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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Biomassa: energia limpa para o futuro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa O que é biomassa? A biomassa é matéria orgânica, como madeira, grãos e resíduos animais. Eles armazenam a energia do Sol, que é depositada através da fotossíntese. A energia da biomassa é a energia contida nos resíduos agrícolas (polpa de beterraba sacarina, palha de grãos, palha e casca de arroz, cascas de nozes, etc.), resíduos de madeira (serragem, aparas, sucata), resíduos domésticos (resíduos de papel e resíduos domésticos), resíduos rápidos -cultivo de plantas (choupo, salgueiro, gramíneas diversas), resíduos contendo metano (estrume, água contaminada, etc.). Como a biomassa pode ser usada? A energia da biomassa pode ser usada para produzir eletricidade, calor ou combustíveis líquidos para transporte, como etanol e outros combustíveis à base de álcool. Os humanos têm usado biomassa para aquecimento e cozinha há milhares de anos. Como a biomassa é usada? Nos EUA, a utilização de biomassa representa hoje até 4% da produção de energia (0% na Ucrânia). Acredita-se que esse número possa ser aumentado para 20%. Sendo esta a contribuição das centrais nucleares para o sector energético dos EUA, acredita-se que a utilização da biomassa pode substituir completamente a energia nuclear. Além disso, os especialistas americanos acreditam que a produção de combustível a partir da biomassa pode reduzir as exportações de petróleo em 50%. Em todo o mundo, resíduos de vários tipos acumulam-se constantemente: milhões de toneladas de resíduos agrícolas poluem a terra, montanhas de serragem, resíduos de papel e resíduos domésticos aguardam para serem processados. Eles contêm gás, combustível para carros e eletricidade. E todas estas são fontes de energia renováveis. Quais são os benefícios da biomassa? Econômico Um dos maiores benefícios da biomassa no meio rural é o desenvolvimento do seu processamento. A biomassa é volumosa e não faz sentido transportá-la por longas distâncias; o processamento da biomassa deve ser concentrado onde o grão cresce. O número de empregos na produção de gás, combustível e electricidade pode ser enorme. Por exemplo, o Departamento de Agricultura dos EUA estima que cada milhão de galões de etanol produzidos todos os anos gerará 4 mil empregos. A produção de combustível e de electricidade permitirá aos agricultores receber um rendimento estável e reduzir a dependência do fornecimento de petróleo estrangeiro (como isto é importante para a Ucrânia!). Na proteção ambiental A utilização da energia da biomassa irá mitigar as alterações climáticas, reduzir a chuva ácida, a erosão do solo, a poluição da água e a pressão sobre a paisagem, proporcionar melhores condições para a vida dos animais e o crescimento das florestas. As alterações climáticas preocupam pessoas em todo o mundo. A atividade humana, especialmente a combustão de combustíveis, libera centenas de milhões de toneladas de gases, como dióxido de carbono e metano, na atmosfera. A concentração destes gases na atmosfera altera o clima da Terra, destruindo toda a biosfera que sustenta a vida. As tecnologias de energia de biomassa ajudarão a minimizar este impacto. Ao capturar o metano (que é 20 vezes mais nocivo que o dióxido de carbono) dos resíduos, evitamos que ele escape para a atmosfera e o colocamos para trabalhar na geração de eletricidade ou em veículos. Todas as plantas armazenam carbono em suas raízes ou caules durante suas vidas. Se uma planta apodrece no solo, seu carbono é utilizado por outras plantas. Este é o chamado ciclo fechado do carbono. Mesmo durante a colheita, as raízes das plantas permanecem no solo, estabilizando o solo e armazenando carbono. Chuva ácida A chuva ácida ocorre quando combustíveis são queimados e liberam óxidos de enxofre e nitrogênio. Eles levam à destruição da vida nos corpos d’água e afetam a vida de pessoas e animais. Como a biomassa não contém impurezas de enxofre, mesmo a co-combustão de biomassa com carvão pode reduzir a libertação de enxofre na atmosfera. Erosão do solo e poluição da água O uso de biomassa pode reduzir a poluição da água de várias maneiras. Primeiro, precisamos cultivar mais plantas nas terras baixas e nas zonas costeiras. As plantas estabilizam o solo, reduzem sua erosão e evitam a lixiviação de diversas substâncias do solo. A presença de plantas protege os ecossistemas aquáticos e melhora as condições de vida de diversos organismos aquáticos, como os peixes. Em segundo lugar, a utilização de biomassa reduz a poluição da água ao sequestrar metano (bactérias anaeróbias). Atualmente, os condicionadores de solo que contêm bactérias anaeróbias são vendidos aos agricultores. O uso de tais condicionadores permite ligar e secar resíduos líquidos de granjas, transformando-os em um material mais conveniente para processamento posterior. Reduzindo a pressão sobre a paisagem Nos EUA, são produzidos anualmente até 350 milhões de toneladas de resíduos agrícolas. Ao utilizar pelo menos parte desses resíduos para produzir etanol, reduzimos significativamente a liberação de resíduos no solo das áreas agrícolas. Como criar eletricidade a partir de biomassa? A combustão direta é o método mais direto e simples de obtenção da energia contida na biomassa. Normalmente, as caldeiras de combustão produzem vapor para uso em processos industriais ou produzem eletricidade diretamente. Também produzem calor que pode ser utilizado para aquecer casas, estufas, etc. A tecnologia de queima de biomassa é a mesma do carvão. Além disso, a biomassa pode ser queimada juntamente com o carvão nas caldeiras existentes. Um método mais recente é a gaseificação. Em vez de queimar, a biomassa é convertida de uma fase sólida para uma fase gasosa. Este gás é queimado em vez do gás doméstico nos transportes, em aplicações industriais ou convertido em combustível sintético. As tecnologias deste último processo ainda não foram totalmente exploradas. Como obter etanol da biomassa? O etanol é produzido pela conversão do amido contido na biomassa de resíduos alimentares (grãos, batatas, beterrabas, resíduos da produção de açúcar) em álcool. O processo de fermentação é igual ao da produção de bebidas alcoólicas - o fermento e o calor fazem com que os açúcares complexos se decomponham em açúcares mais simples. Dessa forma, são produzidos anualmente até 5 milhões de toneladas de etanol nos Estados Unidos. Um processo mais recente que ainda não foi utilizado é o processamento da celulose contida em resíduos de madeira, polpa de capim e resíduos agrícolas. A celulose é uma forma de carboidrato e pode ser decomposta em açúcares mais simples. O processo pode ter aplicações mais amplas do que o anterior, pois pode utilizar uma gama mais ampla de resíduos. Como o etanol tem propriedades químicas diferentes das da gasolina, ele deve ser manuseado de forma diferente. Por exemplo, o etanol evapora menos facilmente do que a gasolina. Isto significa que a partida a frio dos motores se torna um problema nas aplicações. Portanto, os motores a etanol precisam ser projetados de forma diferente dos motores a gasolina. Além disso, por ser um produto orgânico, o etanol se deteriora muito mais rapidamente que a gasolina. Portanto, faz sentido utilizar etanol misturado à gasolina (10% etanol a 90% gasolina). Essa mistura libera substâncias como monóxido de carbono, dióxido de carbono e dióxido de enxofre na atmosfera muito menos do que a gasolina pura. Resumo O uso de biomassa é uma fonte promissora de energia renovável. Pode não só melhorar a protecção ambiental, mas também proporcionar um grande número de empregos nas zonas rurais. Até agora, a utilização da biomassa não entrou amplamente no mercado porque a utilização de combustíveis fósseis ainda é mais barata. Mas à medida que os depósitos se esgotam, os combustíveis fósseis tornar-se-ão mais caros e a utilização da biomassa tornar-se-á economicamente competitiva no século XXI.
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