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An. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006

 

Geração de eletricidade utilizando sistemas de gaseificação de biomassa in natura em comunidades isoladas da região Amazônica - Projeto GASEIBRAS

 

 

Profª Drª Suani Teixeira CoelhoI; M. Sc. Sívia Mª Stortini Gonçalves VelázquezII; Eng. Sandra Mª Apolinário dos SantosIII; Biol. Beatriz Acquaro LoraIV

ICENBIO - Centro de Referência Nacional em Biomassa. Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 - Cidade Universitária. São Paulo / SP Brazil. CEP: 05508-010. Fone/Fax: (55 11) 3091-2649. suani@iee.usp.br
IICENBIO - Centro de Referência Nacional em Biomassa. Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 - Cidade Universitária. São Paulo / SP Brazil. CEP: 05508-010. Fone/Fax: (55 11) 3091-2649. sgvelaz@iee.usp.br
IIICENBIO - Centro de Referência Nacional em Biomassa. Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 - Cidade Universitária. São Paulo / SP Brazil. CEP: 05508-010. Fone/Fax: (55 11) 3091-2649. sandra@iee.usp.br
IVCENBIO - Centro de Referência Nacional em Biomassa. Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 - Cidade Universitária. São Paulo / SP Brazil. CEP: 05508-010. Fone/Fax: (55 11) 3091-2649. blora@iee.usp.br

 

 


RESUMO

Este artigo técnico apresenta um projeto pioneiro de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis "GASEIBRAS - Nacionalização da Tecnologia de Gaseificação de Biomassa e Formação de Recursos Humanos na Região Norte", aprovado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pelo Ministério de Minas e Energia (MME).
O projeto GASEIBRAS pretende utilizar a experiência adquirida anteriormente com a realização do projeto "GASEIFAMAZ - Comparação entre Tecnologias de Gaseificação de Biomassa Existentes no Brasil e no Exterior e Formação de Recursos Humanos na Região Norte", para a construção de um sistema de gaseificação de biomassa com tecnologia totalmente nacional, de fácil operação e manutenção, para ser alimentado com resíduos disponíveis localmente.
Além de contribuir com o desenvolvimento da tecnologia nacional, consolidando a tecnologia de gaseificação de biomassa para geração de eletricidade, a este projeto contribuirá para o desenvolvimento sustentável de comunidades isoladas da região amazônica.
O protótipo implementado possibilitará a replicação do projeto em outras localidades do país, pois se ajusta às necessidades de pequenas comunidades isoladas, propiciando assim, o suprimento de energia descentralizada na área rural, a partir de fontes renováveis.

Palavras-chave: Resíduos agroindustriais, Gaseificação, Eletrificação Rural.


ABSTRACT

This paper will present the pioneering project of electric energy generation from renewable sources "GASEIBRAS - Nationalization of the Biomass Gasification Technology and Formation of Human Resources in the Amazon Region",recently approved by the National Advice of Scientific and Technological Development (CNPq) and for the Ministry of Mines and Energy (MME).
The GASEIBRAS project intends to use the experience previously acquired in the project "GASEIFAMAZ - Comparison between Existing Technologies of Biomass Gasification in Brazil and Exterior and Formation of Human Resources in the North Region", sponsored by FINEP / CT-ENERG, to develop and construct a 20 kWe biomass gasification system, with total national technology, easy to operate and to maintain, and fed with local available biomass residues.
Apart from contributing for the development of the national technology, this project will provide the sustainable development of the isolated communities in the Amazon region. The ongoing development of this project will enable us to consolidate the national biomass gasification technology for electricity generation.
The implemented prototype will allow the response of this project in other regions of the country, due its tailor made characteristic to attend to small isolated communities, thus supplying decentralized energy from renewable sources, to Amazon region.


 

 

1. Introdução

A gaseificação de combustíveis sólidos é um processo bastante antigo, realizada com o objetivo de produzir um combustível gasoso com melhores características de transporte, melhor eficiência de combustão e também que possa ser utilizado como matéria-prima para outros processos.

Entretanto, os vários sistemas de gaseificação que até o momento foram desenvolvidos no Brasil não se adaptam à produção de energia elétrica em comunidades isoladas. Os modelos que fornecem gás com propriedades satisfatórias para esse fim são projetados para operar com carvão e não com biomassa in natura, o que implica na transformação da biomassa em carvão com todos os impactos ambientais e perda de rendimento termodinâmico associados a essa prática.

Esses problemas foram superados com o desenvolvimento do projeto GASEIFAMAZ "Comparação entre Tecnologias de Gaseificação de Biomassa Existentes no Brasil e no Exterior e Formação de Recursos Humanos na Região Norte", convênio FINEP/CT-ENERG 23.01.0695.00, desenvolvido pelo Centro Nacional de Referência em Biomassa (CENBIO) em parceria com o Biomass Users Network do Brasil (BUN), nos anos de 2002 a 2005.

O projeto GASEIFAMAZ, com o intuito de suprir a demanda de energia elétrica em comunidades isoladas de modo sustentável, importou dois sistemas de gaseificação de 20 kW e 5 kW, do Indian Institute of Science (IISc) e instalou-os para testes no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).

Durante a fase de testes, sua operação e manutenção foram simplificados e adaptados à realidade brasileira, possibilitando a instalação deste sistema em comunidades isoladas da região amazônica.

O projeto realizou, também, a capacitação de pessoal da comunidade na operação e manutenção desta tecnologia fabricada pelo IISc, utilizando os conhecimentos adquiridos para o aperfeiçoamento dos equipamentos nacionais em função dos testes realizados no IPT.

O assentamento Aquidabam, localizado na cidade de Manacapuru, estado do Amazonas possuía as condições básicas necessárias à implementação do sistema de gaseificação: disponibilidade de biomassa - a comunidade cultiva e beneficia artesanalmente o cupuaçu, uma fruta típica da região amazônica e os resíduos (cascas) desse beneficiamento são utilizados para alimentar o sistema de gaseificação; experiência em motores diesel - utilizam motores diesel para suprir as necessidades de energia e, principalmente, grande envolvimento dos moradores no projeto.

A instalação do sistema de gaseificação no assentamento Aquidabam possibilitará futuramente a implantação de uma pequena agroindústria local para a extração e venda da polpa do cupuaçu (produto com maior valor agregado), por meio do fornecimento de energia elétrica gerada pelo sistema de gaseificação, propiciando aumento da renda da comunidade e conseqüentemente, melhoria na qualidade de vida dos moradores.

Este projeto implicou em significativas melhorias ambientais, como a redução do consumo de combustíveis fósseis em até 80%, principais responsáveis pelo agravamento do efeito estufa, pois proporciona a produção de energia renovável e limpa, que utiliza a biomassa disponível nas comunidades isoladas para geração de energia elétrica.

 

2. Projeto GASEIBRAS

Diante disso, a proposta do projeto GASEIBRAS é utilizar a experiência adquirida anteriormente no projeto GASEIFAMAZ para desenvolver e construir um sistema de gaseificação de 20 kW, com tecnologia nacional, de fácil operação e manutenção, que seja alimentado com resíduos de biomassa in natura localmente disponíveis. Também será efetuada uma pesquisa para verificação de empresários potencialmente interessados em construir estes sistemas no país.

Além de contribuir para o progresso da tecnologia nacional, o projeto visa colaborar com o desenvolvimento sustentável da comunidade de Timbó, no município de Manacapuru, no estado do Amazonas, na qual o sistema será instalado.

As características da comunidade Timbó são semelhantes às inúmeras localidades isoladas da região norte do Brasil: falta de acesso à rede elétrica convencional, elevados custos de fornecimento de energia, baixo poder aquisitivo da população, num contexto em que se apresentam questões ambientais e sociais de profunda relevância: as necessidades de preservação ambiental e de ampliação do fornecimento de eletricidade às populações amazônicas, de maneira a garantir a sua permanência na região e a melhoria de suas condições de vida, em geral, bastante precárias.

Serão utilizados resíduos agrícolas (cascas de cupuaçu), como combustíveis sólidos no processo de gaseificação, de modo a garantir que até 80% do diesel consumido pelo motor gerador sejam substituídos por biomassa. Atualmente, existe um motor diesel em Timbó, que não está em operação porque a população local não tem recursos financeiros para sustentar os gastos com óleo diesel.

 

 

O CENBIO desenvolverá o projeto GASEIBRAS com o apoio das seguintes instituições: Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE), Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA), Universidade de Campinas (UNICAMP) e Biomass Users Network do Brasil (BUN).

Este projeto não implicará somente na construção de sistemas de gaseificação de biomassa, mas em todo o desenvolvimento de um projeto de gaseificação, uma vez que serão objetivos do projeto GASEIBRAS, além do projeto e construção do sistema, os custos de operação e manutenção envolvidos, o processo de capacitação das comunidades e os testes no sistema em operação em campo, nos quais existem condições bem distintas daquelas encontradas em laboratório. A concretização deste projeto representa, também, um potencial mercado para os fabricantes nacionais.

 

3. Tecnologia de gaseificação

Em todos os processos de gaseificação, as substâncias orgânicas, total ou parcialmente, são transformadas em gases, entre os quais os maiores componentes são: monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio e, dependendo das condições, metano, hidrocarbonetos leves, nitrogênio e vapor d'água em diferentes taxas [USHIMA, 2003].

O gaseificador que será desenvolvido no projeto GASEIBRAS é co-corrente estratificado, ou seja, o combustível segue na mesma direção do gás. Ambas saídas, de biomassa e ar, entram pelo topo do gaseificador, que é aberto para atmosfera ("open top") e segue para base. A biomassa quando passa pelo reator sofre combustão incompleta (com pouco oxigênio) e é transformado e gás combustível. Este gás formado passa por um sistema de limpeza de gases, por um filtro de impurezas, e segue para um flare ou para o grupo-gerador.

 

4. A comunidade amazônica escolhida

O sistema de gaseificação desenvolvido pelo projeto GASEIBRAS será instalado na comunidade Timbó (Fig. 2), Manacapuru, Amazonas, onde vivem cerca de 380 pessoas e cerca de 90 residências.

 

 

As características da comunidade são típicas de regiões isoladas na região norte do país: ausência de rede de distribuição convencional de eletricidade, altos custos de suprimento de energia, baixo poder aquisitivo da população, em um contexto no qual é apresentado questões relevantes quanto ao meio ambiente e desenvolvimento social, como a preservação do meio ambiente a extensão da distribuição de eletricidade para as populações amazônicas, como maneira de garantir a sua permanência na região e a melhoria das condições de vida dos moradores, que atualmente são bastante precárias.

Nesta comunidade os resíduos agriculturais serão utilizados como combustível sólido no processo de gaseificação, em função de garantir que 80% do diesel consumido no grupo-gerador seja substituído por biomassa.

Atualmente, existem oito computadores na escola da comunidade Timbó que não são utilizados pelos alunos devido à ausência de energia elétrica de boa qualidade. Sendo assim, a instalação do sistema possibilitará a implementação de uma agroindústria de extração da polpa do cupuaçu e a sua posterior comercialização.

 

 

5. Conclusões

O projeto GASEIBRAS propõe o uso da biomassa como solução à questão energética, enquanto fonte sustentável capaz de incentivar atividades econômicas locais, e como meio de diminuição da dependência dos combustíveis fósseis, em muitos casos, a única alternativa ao fornecimento de eletricidade nestas localidades. Propõe também servir como instrumento para que a agroindústria local se desenvolva, garantindo uma produção agrícola que possa custear a operação e manutenção do sistema e a melhorar a qualidade de vida da população da comunidade, além fornecer os resíduos a serem utilizados no sistema de gaseificação.

O aproveitamento de biomassa como fonte energética primária para geração de eletricidade é uma alternativa completamente condizente com a realidade de hoje, principalmente quando se trata de comunidades isoladas. Ela apresenta balanço global de gás carbônico nulo, geração de apenas 1% de cinzas que podem ser aproveitadas ou recicladas, emissão de dióxido de enxofre quase nula, assim como de outros óxidos provenientes da combustão.

Com o aproveitamento dos resíduos de biomassa, regionalmente disponíveis, é possível atender a todos os pressupostos que, direta ou indiretamente, conduzem a um modelo de sociedade onde o crescimento e o desenvolvimento, com base nos recursos naturais e seu gerenciamento racional, respeitem limites técnicos, econômicos e legais. Tudo isso sem penalizar fatias sociais de menor poder de pressão ou politicamente desagregados, até porque a divulgação e implantação das melhorias materiais, que acompanham tal geração, terão igualmente um papel educativo que não deverá ficar restrito à comunidade em que o sistema for instalado.

Um programa nacional de larga escala será levado adiante, visando a produção destes sistemas pela indústria nacional. Assim, teremos um estudo completo sobre a gaseificação de biomassa totalmente desenvolvido no Brasil: desenvolvimento da tecnologia de gaseificação para geração de energia elétrica, custos envolvidos na construção do sistema e quanto aos problemas enfrentados pelas comunidades isoladas em seu uso.

Este projeto é de particular relevância, pois, além de contribuir com as instituições de pesquisa que trabalham no setor de geração de energia, poderá ser replicado em outras comunidades isoladas do país, que congregam mais de 1 milhão de brasileiros (IBGE, 2004) sem acesso à energia elétrica, majoritariamente na região Amazônica.

 

6. Referências Bibliográficas

[1] CENBIO - Centro Nacional de Referência em Biomassa. Projeto GASEIFAMAZ. Relatório Técnico, Dezembro, 2001.

[2] CENBIO - Centro Nacional de Referência em Biomassa. Projeto GASEIBRAS. Relatório Técnico. Dezembro, 2003.

[3] Cupuaçu. Imagem obtida em www.internext.com.br/valois/clic/clic25.ht m, em Novembro 2004.

[4] USHIMA, A. "Testes no sistema de gaseificação para geração de energia elétrica em comunidades isoladas". Artigo Técnico. Setembro, 2003.

[5] Arquivo Fotográfico do CENBIO, 2002.