aumento no teor de lignina com a idade. Vários autores encontraram correlação positiva entre o teor de extrativos totais e a idade das árvores (MORAIS, 2008) e atribuíram esse comportamento ao processo de cernificação, no qual os extrativos são incorporados ao cerne.
Ao contrário de Silva et al. (2005), alguns autores obtiveram como resultado o aumento do teor de holocelulose com a idade da árvore (RAYMOND, 2000).
Lemenih e Bekele (2004) encontraram correlação negativa entre poder calorífico e idade, enquanto Kumar et al. (2010, 2011) constataram que o poder calorífico aumenta em função da idade da árvore. (SOARES ET AL., 2015)
Kumar et al. (2011), estudando madeiras de híbridos de eucalipto de 2 a 6 anos, encontraram correlação positiva para poder calorífico e o teor de materiais voláteis, em função da idade da árvore. Em contrapartida, os teores de cinza e carbono fixo diminuíram com a maturidade. Esses autores consideraram a presença de cinza como fator redutor do poder calorífico.(SOARES ET AL., 2015)
Densidade básica da madeira
Na Figura 1, nota-se a relação funcional
observada entre a densidade básica e a idade da árvore.
Valores semelhantes foram encontrados por outros
pesquisadores (RIBEIRO E ZANI-FILHO, 1993) ao estudarem
a densidade básica da madeira de diferentes espécies
de eucalipto, aos 6 anos de idade. Com a maturidade
da árvore, observou-se um aumento na densidade
básica da madeira. Segundo VITAL (1984), essa tendência
é consequência do aumento da espessura da parede
celular e da diminuição da largura das células.(SOARES ET AL., 2015)
Na madeira de eucalipto, observou-se que o efeito da idade não foi significativo para os teores de lignina. Os teores médios de lignina estão próximos aos valores encontrados por outros autores para o gênero Eucalyptus (Brito et al., 1983; Trugilho et al., 1996, 2007).(SOARES ET AL., 2015)
A umidade exerce influência em grande parte das propriedades de resistência da madeira, afeta:
Trabalhabilidade,
Poder calorífico,
Susceptibilidade ao ataque de fungos,
Dimensões,
Resistência
A madeira é um material higroscópico.
Higroscopicidade é a capacidade de absorver água e mante-la na sua estrutura, dentro da parede celular.
Se uma madeira verde é colocada em uma estufa a alta temperatura, após um certo tempo, toda água é evaporada (água capilar e de impregnação).
A madeira perde peso e volume (contrai) e o teor de umidade chega a zero.
Retirando-se a madeira da estufa e colocando-a em contato com o ambiente, ela volta a adquirir água.
A água é retirada do ambiente, ou seja, do vapor de água que existe no ar.
A madeira é portanto higroscópica, adquire água do ambiente e, com a aquisição de água aumenta seu peso e seu volume (incha).
A madeira adquire ou perde água dependendo da umidade relativa do ar. O teor de umidade em que a madeira se encontra em equilíbrio com a umidade relativa e a temperatura do ar é chamada de Umidade de Equilíbrio da Madeira.
Aproximadamente para cada 4% de Umidade Relativa a madeira aumenta 1% seu teor de umidade.
Propriedades químicas da madeira: teor de cinza e extrativos
As relações entre o teor de extrativos e cinza em função da idade da madeira estão apresentados na Figura 2. O aumento no teor de extrativos em função da idade do material lenhoso pode ser justificado, em razão do início do processo de cernificação, no qual ocorre a transformação do alburno em cerne. Esse processo é caracterizado pela morte de células e alterações na constituição química das mesmas. Higuchi (1997) afirma que o aumento no conteúdo de extrativos, especialmente de polifenóis, deve-se à alteração da atividade celular ou fisiológica. Morais (2008) observou a mesma tendência para o teor de extrativos em função da idade da madeira de clones de eucalipto e afirmou, ainda, que o processo de cernificação se intensificou, a partir dos cinco anos, para o material estudado. O teor de cinza diminuiu significativamente com a maturidade da árvore, provavelmente em decorrência da diminuição da atividade fisiológica da árvore com a idade, exigindo, portanto, menor presença de componentes minerais. A mesma tendência foi observada por Morais (2008).
Relação entre o teor de lignina siringila e guaiacila (S/G)
Na Figura 3, está representada a relação S/G da lignina em função da idade da árvore. Apesar de não haver diferença quantitativa significativa entre os teores de lignina nas diferentes idades, o tipo de lignina presente no material mudou. Observou-se diminuição na relação S/G, o que significa um aumento na quantidade do grupo guaiacil na macromolécula, com o aumento da idade da árvore. A mesma tendência foi observada por Morais (2008). Para madeiras destinadas à produção de carvão vegetal, deve-se procurar por materiais genéticos com menores relações S/G, uma vez que o grupo guaiacil é mais preservado no processo de pirólise. O grupo siringil possui um grupo metoxila a mais do que o guaiacil, tornando-se mais reativo, ou seja, mais facilmente oxidado durante a pirólise.(SOARES ET AL., 2015)
Ainda, a ausência de um grupo metoxila na estrutura da lignina possibilita a formação de ligações C-C com outra unidade guaiacil, promovendo a condensação de anéis aromáticos. O processo de condensação é evidenciado em estudo realizado por Piló-Veloso et al. (1993). A maior eletronegatividade dos átomos de oxigênio ocasiona uma carga parcial negativa ao redor desse átomo, tornando as ligações C-O-C mais reativas e, portanto, menos estáveis que as ligações C-C (Solomons, 1996). Assim, supõe-se que as ligações C-C são mais resistentes à degradação química que as C-O-C, o que dificulta a quebra da molécula de lignina. Pode-se afirmar, portanto, que a lignina formada principalmente por grupo do tipo guaiacil será menos reativa que aquela formada pelo grupo siringil.
Rendimentos gravimétricos da pirólise
Na Figura 4, são apresentados os valores dos
rendimentos gravimétricos em função da idade. O
maior valor de rendimento gravimétrico em carvão
vegetal (RGC) foi encontrado no material mais maduro.(SOARES ET AL., 2015)
A composição química e as demais propriedades do carvão vegetal são fortemente influenciadas pela temperatura final da carbonização e taxa de aquecimento. No presente estudo, essas duas variáveis foram as mesmas para todas as carbonizações. Dessa forma, variações no RGC, RGNC e RLP podem ser atribuídas somente às características químicas e físicas (tamanho da amostra) do material a ser carbonizado. Em estudos realizados por diversos autores (Brito; BarrichelO, 1977; Oliveira et al., 1989) constatou-se que o teor de lignina está intimamente relacionado ao rendimento gravimétrico em carvão vegetal. Entretanto, no presente estudo, não houve diferença significativa entre os teores de lignina nas três idades estudadas. Assim, o RGC pode ter sido influenciado pelo tipo de lignina presente na madeira e relação C/H. A variação existente nos rendimentos gravimétricos em carvão, gases não-condensáveis e líquido pirolenhoso não pode ser explicada exclusivamente pela idade da madeira.(SOARES ET AL., 2015)
Análise imediata do carvão
Na Figura 5, apresenta-se a relação entre os parâmetros analisados na análise imediata do carvão vegetal - teor de materiais voláteis (TMV), teor de carbono fixo (TCF) e teor de cinza (TCZ) - e a idade do material vegetal. A variação existente nos teores de materiais voláteis e teores de carbono fixo não pode ser explicada exclusivamente pela idade da madeira. O teor de cinza apresentou a mesma tendência observada na madeira, ou seja, de diminuir em função do aumento da idade da árvore.(SOARES ET AL., 2015)
Poder calorífico da madeira e do carvão
Poder calorífico é a quantidade de caloria liberada na queima completa de
uma unidade de massa do combustível. A caloria é a quantidade de calor necessária
para aumentar um grau um grama de água. A unidade mais usual para combustíveis
sólidos é a kcal/kg ou cal/g e para combustíveis gasosos ou líquidos é kcal/m³
(QUIRINO, 2002, BERSCH, 2016).
Segundo Klautau (2008), o poder calorífico pode ser classificado como poder calorífico inferior (PCI) e poder calorífico superior (PCS). O PCI é definido como a quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível, com a água sob a condição de vapor. O PCS é a quantidade de calor liberada durante a combustão com a água na forma condensada. O poder calorífico superior (PCS) pode ser obtido experimentalmente em laboratórios utilizando o calorímetro. Este aparelho determina a variação da temperatura da água provocada pela combustão completa da amostra do combustível (KLAUTAU, 2008). Para Campos (2009, p. 2), a diferença entre o poder calorífico superior e o inferior é a energia necessária para evaporar a umidade presente no combustível e a água formada a partir da oxidação do hidrogênio do combustível. Segundo Trugilho (2015), a madeira apresenta poder calorífico variável, dependendo da espécie florestal, sendo a composição química responsável por essa variação, estando diretamente relacionada aos teores de lignina, cinzas e extrativos.(BERSCH, 2016)
Klock et al. (2012, p. 8) afirmam que “o teor de cinzas determina a quantidade de material inorgânico presente na madeira, na forma de óxidos”. A quantidade de cinzas é inversamente proporcional ao poder calorífico (CHAVES et al., 2013, p. 536). O teor de cinzas pode variar entre 0,5% a 5% e depende de fatores como casca, quantidade de terra e areia agregadas à madeira (PEREIRA, 2000, p. 13). As cinzas constituem a parte inorgânica dos combustíveis e podem ser compostas por silício (Si), potássio (K), sódio (Na), enxofre (S), cálcio (Ca), fósforo (P), magnésio (Mg) e ferro (Fe) (KLAUTAU, 2008, p. 29). Os materiais voláteis se dissipam rapidamente durante a combustão da biomassa, diminuindo o tempo de queima do combustível e contribuindo para diminuição da eficiência energética. O carbono fixo tem relação direta com o poder calorífico, aumentando o tempo de queima da fonte energética. Os teores de materiais voláteis e carbono fixo são dependentes entre si, uma vez que a percentagem de cinzas na sua constituição geralmente é baixa (CHAVES, 2013, p. 536; PEREIRA, 2000, BERSCH, 2016).
Em um de seus estudos, Brito e Barrichelo (1978) observaram valores de 13,4% de carbono fixo, 79,8% de materiais voláteis e 0,3% de teor de cinzas para a madeira de Eucalyptus camaldulensis (BERSCH, 2016).
Os valores encontrados para o poder calorífico da madeira e do carvão vegetal do eucalipto, estão apresentados na Figura 6.
As amostras de madeira estudadas apresentaram poder calorífico com valores entre 4.200 e 4.800 kcal.kg-1. Para o carvão vegetal, foram encontrados valores entre 6.684 e 7.501 kcal.kg-1. Observa-se, em função da idade, ligeira diminuição do PCS da madeira e ligeiro aumento no PCS do carvão. O teor de oxigênio elementar se reduz para aproximadamente 30% do teor original após a pirólise (Tabela 1).
Tabela 1
Divisão: Eukarya
Reino: Archaeplastida (Plantae)
Clado: Tracheophyta
Clado: Angiospermae
Classe: Eudicotiledonea
Subclasse: Rosids
Order: Fabales
Familia: Fabaceae
Tribo: Mimosoideae
Gênero: Acacia
Espécie: Acacia mearnsii De Wild
Dessa forma, ligações oxigenadas não estão presentes em grande quantidade no carvão. Na madeira, o oxigênio apresenta, principalmente, ligações simples com hidrogênio (H-O) ou carbono (C-O). As energias de ligação são, respectivamente, 463 kJ.mol-1 e 360 kJ.mol-1. Durante a pirólise, compostos contendo carbonos saturados (ligação simples C-C), tais como celulose e hemiceluloses, são degradados. A energia de ligação entre dois carbonos é da ordem de 348 kJ.mol-1 para ligações C-C e 518 kJ.mol-1 para ligações C=C, em compostos aromáticos (ATKINS; JONES, 2006).
Na madeira, existe maior quantidade de compostos contendo ligações simples e que possuem menor energia. No carvão vegetal, em decorrência da presença de compostos aromáticos e, portanto, mais insaturados, a energia armazenada é maior. Assim, o poder calorífico do carvão vegetal é maior que o da madeira, pois, durante o processo de pirólise, parte dos componentes menos energéticos da madeira foi degradada, ficando preservadas as estruturas que contêm carbonos insaturados, tais como os anéis aromáticos presentes na estrutura da lignina.(SOARES ET AL., 2015)
Eucalyptus cinerea (jsrural)
Acácia negra (vp)
Acácia negra
Reino: Archaeplastida (Plantae)
Clado: Tracheophyta
Clado: Angiospermae
Classe: Eudicotiledonea
Subclasse: Rosids
Order: Fabales
Familia: Fabaceae
Tribo: Mimosoideae
Gênero: Acacia
Espécie: Acacia mearnsii De Wild
Os imigrantes do vale do Caí e do Taquari introduziram a Acacia mearnsii De Wild (acácia-negra) em suas propriedades rurais devido à grande demanda da indústria coureiro-calçadista e do vestuário por extrativos tanantes oriundos de sua casca, com a madeira tornando-se um subproduto de pouca valorização monetária, voltada sobretudo para o uso doméstico. (ifn)
A espécie era consorciada com culturas agrícolas (milho, mandioca) no primeiro ano e posteriormente utilizado para o pastoreio de animais (ovelha, gado), aumentando assim a rentabilidade do investimento. (ifn)
Com o passar dos anos a madeira começou a ter outros fins agregadores de valor, sendo utilizada na produção de carvão vegetal e de papel e celulose com a abertura, no estado do RS, de unidades industriais consumidoras de cavaco para exportação.
Cultivo de acácia-negra Acacia mearnsii De Wild
Motor movido a biogás
Excelente palestra para assistirmos sobre geração de energia
https://vimeo.com/255967443
Assim desenhou-se o cenário atual: a acácia-negra presente em milhares de propriedades rurais da região, tornando-a uma das maiores fornecedoras de casca para indústria tanante e cavaco para indústria de papel e celulose, além de ser a maior produtora de carvão vegetal do estado do Rio Grande do Sul.
O maciço florestal de Acacia mearnsii De Wild no estado, segundo ABRAF (2007) é de 152,5 mil hectares.
Dada importância da produção de carvão vegetal produzido no Vale do Caí e Taquari, há a necessidade de parcerias entre o setor privado local e o setor público para alavancar a cadeia produtiva local. Uma forma de organização regional entre agentes públicos e privados, para que ocorra essa propulsão, são os Arranjos Produtivos Locais (APL).
Segundo Silva e Farias(2015) O rápido crescimento da acácia-negra, associado ao aproveitamento integral da madeira, torna essa espécie ideal para reflorestamento e utilização industrial. A casca é utilizada para extração do tanino e a madeira como lenha, fabricação de papel e celulose e carvão vegetal (SANTOS et al., 2001). O maciço florestal da espécie no estado, segundo ABRAF (2007), é de 152,5 mil hectares.
Segundo SABLOWSKI (2008), o uso desse tipo de biomassa como fonte energética traduz-se como uma prática sustentável, capaz de promover geração de emprego e renda.
As florestas exóticas, como de Acácia-Negra, tem importância econômica e social nas pequenas propriedades rurais existentes a região de plantio, pois cerca de 60% das plantações pertencem a pequenos proprietários (TONIETTO; STEIN, 1997).
A maioria destes produtores planta e colhe a Acácia-Negra na entressafra dos cultivos da propriedade.
O valor da produção anual para os produtores rurais é de, em média, R$ 113,1 milhões, sendo R$ 5,1 milhões provenientes da comercialização da casca e R$ 108 milhões, da madeira (EMBRAPA, 2005).
As plantações de Acácia-Negra têm características multifuncionais, tendo uma ação recuperadora de solos de baixa fertilidade. A floresta permite consórcio com cultivos agrícolas e criação de animais e, além da madeira, é possível o uso da casca para fins industriais. CARPANEZZI (2006) indica que a acácia-negra é uma espécie ideal para a recuperação ambiental.
Isso ocorre em função de ser uma espécie de crescimento rápido e vida curta, que cobre velozmente o solo, não é invasora, ou seja, não se torna uma praga agressiva ao ambiente no qual é instalada, nem desenvolve uma estrutura reprodutora nesse local, não apresenta rebrota de cepa, quando nascem novos brotos no toco da árvore cortada, e enriquece o solo pela elevada deposição de folhedo rico em nitrogênio. SHERRY' (1971, apud CALDEIRA, et al., 2001, p.2), relata uma incorporação de até 225 kg/ha de nitrogênio pelas bactérias nitrificantes associadas às razes da Acácia-Negra.
Cultivo de acácia-negra Acacia mearnsii De Wild
No estado do Rio Grande do Sul, o plantio da acácia tem sido nas últimas quatro décadas uma fonte importante de recurso para os produtores rurais e pecuaristas. Isso se dá devido a possibilidade de desenvolver o plantio e colheita da acácia em paralelo a outros cultivos, bem como a criação de gado. Uma prática comum, desenvolvida pelos agricultores deste estado, é plantar uma floresta de mudas em determinada área de terras junto com o cultivo de uma planta frutífera ou leguminosa de safra, como a melancia, o milho, a moranga e outras.
Como as raízes das árvores e as raízes das outras plantas buscam nutrientes em profundidade de solo diferentes, uma não influencia no desenvolvimento da outra. Quando a colheita da safra ocorre, as árvores têm cerca de um metro de altura e não interferem no desenvolvimento do trabalho. Com essa prática tem-se um ganho de produtividade do sítio no primeiro ano de desenvolvimento da floresta e diminui-se O custo de oportunidade da terra. Cerca de um ano após a colheita da safra, dependendo da fertilidade do solo, há vegetação gramínea rasteira na área de floresta plantada. É prática usual, a partir desse período, a criação de gado na área da floresta, que se alimenta dessa vegetação. Obviamente a vegetação existente no meio da floresta não é tão abundante e nutritiva quanto a vegetação das áreas dedicadas exclusivamente a pecuária, no entanto é suficiente para a criação doméstica de gado, o que é o caso dos pequenos produtores rurais do estado.(AZEREDO, 2011)
Após O período compreendido entre cinco a sete anos a floresta fica pronta para a colheita. É comum que O produtor venda a madeira para combustível ou produção de celulose, e a casca para produção de tanino, amplamente utilizado na indústria de curtimento de couro. Caso não haja interesse em operacionalizar O processo de corte, existe ainda a alternativa de vender-se a floresta "em pé" a quem queira processá-la.
Em 2003 a empresa na qual esse trabalho foi realizado executou o plantio de 400 hectares de floresta de Acácia-Negra, com o intuito de produzir madeira e casca para venda direta às indústrias de celulose e tanino. Em 2011, após a maturação da floresta, o mercado de madeira e casca não é economicamente favorável e mantém preços abaixo da expectativa de venda dos produtores proprietários da empresa. Esses vislumbram duas alternativas para agregar valor a floresta, que está pronta para o corte, e elevar a perspectiva de retorno: produzir carvão vegetal ou produzir biomassa para energia.
O tema de estudo desse trabalho é a análise de três projetos de investimento, mutuamente excludentes, para produção madeira e casca, para produção de carvão vegetal e para produção de biomassa, no intuito de concluir qual investimento é mais interessante economicamente a produtor florestal. (AZEREDO, 2011)
Vantagens
Em 2018, completou um século a introdução da acácia negra (Acacia mearnsii) no Rio Grande do Sul.
Plantada comercialmente a partir de 1928, tendo sido trazida da África do Sul em função do elevado teor de tanino na casca, essa árvore de porte médio, originária da Austrália, rapidamente se expandiu.
Enquanto a indústria do couro demandava in natura toda a casca que houvesse, a madeira logo substituiu, com vantagem, outras madeiras, principalmente nativas, na geração de energia industrial ou doméstica.
A fabricação de carvão ajudou a consolidar a cadeia produtiva. Com o passar dos anos, iniciou-se a industrialização da casca com produção e exportação do tanino, ao mesmo tempo em que as propriedades da madeira, com alto poder calorífico, alta densidade e baixo teor de lignina, tiveram usos industriais diversos.
Acacia mearnsii De Wild.
(Fonte: WP)
Acacia mearnsii De Wild, comumente conhecida como acácia negra, (black wattle) ou acácia verde, é uma espécie de planta com flor, da família Fabaceae e é endêmica no sudeste da Austrália. Foi trazida para o Brasil no início do sec. XX. Geralmente é uma árvore ereta com casca lisa, folhas bipinadas e inflorescências esféricas de flores amarelo-claras ou de cor creme, que depois de fecundadas produzem vagens pretas a marrom-avermelhadas. Árvore de porte médio podendo alcançar 10 metros ou mais.
A despeito do menor volume produzido por hectare na comparação com outras florestas cultivadas, a possibilidade de uso múltiplo sempre manteve a espécie como opção economicamente viável. Paralelamente, as caraterísticas silviculturais fizeram da acácia negra a espécie preferida de muitas propriedades de pequeno e médio porte. Destaca-se a possibilidade de consórcios com a pecuária pela boa luminosidade no interior da floresta, associada à fixação significativa de nitrogênio atmosférico por leguminosas.
Da casca, são produzidos taninos para o setor coureiro, taninos modificados para diversas finalidades (floculantes para tratamento de efluentes industriais e água potável), aditivos para alimentação animal, adesivos e outros; e, da madeira, são produzidos cavacos para celulose e pellets para geração de energia. Importantes alterações nos mercados têm ocorrido com necessidade constante de pesquisa e inovação, com o lançamento de novos produtos, majoritariamente de exportação.(florestal, 2018).
Em 2015, a GZH noticiou que uma tecnologia produzida no Rio Grande do Sul ajuda a acelerar o processo de purificação da água em Governador Valadares, município mineiro do Vale do Rio Doce que foi atingido pelos rejeitos das barragens de Fundão e Santarém. É o polímero de acácia negra, um coagulante líquido, desenvolvido pela empresa gaúcha TANAC, que acelera em até 40 segundos o processo de decantação da lama presente na água.
BIOGÁS
Biogás é a mistura de todos os gases produzidos durante a decomposição de resíduos orgânicos. A decomposição dos resíduos orgânicos quando ocorre em ambientes fechados, ou seja, em locais sem a troca de ar ou em ambientes alagados, onde o resíduo submerso está sem o contato com atmosfera, caracterizando-se como ambientes anaeróbios (locais sem a presença de oxigênio atmosférico livre). Somente nessas condições desenvolve-se micro-organismos anaeróbios que consomem os resíduos orgânicos e produzem o biogás.
O biogás é uma mistura de vários gases: gás metano (CH4), gás carbônico (CO2), vapor de água (H2O), sulfeto de hidrogênio (H2S), amônia (NH3) e outros gases que aparecem em proporções menores do que 1%.
COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS
A composição do biogás pode variar muito e depende diretamente do tipo de resíduo orgânico (matéria prima para produção de biogás ou simplesmente substrato) e das características do processo de biodigestão anaeróbia.
Entre todos os gases presente no biogás o único gás que é combustível é o gás metano. Os outros gases presentes no biogás são impurezas que vão causar corrosão e desgastes em tubulações, motores, entre outros equipamentos. Além de contribuir para redução do poder calorífico do biogás. Em determinados equipamentos a queima do biogás bruto pode causar prejuízos financeiros ao reduzir a vida útil, comprometendo o investimento realizado para produção do biogás. Nesse sentido, conforme o uso final do biogás é muito importante avaliar que tipo de processo de limpeza e purificação que será necessário.
Para uso comercial do biogás, em média ou grande escala, há a necessidade do desenvolvimento de grandes biodigestores (reatores anaeróbios).
Uma planta completa para a produção de biogás possui diferentes equipamentos distribuídos em várias unidades do processo: unidade de recebimento e estocagem de substrato (biomassa); unidade de alimentação; reatores anaeróbios; tanques de polimento e armazenamento do digestato; gasômetro para biogás; sistemas de limpeza e purificação do biogás; grupo gerador; estocagem do biometano; laboratórios de análise de substrato, análise de inóculos, análise do biogás e central de controle do processo. (energiaebiogás).
Já ouviu falar em gás dos pântanos ou gás do lixo?
Um exemplo de produção espontânea de biogás na natureza é o apodrecimento de materiais em pântanos, lodo em banhados misturado com a vegetação, árvores e outros resíduos vegetais submersos em alguma barragem ou áreas alagadas, até mesmo sedimento orgânico em lavouras de arroz podem produzir biogás. Ou seja, o biogás é gerado no processo natural de decomposição anaeróbia dos resíduos, em ambientes sem oxigênio atmosférico livre. Um bom exemplo de locais onde ocorre espontaneamente a produção de biogás: esterqueiras de dejetos bovinos, de aves e suínos, assim como em lixões, lodo de esgotos.
Benefícios do uso do biogás
Benefícios ambientais
A biodigestão de resíduos orgânicos possibilita uma destinação adequada, estabilizando os substratos que poderiam impactando o meio ambiente, contaminando o solo, poluindo os recursos hídricos e a atmosfera.(energiaebiogás)
O resído orgânico, quando biometanizado, contribui com a qualidade de vida de populações a regiões onde área atividades com potencial de poluição pelo excesso de carga orgânica. Ao evitar que os resíduos orgânicos apodreçam em locais inapropriados, indiretamente estará preservand a saúde pública de diferentes vetores.(energiaebiogás)
A decomposição dos resíduos, sem aproveitamento energético, além de configurar-se como um desperdício de energia também é um dos fatores responsáveis pelo aquecimento global. A emissão de carbono, seja na forma de diôxido de carbono ou metano, resulta no desiquilíbrio dos fatores climáticos. Atualmente observamos mudanças no ciclo das chuvas que impactam a produção agropecuária, a produção e o custo de energia elétrica (operação do sistema hidrotérmico de potência - despachos de hidrelétricas e termelétricas), assim como afeta toda dinâmica de climática como um todo, provocando eventos extremos que resultam em perdas econômicas e também em perdas de vida (decorrentes de furações, deslizamentos de terra por excesso de chuvas, secas, grandes nevascas, entre outros).(energiaebiogás)
Produção de energia
O uso do biogás possibilita a substituição direta de outras fontes de energia. Contribuí para autossuficiência energética do investidor. É um biocombustível que possui grande versatilidade de uso final e que não está diretamente exposto a variações cambiais do dólar e nem a variação do preço do barril de petróleo.
A geração de energia com biogás possibilita minimização dos riscos de exposição a mudanças de fatores climáticos, como estiagens que afetam níveis dos reservatórios das hidrelétricas. Não é afetado pela intermitência como são afetadas as fontes eólicas e de energia solar.
Na geração elétrica, o biogás é uma fonte despachável com reduzido custo de armazenamento, quando comparado aos sistemas de armazenamento de energia com baterias de chumbo-ácido, níquel-cádmio ou íons de lítio. Consideram a Análise do Ciclo de Vida (ACV) o biogás mostra-se extremamente vantajoso e competitivo também no segmento de armazenamento.(energiaebiogás)
Digestato e o potencial uso como biofertilizante
O digestato obtido no final do processo de biodigestão anaeróbia é um efluente rico em nutrientes, quando obtido a partir de resíduos agrícola pode ser utilizado como biofertilizante, desde que esteja de acordo com a legislação que permita o seu uso como fertilizante. A produção de biogás pode contribuir diretamente com a redução de custos da produção agrícola, reduzindo a necessidade de compra de fertilizantes químicos. Indiretamente, essa substituição (fertilizantes comerciais pelo biofertilizante) também contribui para redução dos gases de efeito estufa, seja pela emissões evitadas durante a produção de fertilizantes, seja pelas emissões evitadas na logística para a fábrica de fertilizante e a propriedade rural onde será aplicado.
Substâncias tóxicas presentes no biogás
O sulfeto de hidrogênio (H2S) é extremamente tóxico e caso seja inspirado em certas quantidades, causa sufocamento interno. A exposição prolongada ao ar com concentrações de apenas 350 ppm de H2S pode ser mortal para seres humanos. O sulfeto de hidrogênio presente no biogás possui concentrações que variam de 20 a 20.000 ppm (mg/m³). Substratos formados de cultivos de plantas energéticas costumam gerar pequenas quantidades. Substratos a partir de dejetos animais, resíduos orgânicos urbanos, restos de alimentação e esgoto doméstico geram normalmente grandes quantidades.
A partir de concentrações de 50 mg/l o H2S é tóxico e inibe a ação das bactérias metanogênicas. A redução de enxofre é para alguns microrganismos termodinamicamente mais interessante que para as Archeas produtoras de metano. A redução de atividade metanogênica acontece a partir de uma concentração de 2% de sulfeto de hidrogênio no substrato.(portaldobiogás)
É possível utilizar o gás carbônico?
O gás carbônico possui uma ampla utilização na indústria de refrigerantes ou regulando o pH das águas de aquários. Também pode ser usado em extintores de incêndio ou como anestésico em animais que vão para o abate.
Biogás como fonte de hidrogênio
No último estágio de aproveitamento do biogás, o metano pode passar por um processo de Reforma para gerar hidrogênio. Assim como o gás carbônico, o hidrogênio pode ser utilizado para diferentes fins. O hidrogênio é considerado por muitos como o combustível do futuro. Sua combustão resulta somente em energia e água. Hidrogênio como combustível é uma tendência por ser uma boa alternativa aos combustíveis com altos índices de enxofre e aromáticos (portalbiogas).
Excelente palestra para assistirmos sobre geração de energia
https://vimeo.com/255967443
ETANOL
De acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), a produção de cana-de-açúcar no ano civil 2019 alcançou 639,0 milhões de toneladas, aumento de 2,3% em relação ao ano civil anterior, quando a moagem foi 624,5 de milhões de toneladas. Em 2019 a produção nacional de açúcar foi de 29,2 milhões de toneladas, redução de -0,4% em relação ao ano anterior, enquanto a fabricação de etanol subiu 5,9% atingindo um montante de 35.156 mil m³. Deste total, 69,8% referem-se ao etanol hidratado: 24.548 mil m³. Em termos comparativos, houve um aumento de 3,6% na produção deste combustível em relação a 2018. Já a produção de etanol anidro, que é misturado à gasolina A para formar a gasolina C, registrou uma queda de 11,6%, totalizando 10.608 mil m³.(epe)
Aproximadamente 140 kg de açúcar ou 86 de etanol podem ser obtidos a partir de uma tonelada de cana (1000 kg). A figura abaixo resume o sistema paralelo de fabricação de etanol a partir da cana:
FABRICAÇÃO DO ETANOL
Como é a fabricação de Açúcar e Etanol a partir da Cana-de-açúcar? Quais as etapas do processamento? Que resíduos são gerados e como tratá-los? Neste artigo você aprenderá como reaproveitar do resíduo da melhor forma com benefícios econômicos e sustentáveis.
A cana é uma planta semi-perene da família das gramíneas, pertencente ao gênero Saccharum. Oriunda das regiões temperadas quentes e tropicais da Ásia, hoje é cultivada em vários países do mundo, como Índia, outros países da África e do Caribe. Em determinadas regiões desses países, a cana encontra condições climáticas ideais para seu crescimento: uma estação quente e úmida, que propicia a germinação, o brotamento e o desenvolvimento da planta, e uma estação seca e fria, que promove a maturação dos colmos e o acúmulo de sacarose.
Ao chegar à usina, a cana-de-açúcar é esmagada, gerando o caldo de cana ou garapa. Após recolher o caldo de cana, ele é acrescido de melaço de processos anteriores formando o mosto, que é então adicionado de uma mistura conhecida como “pé-de-cuba” (levedura recuperada e tratada para diminuição do pH e do teor alcoólico).
A fermentação
A fermentação do mosto ocorre em tanques denominados dornas de fermentação, pelo pro cesso Melle-Boinot, que envolve a recuperação das leveduras e seu reuso no processo, após tratamento.
Após um período de 4-12 horas a fermentação termina gerando um produto final de teor alcoólico entre 7 e 10% que é então centrifugado para separação e recuperação da levedura e segue para a destilação, de onde se obtém o álcool hidratado.
A destilação
Na etapa de destilação, o álcool, água (89-93%) e os demais componentes (glicerina, outros alcoóis, furfural, aldeído acético, ácidos succínico e acético, bagacilho, leveduras, bactérias, açúcares mais complexos, sais minerais, albuminóides, CO2 e SO2) são separados de acordo com seus respectivos pontos de ebulição, em três etapas sequenciais. Na destilação propriamente dita, o álcool é separado do vinho fermentado em duas fases: a flegma (vapores com 40 a 50° GL) e a vinhaça (com menos de 0,03° GL). A vinhaça pode ser utilizada como substrato para a produção e uso de biogás na própria indústria.
A retificação
No processo de retificação a flegma é concentrada até obter um grau alcoólico de 96° GL em sua saída e retirar as impurezas como álcoois homólogos superiores, aldeídos, ésteres, aminas, ácidos e bases. Separa-se ainda o óleo fúsel, composto rico em álcool amílico e isoamílico, usados com aditivos na indústria química.
A desidratação
Finalmente, parte do álcool então produzido passa pelo processo de desidratação com monoetilenoglicol, que reduz a volatilidade da água e permite a evaporação do etanol, que segue separado. Tem-se então um produto com 99,9° GL, o álcool anidro.
Biodíesel
Em 2019 a produção de B100 no país cresceu 10,7% em relação ao ano anterior, atingindo o montante de 5.923.868 m³. O percentual de B100 adicionado compulsoriamente ao diesel mineral, entre os meses de janeiro e agosto manteve-se em 10,0%, atingido 11% a partir de setembro. A principal matéria- -prima foi o óleo de soja (61%), seguido do sebo bovino (10,3%).
(Globo News, 05/VI/2021)
(Globo News, 05/VI/2021)
(Globo News, 05/VI/2021)
(Globo News, 05/VI/2021)
(Globo News, 05/VI/2021)
Bibliografia
Fungos e o carvão mineral
J. M. Robinson, Geology 18, 607 (1990)
IEA
Evolução humana
Carvão vegetal
Densidade da madeira
Como tingir ossos
Você pode fazer um corante preto natural com água, taninos e ferro. Escureça o osso ou qualquer material natural até obter uma rica cor preta, primeiro mergulhando em uma solução de ácido tânico e, em seguida, imergindo-o em uma solução de sal de ferro. Isso dará ao osso um pigmento preto escuro permanente.
Melhor página de geologia de todos os tempos
Atlas Ambiental Escolar de Presidente Prudente/SP
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