Potencial dos resíduos florestais e dos gases da carbonização da madeira para geração de energia elétrica

Abstract

A elevada demanda por energia no Brasil e no mundo tem estimulado o desenvolvimento de pesquisas para geração de energia a partir de combustíveis renováveis. Nesse contexto, a biomassa florestal apresenta destaque, salientando a importância dos resíduos florestais e dos gases da carbonização, uma vez que não são utilizados e podem causar problemas ambientais. Entretanto, é necessário aprimorar o conhecimento sobre esses combustíveis de modo a encontrar uma maneira mais efetiva para sua utilização. Sendo assim, esse trabalho teve como objetivo principal quantificar e qualificar o estoque de biomassa total da parte aérea de uma floresta de Eucalyptus em idade de corte e verificar a viabilidade do uso desse material para a geração de energia térmica e elétrica, bem como avaliar o desempenho de um sistema de cogeração de energia a partir da queima dos gases da carbonização, por meio de uma turbina a gás de combustão externa, para produção de energia elétrica. Para isso, foi estudada uma floresta Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis, em idade de corte (79 meses), sendo determinado o estoque de biomassa acima do solo; as propriedades físicas, químicas e o potencial energético do material; ajuste de modelos alométricos para gerar equações para estimar o estoque de energia na árvore; e avaliou-se o desempenho de uma planta de cogeração de energia a partir dos gases da carbonização utilizando uma turbina à gás de combustão externa. Verificou-se que o estoque de biomassa florestal foi 145,99 t.ha-1, sendo que deste montante 17,03 t.ha-1 (11,67%) está em forma de resíduos gerados por ocasião da colheita e, a biomassa residual do processo de produção de carvão vegetal foi de aproximadamente 19,82 t.ha-1. Os resíduos da colheita florestal e da carbonização apresentaram potencial para serem utilizados para a geração de energia. As equações selecionadas foram adequadas para a estimativa de estoque de energia nas árvores de Eucalyptus. Observou-se que foi possível gerar energia a partir da queima dos gases da carbonização em fornos de alvenaria utilizando turbina a gás. Entretanto, a turbina selecionada não foi capaz de gerar energia suficiente para suprir a demanda da planta de cogeração, sendo necessário a utilização de uma turbina com maior potência e acoplar um maior número de fornos para que a geração de energia seja viável.

The high energy demand in Brazil and the world has stimulated the development of research for energy generation from renewable fuels. In this context, forest biomass has highlighted, emphasizing the importance of forest residues and carbonization gases, since they are not used and can cause environmental problems. However, it is necessary to improve the knowledge of those fuels to find a more effective way to use. Therefore, this study aimed to quantify and qualify the total biomass stock of the Eucalyptus forest aerial part in cutting age and verify the feasibility of using this material for the heat and electricity generation, and to evaluate the performance of a cogeneration system from the carbonization gases burning through a external flue gas turbine to produce electricity. For this, a forest Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis was studied, at cutting age (79 months), being determined the above-ground biomass stock; the physical, chemical and energy potential of the material; adjustment of allometric models to generate equations to estimate the energy supply in the tree; and was evaluated the performance in a cogeneration plant from the carbonization gases using a turbine to the external flue gas. It was found that the stock of forest biomass was 145.99 t.ha-1, and of this amount 17.03 t ha-1 (11.67%) is in the form of waste generated at harvest and the residual biomass charcoal production process was approximately 19.82 t.ha-1. Forest harvesting and carbonization waste presented potential to be used for power generation. The selected equations were accurate for inventory estimation of energy in the Eucalyptus trees. It was observed that it was possible to generate energy from combustion of the carbonization gases brick kilns using the gas turbine. However, the selected turbine could not generate enough power to meet the demand cogeneration plant, necessitating the use of a turbine coupling with greater power and a greater number of furnaces for power generation feasible.