O biocombustível é um tipo de fonte de energia renovável derivada de materiais microbianos, vegetais ou animais. Por exemplo, biocombustíveis incluem etanol (geralmente feito de milho nos Estados Unidos e cana-de-açúcar no Brasil), biodiesel (proveniente de óleos vegetais e gorduras animais líquidas), diesel verde (derivado de algas e outras fontes vegetais) e biogás (metano derivado de esterco animal e outros materiais orgânicos digeridos).
Os biocombustíveis podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Além disso, eles são mais úteis nas duas últimas formas, pois facilitam o transporte, a entrega e a queima limpa, em resumo:
- Os biocombustíveis são uma classe de energia renovável derivada de materiais vivos.
- Além disso, os biocombustíveis mais comuns são etanol de milho, biodiesel e biogás de subprodutos orgânicos.
- Por conseguinte, a energia proveniente de recursos renováveis coloca menos pressão sobre o fornecimento limitado de combustíveis fósseis, considerados recursos não renováveis.
Compreendendo o biocombustível
Prevê-se que a procura global de energia continue a crescer substancialmente. E, portanto, amplamente reconhecido que é necessário encontrar soluções alternativas e sustentáveis para responder a essas necessidades. Nesse contexto, muitas pessoas na indústria energética acreditam que o biocombustível pode ser a resposta. Considerando-o de vital importância para a produção futura de energia devido às suas propriedades limpas e renováveis.
Os biocombustíveis funcionam de forma semelhante aos combustíveis fósseis não renováveis. Em outras palavras, ambos queimam quando acesos, liberando energia que pode ser usada para abastecer carros ou aquecer casas. No entanto, a principal diferença entre eles é que os biocombustíveis podem ser cultivados indefinidamente e geralmente causam menos danos ao planeta.
Além disso, a Petrobras e muitas das principais empresas petrolíferas do mundo estão agora investindo milhões de dólares em pesquisa avançada de biocombustíveis. A maior empresa petrolífera dos Estados Unidos, por exemplo, está se concentrando em biocombustíveis avançados que não competem com o abastecimento de alimentos ou de água. Assim, alocando a maior parte dos seus fundos para a transformação de algas e resíduos vegetais em combustível que possa ser utilizado para transporte.
Limitações do biocombustível
Indivíduos preocupados com a segurança energética e as emissões de dióxido de carbono veem os biocombustíveis como uma alternativa viável aos combustíveis fósseis. No entanto, os biocombustíveis também apresentam deficiências.
Por exemplo, é necessário mais etanol do que gasolina para produzir a mesma quantidade de energia. Essa preocupação levanta questões significativas sobre a sustentabilidade dos biocombustíveis. Além disso, os biocombustíveis também se tornaram um ponto de discórdia para grupos conservacionistas. Dessa maneira, argumentam que as bioculturas melhor utilizadas como fonte de alimento, em vez de combustível.
As preocupações específicas centram-se na utilização de grandes quantidades de terras aráveis necessárias para a produção de culturas biológicas. Assim, conduz a problemas como a erosão do solo, a deflorestação, o escoamento de fertilizantes e a salinidade.
No Brasil, um dos principais produtores mundiais de biocombustíveis, o etanol de cana-de-açúcar tem amplamente utilizado como alternativa aos combustíveis fósseis, especialmente na indústria automobilística. O país é conhecido por seu programa bem-sucedido de biocombustíveis, que visa reduzir as emissões de gases de efeito estufa e promover uma matriz energética mais limpa. No entanto, mesmo no Brasil, surgiram preocupações sobre o impacto da expansão das plantações de cana-de-açúcar na agricultura e no meio ambiente.
Essas questões ambientais e de segurança alimentar aprofundam o debate sobre os biocombustíveis, enfatizando a importância de uma abordagem equilibrada e sustentável para o desenvolvimento dessa fonte de energia alternativa.
A alternativa às algas
Para ajudar a mitigar o problema da grande utilização de terras aráveis, empresas como a Petrobras estão a recorrer a soluções à base de água sob a forma de produção de algas. A Petrobras afirma que as algas cultivadas em terras inadequadas para outros fins, com água que não pode ser usada para a produção de alimentos, pode ser para biocombustível
Além de utilizarem terras não aráveis e de não exigirem o uso de água doce, as algas poderiam potencialmente produzir maiores volumes de biocombustíveis por acre do que outras fontes. Outra vantagem significativa de usar algas em relação a outras fontes biológicas é a sua capacidade de produzir biocombustíveis com uma composição semelhante aos combustíveis de transporte atuais, como gasolina e diesel. Isso ajudaria muito a substituir os combustíveis fósseis convencionais da gasolina e do diesel.
Etanol um exemplo de biocombustível
O etanol é um combustível renovável que produzido a partir de diversos materiais vegetais, conhecidos coletivamente como “biomassa”. Ele é um tipo de álcool amplamente utilizado como aditivo na gasolina para elevar a octanagem e reduzir as emissões de monóxido de carbono e outras substâncias poluentes na atmosfera.
A mistura mais comum de etanol conhecida como E10, consistindo em 10% de etanol e 90% de gasolina, e é aprovada para uso na maioria dos veículos convencionais movidos a gasolina. Além disso, existe o E15, que contém 15% de etanol e 85% de gasolina, sendo adequado para alguns veículos. Por outro lado, há veículos flex fuel projetados para operar com o E85, que é uma mistura de gasolina e etanol contendo de 51% a 83% de etanol, dependendo da região e estação do ano. É importante observar que cerca de 97% da gasolina nos Estados Unidos já contém algum teor de etanol.
Em grande parte, o etanol produzido a partir de amidos e açúcares vegetais, com o amido de milho sendo uma fonte comum nos Estados Unidos. No entanto, cientistas continuam a desenvolver tecnologias que possibilitam o uso de celulose e hemicelulose, que constituem a parte fibrosa não comestível da matéria vegetal.
O método convencional de conversão da biomassa em etanol é conhecido como fermentação. Durante esse processo, microrganismos, como bactérias e leveduras, metabolizam os açúcares vegetais, resultando na produção de etanol.
Combustível “DROP-IN” de Hidrocarbonetos renováveis
Os combustíveis “drop-in” de hidrocarbonetos renováveis são uma categoria de combustíveis produzidos a partir de fontes renováveis que se assemelham aos combustíveis fósseis convencionais em termos de composição química e características de uso. Esses combustíveis, chamados de “drop-in” utilizados diretamente nos motores de combustão interna e infraestrutura existentes, sem a necessidade de modificações significativas.
Existem várias tecnologias em desenvolvimento para a produção de combustíveis “drop-in” de hidrocarbonetos renováveis. Algumas das fontes de matéria-prima incluem:
- Biomassa: A celulose, hemicelulose e lignina presentes em materiais vegetais, como resíduos agrícolas e florestais, convertidas em hidrocarbonetos renováveis por meio de processos de pirólise e gaseificação.
- Microorganismos: Alguns microrganismos modificados geneticamente podem produzir hidrocarbonetos diretamente a partir de açúcares, como a glicose, por meio de fermentação.
- Reciclagem de plásticos: Resíduos plásticos, como polietileno e polipropileno, convertidos em hidrocarbonetos renováveis por meio de processos de pirólise.
- Captura direta de dióxido de carbono (CO2): A tecnologia de captura direta de CO2 do ar pode ser usada em conjunto com a eletrólise da água para produzir hidrogênio, que pode ser posteriormente combinado com CO2 capturado para formar hidrocarbonetos.
Esses biocombustível “drop-in” renováveis têm o potencial de reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa em comparação com os combustíveis fósseis convencionais, uma vez que são produzidos a partir de fontes de carbono renováveis ou até mesmo a partir da reciclagem de carbono capturado da atmosfera. Eles também podem desempenhar um papel importante na transição para uma matriz energética mais limpa e sustentável.
Processos de Conversão de biocombustível
A produção de biocombustíveis avançados, como o etanol celulósico e os combustíveis de hidrocarbonetos renováveis, geralmente envolve um processo de múltiplas etapas. Primeiramente, é necessário quebrar a estrutura rígida e resistente da parede celular da planta, que inclui as moléculas biológicas celulose, hemicelulose e lignina, firmemente unidas. Essa quebra alcançada de duas maneiras: através da desconstrução em alta temperatura ou da desconstrução em baixa temperatura.
Desconstrução em alta temperatura
Assim, a desconstrução em alta temperatura emprega calor e pressão extremos para desintegrar a biomassa sólida em intermediários líquidos ou gasosos. Existem três rotas principais usadas nesse processo:
- Pirólise
- Gaseificação
- Liquefação hidrotérmica.
Contudo, durante a pirólise, a biomassa, aquecida rapidamente a altas temperaturas (500°C-700°C) em um ambiente livre de oxigênio. O calor decompõe a biomassa em vapor de pirólise, gás e carvão. Após a remoção do carvão, os vapores resfriados e condensados em um óleo “bio-bruto” líquido.
A gaseificação segue um processo ligeiramente semelhante; no entanto, a biomassa exposta a uma faixa de temperatura mais elevada (>700°C) com algum oxigênio presente para produzir gás de síntese (ou gás de síntese) – uma mistura que consiste principalmente de monóxido de carbono e hidrogênio.
Assim, ao trabalhar com matérias-primas úmidas, como algas, a liquefação hidrotérmica é o processo térmico preferido. Este processo utiliza água sob temperaturas moderadas (200°C-350°C) e pressões elevadas para converter biomassa em bio-petróleo bruto líquido.
Desconstrução em baixa temperatura
Em suma, a desconstrução a baixa temperatura normalmente utiliza catalisadores biológicos chamados enzimas ou produtos químicos para decompor as matérias-primas em intermediários. Primeiro, a biomassa passa por uma etapa de pré-tratamento que abre a estrutura física das paredes celulares das plantas e das algas, tornando mais acessíveis polímeros de açúcar como a celulose e a hemicelulose. Assim, esses polímeros decompostos enzimaticamente ou quimicamente em blocos de construção de açúcar simples durante um processo conhecido como hidrólise.
Referências:
- https://petrobras.com.br/fatos-e-dados/petrobras-produzira-mais-a-partir-de-oleo-de-cozinha-usado.htm
- https://www.investopedia.com/terms/b/biofuel.asp
- https://www.energy.gov/eere/bioenergy/biofuel-basics
