Experiências de geração de energia elétrica a partir de biomassa no Brasil: Aspectos técnicos e econômicos.

Luiz Augusto Horta Nogueira, Escola Federal de Engenharía de Itajuba y Arnaldo César da Silva Walter, Universidade Estadual da Campinas, Brasil

Resumo

Na atualidade a biomassa energética participa marginalmente na oferta de energia elétrica no Brasil, contudo condicionantes econômicos, tecnológicos e institucionais apontam para um aumento desta participação, seja em unidades de cogeração no contexto industrial, empregando bagaço, lenha e lixívia celulósica, seja em unidades do serviço público, desde pequenos grupos gaseificadores até unidades com capacidade de dezenas de megawatts. O presente trabalho busca apresentar informações gerais sobre o papel da biomassa na produção de eletricidade no Brasil, exemplificando com alguns casos em diversas situações, abordando dados técnicos e econômicos. Como conclusão são analisados os aspectos ambientáis e institucionais relacionados com a expansão destas tecnologias energéticas.

Introdução

Embora a biomassa tenha sido o primeiro vetor energético empregado pela Humanidade e ainda seja uma forma energética de importância, a produção de eletricidade a partir da biomassa é restrita. A indústria da energia elétrica surgiu apenas no final do século passado, no período guando o carvão mineral iniciava seu domínio, e ao longo dos anos os sistemas elétricos tornaramse cada vez mais centralizados, especialmente no que concerne à geração, induzindo o emprego de combustíveis fósseis de alta densidade energética e o incremento das capacidades unitárias das centrais. Até recentemente, grandes centrais de produção de eletricidade justificavam-se dado: (i) o caráter determinante, sobre os custos da geração, do fator de escala; (ii) a inexistência de restrições maiores com relação aos impactos ambientais e (iii) em função, também, do próprio modelo de organização empresarial que imperou no setor durante anos.

Entretanto, a partir do final da segunda metade dos anos 70 o setor elétrico entrou em uma nova fase em vários países. A elevação dos custos de geração de energia elétrica segundo tecnologias convencionais, por questões tecnológicas e ambientáis, e o processo recessivo nos países industrializados, associados aos sucessivos choques do petróleo, aceleraram as reformas institucionais do setor. Estas reformas, eminentemente de caráter descentralizador, levaram à definição de um maior espaço para a cogeração (produção combinada de calor útil e trabalho), à produção elétrica em pequena escala, ao uso mais intensivo de fontes energéticas renováveis e à produção independente das concessionárias.

As principais características desse novo padrão de expansão do setor elétrico podem ser identificadas nas pressões sociais para com a minimização dos impactos ambientais, na necessidade de uso mais racional dos insumos energéticos e no crescente questionamento do papel exercido pelos Estados no aprovisionamento da infra-estratura. Tais câmbios são favoráveis ao aumento da participação da biomassa na geração de energia elétrica.

Mais recentemente a produção de energia elétrica a partir da biomassa tem sido defendida também como uma importante opção para os países em desenvolvimento (Williams & Larson, 1992) e mesmo para os países da Comunidade Econômica Européia (Grassi, 1993). A questão ambiental, dada pela necessidade de minimização das emissões globais de dióxido de carbono, é o ponto comum de ambas propostas. No caso dos países em desenvolvimento, a crise econômico-financeira do setor elétrico e a necessidade de empréstimos internacionais para viabilizar a construção de novas obras, são colocadas como razões particulares. Para o caso europeu, uma particularidade destacada é a significativa dependência dos países comunitários quanto ao abastecimento de fontes energéticas fósseis, em sua maior parte importada.

Em condições favoráveis a biomassa pode contribuir de maneira significante para com a produção de energia elétrica. Hall (1991) estima que com a recuperação de um terço dos resíduos disponíveis seria possível o atendimento de 10% da consumo elétrico mundial e que com um programa de plantio de 100 milhões de hectares de culturas especialmente para esta atividade seria possível atender 30% do consumo. Considerando a adoção de novas tecnologias, estima-se que as centrais a biomassa, até meados do próximo século, poderão apresentar uma capacidade instalada similar ã de origem nuclear e hidráulica (MPS, 1993).

Como um exemplo das perspectivas de expansão da geração elétrica com biomassa, podem ser citadas as metas de médio e longo prazos do Departamento de Energia dos EUA. Para o ano 2000 prevê-se 12 GWe de capacidade instalada, crescendo para 18 GWe em 2010 e para 100 GWe em 2030. A expectativa do DOE é que o advento de novas tecnologias, tais como o acoplamento de sistemas de gaseificação às turbinas a gás bem como a integração da pirólise às turbinas a gás, possam elevar as eficiências de geração para algo em torno de 35 a 40%, com redução dos custos de capital para 770 a 900 $EE.UU./kW e dos custos de geração para 40 a 50 $EE.UU./MWh (Mutanen, 1993).

Neste trabalho serão discutidas as experiências em cogeração no setor sucro-alcooleiro e de celulose e os programas associados à produção de eletricidade a partir da biomassa no âmbito do Setor Elétrico, em unidades de pequeno e grande porte, inclusive considerando o uso de resíduos urbanos. Em outro trabalho incluído neste evento se abordará a geração de eletricidade com biomassa gaseificada no Brasil (Nogueira, 1995).

A produção de eletricidade a partir da biomassa no Brasil

A biomassa, em suas várias formas, sempre foi um vetor relevante na matriz energética brasileira, respondendo na atualidade por cerca de 30% da produção total de energia no país. Entretanto, como se mostra na Figura 1, ao longo dos últimos anos tem se observado algumas tendências importantes:

- Redução na demanda de lenha, induzida basicamente pela menor consumo no setor residencial, parcialmente compensado pelo aumento verificado no setor industrial e nas carvoarias.

- Aumento da demanda dos derivados da cana de açúcar, como a álcool e o bagaço

- Aumento da demanda de resíduos de biomassa, especialmente no contexto industrial, como da lixívia celulósica.

Resulta deste processo de alteração do mercado bioenergético, uma redução da participação percentual da biomassa na oferta energética, embora conservando aproximadamente constante seus níveis absolutos de produção.

Figura 1 - Demanda de biomassa energética no Brasil

Quanto à produção de eletricidade, a biomassa contribui pouco no Brasil. Dados do Balanço Energético Nacional - BEN - indicam que a parcela atendida pela biomassa representou em 1994 apenas 2,0% da geração total de eletricidade, sendo que 85% desta parcela ocorre em sistemas de cogeração em indústrias de celulose e papel e nas usinas de açúcar e álcool. A Figura 2 mostra como evoluiu a geração elétrica a partir da biomassa no país, no período 1978-94, tendo sido considerada a lenha, o bagaço de cana, a lixívia celulósica e outros resíduos de biomassa. Como esta geração efetuada por autoprodutores é dificilmente acompanhada pelos sistemas de informação energética, acredita-se que o valor real possa ser superior ao apresentado nesta figura (BEN, 1995)

Figura 2 - Produção de Eletricidade a partir de biomassa no Brasil

No Brasil, as perspectivas de curto prado para o incremento da produção elétrica a partir da biomassa estão restritas, principalmente, à dinamização da cogeração nas agro-indústrias onde existe disponibilidade de resíduos energéticos, como o bagaço e o licor negro, respectivamente as usinas de açúcar e álcool e as indústrias de celulose. Também será discutido, embora as possibilidades sejam menores nos próximos anos, a produção elétrica em centrais para serviço público, seja em pequenas usinas termoelétricas à biomassa, em unidades integradas a módulos de florestas homogêneas seja em usinas utilizando resíduos urbanos. A utilização em larga escala das promissoras tecnologias de biomassa gaseificada associadas com turbinas a gás, seja utilizando lenha ou bagaço deverá ocorrer apenas a partir de seu efetivo desenvolvimento.

Sistemas de Cogeração a Biomassa

Os sistemas de cogeração, que permitem produzir simultaneamente energia elétrica e calor útil, configuram a tecnologia mais racional para a utilização de combustíveis, embora sejam viáveis apenas nos contextos onde se demandam ambas formas de energia. Este é o caso das indústrias sucro-alcooleira e de papel e celulose, que além de demandar potência elétrica e térmica, dispõem de combustíveis residuais que se integram de modo favorável ao processo de cogeração.

Usinas de Açúcar e Álcool

A produção elétrica nas usinas de açúcar e álcool, em sistemas de cogeração que usam o bagaço de cana como combustível, é uma prática tradicional deste segmento, em todo o Mundo, desde há muitos anos. O que muda, dependendo das condições particulares de cada país, é a eficiência com que o potencial do bagaço é aproveitado. No presente, os melhores resultados são alcançados no Havaí e nas Ilhas Maurício e Reunião. Além da tradição da atividade sucro-alcooleira nessas regiões, a geração elétrica em larga escala pode ser explicada pelas características locais da oferta de energia, dada a completa dependência externa no abastecimento de fontes fósseis.

No Brasil, maior produtor mundial de cana-de-açúcar, a cogeração nas usinas de açúcar e álcool também é uma prática tradicional, produzindo-se entre 20 a 30 kWh por tonelada de cana moída, como energia elétrica e mecânica, esta última usada no acionamento direto das moendas. Entretanto, a produção acima do limite da auto-suficiência, visando a produção de excedentes, só tem sido objeto de interesse nos últimos anos. Esta situação pode ser entendida, por um lado, pelo desinteresse do setor elétrico, dado o caráter centralizado de sua estrutura e o enorme potencial hidroelétrico do país e, por outro lado, pelo desinteresse do próprio setor sucro-acooleiro, em função, principalmente, das baixas tarifas de energia elétrica. Com a adoção de níveis de pressão mais elevada no vapor vivo e turbinas mais eficientes, os ciclos a vapor podem produzir mais de 80 kWh por tonelada de cana moída, valor ainda possível de ser incrementado com o uso energético das folhas e pontas de cana atualmente deixadas no campo durante a colheita.

A perspectiva de um realinhamento tarifário, o risco potencial de déficit no abastecimento de energia elétrica nos próximos anos e a crise econômico-financeira do setor elétrico são as principais razões para a alteração do quadro verificado até o presente. A tendência tem sido a viabilização da auto-suficiência no abastecimento elétrico sendo que, mais recentemente, o setor começou também a viabilizar investimentos para a produção de pequenas margens de excedentes.

A heterogeneidade do setor sucro-alcooleiro exige certos cuidados na análise do potencial de produção de eletricidade a partir dos sub-produtos e resíduos da cana. Existem no país mais de 360 unidades industriais, com enorme diversidade em termos de capacidade de moagem, eficiências de produção e postura empresarial, de sorte que a identificação de um caso típico é praticamente impossível. A título ilustrativo, no entanto, apresenta-se a seguir as conclusões de um estudo comparativo de várias alternativas tecnológicas de produção de eletricidade. Este estudo foi aplicado à uma usina com 300 toneladas de cana/dia de capacidade de moagem - uma usina média no cenário brasileiro e de grande porte no contexto mundial, operando com parâmetros médios de processo (Walter & Bajay, 1993)

O estudo efetuou uma análise da viabilidade da produção de excedentes de eletricidade em relação à solução tendencial, correspondente à auto-suficiência do abastecimento elétrico (configuração 1 na Figura 3). Foram definidas três alternativas para produção de excedentes na operação apenas no período de safra (configurações 2 a 4 da Figura 3), e duas alternativas para operação inclusive fora do período de safra, a primeira com um sistema com turbina a vapor de extração-condensação (configuração 4) e a segunda com um sistema BIG-STIG (Biomass Integrated Gasification/Steam Injected Gas Turbine). Três turbinas a vapor de diferentes capacidades foram consideradas no estudo.

A configuração 4 é a única que representa a possibilidade de eletrificação total do processo produtivo, situação que confere maior eficiência termodinâmica ao sistema mas não é, tendo em vista as instalações já existentes, justificável do ponto de vista econômico.

Nas configurações 1 a 4 a demanda de vapor de processo, utilizado na fabricação de álcool e açúcar, foi definida em 500 kg/tonelada de cana moída, (unidade frequentemente denominada por kg/TC), que é o valor médio verificado em plantas produtoras de açúcar a álcool Para os sistemas designados como Extração/Condensação e BIG-STIG a demanda de vapor considerada foi 370 kg/TC, valor que se aproxima do limite inferior factível em plantas que processam cana.

Figura 3 - Configurações Sistemas de Cogeração em Usinas de Açúcar e Álcool

Tabela 1. Resultados da análise técnico-econômica da produção de eletricidade a partir do bagaço de cana

Tecnologia/Sistema		Eficiência na geração de eletricidade (%)	Viabilidade Econômica Taxa Interna de Retorno (%)
			sem financiamento	com financiamento de 50% (a)	com financiamentode 80% (b)
TV contra-pressão
	Configuração 1	5,4	Referência de comparação
	Configuração 3		8,2	8,5	13,0
	Configuração 4	15,4	-	-	-
TV extração-condensação
	Configuração única	16,5	10,6	13,4	18,9
BIG-STIG
Configuração LM 5000		23,8	10,7	13,9	19,2

Notas: (a) financiamento de 50% do investimento c/carência de 3 anos, 7 anos para amortização e juros de 8% a.a.; (b) 80% do investimento para refletir a situação de um programa em larga escala com estímulos fiscais; (c) taxa limite de recuperação do capital 15,2% a.a.; (d) vida útil considerada 25 anos.

Todos alternativas foram avaliadas em regime operacional correspondente à um fator de capacidade anual 0,8, o que implica em 3.600 horas de produção elétrica efetiva no período de sofra e 3.400 horas no período de entre-safra. Foi também considerado que os déficits de bagaço, só verificados para os sistemas que operam durante todo o ano, são complementados com pontas e folhas recuperadas na colheita mecanizada ou, eventualmente, com bagaço comprado de terceiros.

Na Tabela 1 são apresentados alguns resultados da análise técnica e econômica realizada. Os números correspondem às configurações que apresentaram melhores resultados, do ponto de vista termodinâmico e econômico, dentro de cada tecnologia estudada.

Para os sistemas que podem trabalhar durante todo o ano, isto é, os sistemas com turbina a vapor de extração-condensação e o BIG-STIG, o custo de capital é avaliado em cerca de 1300 $EE.UU./kW, para ambos os casos, enquanto os custos da eletricidade produzida são avaliados, respectivamente, em 57,1 e 54,6 $EE.UU./MWh. Estes números dizem respeito à situação sem qualquer redução dos investimentos iniciais.

Para a tecnologia BIG-STIG, considerado o aproveitamento de todo bagaço disponível e de até 50% das folhas e pontas, o potencial de produção elétrica a partir do bagaço é estimado em 10 GWe em todo o Brasil e 6 GWe elétricos só no Estado de São Paulo. Em um documento assinado em 1993 entre o Governo do Estado e representantes do setor sucro-alcooleiro, considerou-se que apenas 2,6 GWe, isto é, pouco mais de 40%, poderão ser viabilizados até o ano 2010.

A geração elétrica em larga escala a partir do bagaço é uma boa oportunidade para a redução dos custos de produção do álcool - em até 36% no caso mais favorável (Walter et al., 1993) - e pode, também, trazer benefícios do ponto de vista ambiental, estimular a atividade econômica a nível regional e reduzir custos na expansão do setor elétrico. Dentro da lógica estrita de interesses dos setores sucro alcooleiro e elétrico, no entanto, as vantagens da produção elétrica a partir do bagaço não são tão evidentes e um programa bem orientado de difusão da tecnologia precisa ser conduzido. A experiência internacional em cogeração e geração descentralizada mostra ser esta uma condição essencial para a viabilização de uma fração mais expressiva do potencial existente.

Indústria de papel e celulose

Do mesmo modo que na indústria sucro-alcooleira, a produção de papel e celulose apresenta interessantes perspectivas para a produção combinada de energia elétrica e calor útil, tendo em vista suas relações de demanda de eletricidade e vapor de baixa/média pressão e a disponibilidade de combustíveis residuais de processo, como o licor negro e as cascas e resíduos de biomassa. A tecnologia de produção de celulose mais difundida no Brasil é o processo Kraft, que emprega uma solução de hidróxido de sódio/sulfito de sódio, o licor branco, para separar a celulose da matéria prima lenhosa, na etapa denominada digestão. Nesta operação mais da metade da madeira se solubiliza, saindo junto com os produtos químicos na forma de uma lixívia escura, o licor negro. Este efluente, após ser concentrado até um teor de sólidos de aproximadamente 60% é queimado em uma caldeira de recuperação química, liderando calor e produzindo um fundido de sais inorgânicos, que misturado em água fornece o licor verde, que posteriormente é caustificado para transformar-se no licor branco novamente, fechando o ciclo. Desta forma, a concentração e queima do licor são imposições do processo, tendo a geração de vapor e portanto de energia elétrica como subproduto.

Mesmo reconhecendo que existem variações entre as várias plantas de fabricação de celulose, observa-se aqui maior homogeneidade, comparativamente ao setor sucro-alcooleiro. De acordo com as características da matéria prima e as particularidades do processo, são produzidas de 1,0 a 1,4 kg de licor concentrado por kg de celulose fabricada, com um poder calorífico da ordem de 3.200 kcal/kg de licor. A energia disponível no licor, somada a dos resíduos de biomassa, basicamente cascas de árvores, que também inevitavelmente são produzidos e devem ser queimados, gera uma quantidade de vapor suficiente para atender a todas as necessidades de calor de processo, com excedentes. Assim, o sistema de cogeração empregado neste setor industrial adota as turbinas a vapor de extração/condensação, cujas tomadas de vapor de processo são geralmente efetuadas a 13 e 3 bar. Nestes níveis de pressão, os consumos médios específicos de vapor são de 3.300 e 3.330 kg de vapor por tonelada de celulose fabricada, respectivamente.

Considerando que a demanda média específica de energia elétrica é de 850 kWh por tonelada de celulose, tem-se que a geração de vapor a partir de 65 bar e 400 °C já praticamente assegura a autosuficiência destas industrias. A adoção de níveis mais elevados assegura a geração de uma margem de excedentes. Em geral as indústrias de celulose brasileiras, inclusive as mais modernas, tem sido configuradas para a autosuficiência, sendo comuns plantas com potências instaladas de cogeração superiores a 100 MW. As turbinas adotadas apresentam usualmente capacidades unitárias entre 15 a 50 MW. A determinação dos custos de produção de energia elétrica nestes sistemas conduz a valores bastante favoráveis, entre 25 e 45 $EE.UU./MWh, inferiores aos custos marginais de expansão do Setor Elétrico e permitem a obtenção de prazos reduzidos para o retorno do investimento, da ordem de 1,8 a 2 anos, em função do cenário financeiro empregado na análise. Para uma idéia do potencial desta tecnologia de geração elétrica para as condições brasileiras, basta verificar que adotando uma disponibilidade de 1.000 kWh por tonelada de celulose produzida, conservadora e factível para o atual estado de desenvolvimento tecnológico, associada à produção nacional de 6.100 mil toneladas em 1994, tem-se 6.100 GWh, correspondendo, para um fator de capacidade de 80%, a 870 MW. Vale comentar ainda que já são possíveis disponibilidades e excedentes energéticos específicos superiores aos valores adotados na análise precedente, estimando-se que mais de 1 GW excedente pode ser considerado disponível, a médio prazo, neste setor (Carpentieri, 1995).

Outras indústrias

Ainda no âmbito da utilização de bagaço para geração de eletricidade, mas fora do contexto da indústria sucro-alcooleira, podem ser citadas as demais agroindústrias que empregam este combustível em sistemas de cogeração, como é o caso de diversas unidades de processamento de suco de laranja no Estado de São Paulo, que adotam tecnologias bastante similares as usinas de açúcar e álcool, utilizando turbinas a vapor de contrapressão com tipicamente 21 bar e 280 °C como condições para o vapor vivo. Vale observar que tais indústrias situam sempre a distâncias de no máximo 100 km dos produtores de bagaço.

Também utilizando uma turbina de contrapressão, consumindo vapor a 28 bar gerado em caldeiras a borra de café, a Cacique de Café Solúvel, em Londrina/PR, operou um sistema de cogeração de 4 MW, desativado por dificuldades no estabelecimento de contratos de operação interligada com a concessionária.

Outra iniciativa interessante envolvendo biomassa florestal e geração de energia elétrica em indústrias trata-se do projeto da central de utilidades da COPENE-Companhia Petroquímica do Nordeste, que em sua configuração inicial previu a instalação de uma caldeira a lenha para 400 t/h de vapor a 120 bar e 540 °C, cuja produção deveria atender á geração de energia elétrica e vapor de processo, complementando as disponibilidades associadas ao uso de turbinas a gás convencionais. Tal equipamento foi instalado, contudo problemas de suprimento de lenha levaram à utilização de óleo combustível e ao abandono da biomassa.

Centrais termelétricas a biomassa

A produção exclusiva de eletricidade, empregando biomassa e visando atender ao serviço público ou à autoprodução apresenta menor expressão comparativamente à cogeração, mas também possui interesse em diversas situações e tem sido utilizada no Brasil desde o início do século. Como um exemplo, pode-se citar que o abastecimento de energia elétrica à cidade de Belo Horizonte, entre 1900 a 1915, já empregava locomóveis a lenha. Esta mesma tecnologia foi extensamente adotada no interior da Amazônia até os anos sessenta, quando então foi substituída pelos motores Diesel. Discute-se a seguir as pequenas centrais termelétricas a biomassa e as centrais a resíduos urbanos, que vem tendo atualmente um renascimento de interesse, após um período recente de grande motivação ao final da "crise do petróleo" nos anos oitenta.

Pequenas centrais termoelétricas a biomassa

O incremento da produção de eletricidade em pequenas centrais termoelétricas (PCT's) a biomassa foi um tema de discussão no Brasil, principalmente a nível governamental, entre o final dos anos 70 e início dos anos 80. Nesta oportunidade foi cogitado adotar tal tecnologia para os sistemas isolados, especialmente na Amazônia, a partir de madeira das reservas naturais ou de áreas reflorestadas, tendo se elaborado um Manual de Pequenas Centrais Termelétricas, para orientar seu projeto e os estudos básicos (ELETROBRÁS, 1985). As tecnologias consideradas neste caso foram a gaseificação de carvão vegetal, em gasogênios associados a grupos motogeradores de ciclo Diesel e a combustão direta em caldeiras, em ciclos Rankine com turbinas a vapor. A Tabela 2 sintetiza os dados das centrais propostas neste Manual, tendo sido adotado em todas as situações um custo da lenha de 5,15 US$/ton, um fator de capacidade de 70% e uma taxa de interesse de 12%

Nesta época algumas concessionárias propuseram projetos de demonstração para geração de eletricidade em pequena escala utilizando biomassa, não se conhecendo atualmente sua situação. No caso específico de uma PCT de 40 kW, estudada para a localidade de Alcântara pela CEMAR Companhia Energética do Maranhão S.A., considerou-se um gasogênio convencional de 1,2 m³ de capacidade, do tipo fluxo cruzado, com capacidade de 150 Mcal/h. Para o grupo motor-gerador, os consumos específicos previstos neste caso foram respectivamente 0,125 l/kWh de óleo diesel e 0,29 kg/kWh de carvão vegetal.

Visando maiores capacidades e empregando ciclos a vapor, consumindo lenha picada, para unidades com capacidade acima de 5MW ou lenha em toras, para capacidades inferiores, foram projetadas ou instaladas diversas unidades na primeira metade dos anos oitenta, como pode-se observar na Tabela 3. As centrais efetivamente instaladas estavam associadas a canteiros de obras de usinas hidroelétricas e a agroindústrias de grande porte em sistemas isolados, sempre utilizando lenha nativa cortada da área dos reservatórios ou oriundas de frentes de desmatamento associadas a expansão da fronteira agrícola (Castro et alli, 1989). Em tais condições a produção florestal é meramente extrativa, estimando-se para as florestas tropicais avaliadas uma densidade florestal aproveitável de 142 m³/ha.

Um exemplo emblemático da dificuldades a enfrentar na implantação de uma central termelétrica a lenha prevista para operar com lenha produzida pelo manejo sustentável de formações naturais pode ser dado pelo projeto de Manacupurú, idealizado para a cidade do mesmo nome, localizada em frente à cidade de Manaus, na margem oposta do Rio Negro. Em termos brasileiros, talvez este projeto seja aquele que mais adiante avançou na proposta de utilizar racionalmente a biomassa da floresta amazônica para geração de eletricidade em média escala e segundo uma tecnologia moderna, com turbinas a vapor multiestágio e caldeiras a lenha picada. Os equipamentos chegaram a ser licitados, contudo a descontinuidade dos recursos, cuja disponibilidade dependia de um agora extinto imposto único sobre energia, os elevados custos, da ordem de 4.500 EE.UU.$/kW, e que envolviam a infraestrutura de manejo e produção florestal, bem como as dificuldades de dados quanto os impactos e produtividade ambiental foram fatores de desmotivação e de insucesso para o empreendimento.

Tabela 2. Indicadores básicos das pequenas centrais termoelétrica a biomassa, eletrobrás (1985)

Potencia Instalada (kW)	Tecnología Recomendada	Consumo anual de lenha (ton)	Custos de referência
			($EE.UU./kW)	($EE.UU./kW)
48	gasogênio	1.104	1.442	56,4
120	gasogênio	2.760	743	39,0
240	gasogênio	3.679	502	29,7
700	turbina a vapor	13.735	1.456	58,4
1 000	turbina a vapor	16.863	2.588	78,2
1 600	turbina a vapor	25.019	2.004	63,3
3 000	turbina a vapor	45.622	1.568	52,0
5 000	turbina a vapor	71.483	1.383	46,4

Tabela 3. Centrais termelétricas a lenha instaladas ou projetadas nos anos 80.

Central	Localidade	Capacidade	Consumo	Situação
Frigorífico Sinop	Sinop/MT	7.500 kVA	2,7 Kg lenha/kWh	implantado
Frigorífico Atlas	Campo Alegre/PA	6.500 kVA	2,8 Kg lenha/kWh	implantado
Canteiro de obras da UHE Samuel	Porto Velho/RO	10.320 kVA	2,8 Kg lenha/kWh	implantado
Canteiro de obras da UHE Balbina	Pres. Figueiredo/AM	50 MW	1,8 Kg lenha/kWh	parcial/implantado
Celulose Jari	Carajás/PA	55 MW	1,8 Kg lenha/kWh	implantado
Mineração Rio do Norte	Trombetas/PA	25 MW	-	implantado
UTE Campo Grande/Eletrosul	Campo Grande/MS	25 MW	1,5 Kg lenha/kWh	projeto
UTE Manacapurú	Manacapurú/AM	12 MW	2,1 Kg lenha/kWh	projeto

Nesta época, na expectativa de um mercado que efetivamente pouco se expandiu, um fabricante de bens de capital e sistemas energéticos chegou a apresentar uma padronização de centrais termelétricas a vapor, com unidades de 800, 1.500 e 2.400 kW, empregando caldeiras aquotubulares e turbinas a vapor multiestágio, com um consumo específico ao redor de 2,80 kg de lenha (40% de umidade) por kWh gerado (Zanini, 1986).

Particularmente considerando o uso de locomóveis, estimou-se que apenas no Estado do Rio Grande do Sul existam atualmente cerca de 30 MW instalados em pequenas unidades de até 200-400 kW consumindo resíduos de serraria e casca de arroz. Estudos realizados para esta alternativa tecnológica indicam sua competitividade frente ao suprimento convencional sempre que as distâncias até a rede da concessionária são significativas e o combustível possa ser obtido a baixo custo (Nogueira e Santos, 1985).

Com a redução dos preços internacionais do petróleo e com a recessão econômica vivida pelo país durante os anos oitenta, os muitos planos de usar a biomassa para geração elétrica, esboçados durante os período da "crise energética" foram esquecidos. Recentemente, na elaboração do plano de expansão de longo prazo do setor elétrico - o Plano 2015 -, a ELETROBRÁS, (1993) voltou ao tema ao procurar avaliar todas as possíveis formas de produção de eletricidade. No estudo foram consideradas apenas pequenas unidades de produção isoladas, sempre a partir do cultivo de florestas homogêneas, com produtividade florestal variando entre 25 a 33 m³st/ha.ano, dedicando-se neste estudo maior espaço às perspectivas dos sistemas com biomassa gaseificada e turbinas a gás. No Brasil só existe disponibilidade de reservas naturais expressivas na Amazônia e, mesmo para esta região, faltam informações mínimas para que seja possível considerar um projeto de exploração de envergadura.

Como um último exemplo da viabilidade do emprego da biomassa na geração de energia elétrica para sistemas isolados de pequeno porte, segundo tecnologias já conhecidas e dominadas, pode ser citada a Central Termoelétrica de Formoso, no extremo norte de Minas Gerais, operada pela CEMIG Companhia Energética de Minas Gerais, desde de agosto de 1992. Esta central, composta por um grupo motor-gerador Diesel de 250 kVA e um conjunto gaseificador-motor-gerador de 275 kVA, empregando com carvão vegetal, vem operando condições competitivas, seja com a rede da concessionária, seja com o suprimento convencional a partir de óleo diesel (Santana, 1993). Considerando a relativa simplicidade deste sistema e sua capacidade de geração elétrica, as localidades isoladas da Amazônia poderiam eventualmente adotar esta tecnologia, como aliás já se recomenda na Tabela 3, para potências de até 240 kW.

Uso da Biomassa dos resíduos urbanos

Um oportuno exemplo de como um problema pode trazer a semente de sua solução é dado pelo aproveitamento dos resíduos sólidos urbanos, gerados à taxa média diária de 1 kg per capita e cada vez mais problemáticos quanto à sua disposição final, sobretudo nas grandes cidades. Estes resíduos contém:

- material reciclável (vidro, metais, papel limpo, alguns plásticos, etc.);

- compostos biodegradáveis passíveis de serem convertidos em adubo orgânico;

- outros materiais, em sua maior parte celulósicos, de difícil reciclagem e de razoável poder calorífico.

Atendendo mais a condicionantes de carácter ambiental, mas também podendo ser considerado um aproveitamento energético da biomassa, tem sido sugerida a instalação de unidades de incineração com recuperação energética para algumas capitais brasileiras. Os projetos mais adiantados estão em São Paulo, onde se pretende instalar duas centrais de processamento de lixo para 2.500 ton/dia, associadas à plantas térmicas a vapor de 40 MW cada central. Estas plantas deverão consumir a fração combustível (cerca de 48%) do lixo domiciliar, cujo poder calorífico inferior típico é 3.791 kcal/kg. Os primeiros estudos de viabilidade datam de 1977, e atualmente este projeto encontra-se em fase de implantação, recebendo ajustes quanto ao controle dos efluentes gasosos, buscando atender rígidas exigências nos níveis de emissões. Neste sentido está prevista uma câmara de pós-combustão, com queimadores a óleo, para assegurar os valores de temperatura, tempo de residência e turbulência suficientes para a destruição térmica dos poluentes orgânicos, precursores de dioxinas e furanos.

Um estado recentemente apresentado (Barros et alli, 1995) mostra que a geração de energia elétrica "de per si" não justifica o empreendimento, contudo os benefícios ambientais e a economia associada a redução das atuais despesas com aterros sanitários são justificativas importantes. O valor previsto para o investimento, a ser operado por capitais privados, é da ordem de 168 milhões de dólares. A geração anual esperada, de 267 GWh, deverá ser vendida a Prefeitura da cidade de São Paulo a tarifas ao redor de 39 $EE.UU./MWh. A administração municipal também pagará cerca de 68 $EE.UU./t de lixo processado nos primeiros cinco anos, valor que se reduzirá a 19 $EE.UU./t nos anos seguintes, guando se considera que a usina esteja amortizada.

Aspectos normativos e institucionais

Durante os últimos anos tem havido no Brasil diversas tentativas de modificação do arcabouço normativo concernente à autoprodução de eletricidade, de modo a flexibilizar o monopólio das concessionárias e estimular a participação do capital privado, simultaneamente à racionalização do setor energético, no momento em que a geração termelétrica passa a ser cada vez mais requerida. De um modo quase geral, o incremento da participação da biomassa na geração de eletricidade no Brasil deverá ocorrer em sistemas de cogeração, portanto a existência de normas claras e eficazes que permitam uma relação profícua entre autoprodutores e concessionárias é imprescindível, pois sem clareza quanto a forma de negociar excedentes, pisos e tetos tarifários, cobertura de riscos, etc., poucos empreendedores se dedicarão à cogeração. Neste sentido a legislação recentemente aprovada pelo Congresso Nacional; a Lei N° 8987, de 13 de fevereiro de 1995, que dispõe sobre o regime de concessões e permissão da prestação de serviço público, previsto no Art. 175 da Constituição Federal e a Lei N° 9074, que estabelece normas para outorga e prorrogação das concessões e permissões de serviço público, abre interessantes e oportunas possibilidades, podendo se esperar uma expansão da autoprodução no Brasil. Cabe contudo observar que falta ainda uma definição mais explícita dos níveis de desempenho mínimo a serem atendidos, de modo a diferenciar os cogeradores e permitir estímulos mais objetivos para esta tecnologia.

Quanto a produção de energia elétrica a partir de biomassa no âmbito das concessionárias, é bastante heterogênea a postura entre as diversas empresas que constituem o Setor Elétrico brasileiro. Embora na maioria dos casos inexistem iniciativas, em alguns casos, como a CEMIG - Companhia Energética de Minas Gerais, a CHESF - Companhia Hidro Elétrica do São Francisco e a CPFL - Companhia Paulista de Força e Luz, observa-se uma saudável especulação de possibilidades e uma postura inovadora. Espera-se que tais exemplos sejam indutores de projetos efetivos em outros contextos.

Comentários finais

Da análise dos sucessos e insucessos na geração de eletricidade a partir de biomassa no Brasil, ressalta a importância de se equacionarem adequadamente os problemas associados ao suprimento estável e sob custos razoáveis, de combustível para as unidades de geração. Existe tecnologia no Brasil para a viabilização de áreas de reflorestamento, inclusive para fins energéticos, e com alta produtividade, em função do clima e do experiência adquirida pelas empresas que atuam nos setores de celulosa e siderurgia, conhecimento que necessita ser extendido para a área energética. Do mesmo modo estudos relativos ao manejo sustentável de formações nativas devem ser estimulados. Com as informações disponíveis atualmente, caso a biomassa florestal se regenere em 20 anos, acredita-se que o manejo racional de 1600 ha seja suficiente para a produção de 1 MW, indefinidamente, sob um fator de capacidade de 70%

Buscando estabelecer diretrizes e sugerir ações de governo que conduzam a uma política energética sustentável, a comunidade científica e acadêmica brasileira, em um esforço multi-institucional, desenvolveu estudos para as diversas fontes que compõem a matriz energética nacional. Particularmente quanto à biomassa pode-se destacar a seguinte ação: Apoio à geração termelétrica em unidades de pequeno e médio porte e em sistemas de cogeração. As justificativas que recomendam tal ação baseiam-se nas "perspectivas de evolução do Setor Elétrico brasileiro, que apontam para um paulatino incremento da geração de origem térmica e para saudáveis modificações de carácter institucional, e abrem um campo interessante para a biomassa, em particular nos sistemas isolados e junto aos produtores industriais de resíduos de biomassa, sob sistemas de produção combinada de calor e potência, evidentemente para os contextos de maior disponibilidade de biomassa. Particularmente quanto ao último caso, a cogeração no Brasil ainda se ressente de uma legislação que qualifique adequadamente os autoprodutores e assegure tanto a possibilidade da interligação com a rede pública de distribuição, como uma remuneração dos excedentes energéticos em nível do custo evitado pela concessionária" (Berman et alli, 1994). Sempre observando a necessidade de conceber e operar os sistemas energéticos dentro dos limites de produtividade ambiental, neste trabalho se indica como um importante benefício associado à maior utilização da biomassa a geração de empregos, sobretudo de menor requisitos de qualificação. De outra parte e também com relevância social, tem-se o estreito nexo entre o uso da biomassa e as atividades agrícolas e agroindustriais, que são valorizadas na medida em que tal tecnologia energética se desenvolve. Neste sentido cabe observar a possibilidade de ampliar o ganho social através do direcionamento seletivo das ações de estímulo à biomassa energética, que apresentam maiores benefícios quando se voltam para os sistemas de médio e pequeno porte.

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