Produção Moderna de biocombustíveis: Visão Perspectiva V

5.1. Custos de Produção do Bio-Óleo
Segundo avaliação econômica realizada no início dos anos 90, uma planta de pirólise ablativa com capacidade de 907 toneladas de biomassa/dia poderia produzir 680 toneladas de bio-óleo bruto por dia, a um custo de 100 dólares a tonelada. Essa estimativa corresponde a uma taxa de juros de 20% ao ano, e a biomassa a um preço de 44 dólares a tonelada. O custo total seria de 58,7 dólares por tonelada de biomassa seca (53% do custo total). A estimativa de custo do equipamento é de 11 milhões de dólares e o investimento total a ser feito de 44,5 milhões de dólares. Para uma planta menor, com capacidade de 227 toneladas de biomassa por dia, o custo do bio-óleo seria de 158 dólares por tonelada, indicando um importante efeito de escala.
Um estudo sobre a avaliação dos custos de produção do bio-óleo obtido por pirólise rápida de biomassa realizado no New Hampshire Department of Resources and Economic Development, da Universidade de New Hampshire, UK, projeto identificado com o título “Identifying and Implementing Alternatives to Sustain the Wood-Fired Electricity Generating Industry in New Hampshire”, de Janeiro de 2002, estimou a tendência mostrada no gráfico da Figura 1 abaixo apresentada [4]. Trata-se da avaliação da variação do custo unitário de produção do bio-óleo (em US$/litro) como função da umidade inicial do insumo (aparas de madeira ou woodchips) para uma planta com capacidade de 8,3 tonh-1. Observa-se um pronunciado incremento do custo unitário de produção do bio-óleo para umidades da biomassa acima de 35% (base úmida). Foi verificado também, neste estudo, que o custo unitário de produção do bio-óleo não é mais praticamente influenciado pela capacidade das plantas para valores deste parâmetro acima de aproximadamente 4 tonh-1. Este comportamento foi similar para as três umidades da biomassa testadas, de 25, 35 e 55% (base úmida).
No Brasil, poucas pesquisas estão em andamento na área de pirólise rápida de biomassa. O grupo de biocombustíveis da Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP trabalha na obtenção de bio-óleo a partir da tecnologia de reator de leito fluidizado borbulhante. Suas principais rotas de trabalho são: desenvolvimento de uma tecnologia própria, obtenção e melhoramento da qualidade do bio-óleo, redução dos custos envolvidos, estudo para a expansão das aplicações dos produtos e co-produtos do processo de pirólise, e o estudo do aumento de escala da tecnologia.
5.2. Mercado para o Bio-Óleo
O bio-óleo é uma mistura orgânica complexa, formada por centenas de compostos diferentes pertencentes a muitos grupos químicos. O Poder Calorífico Superior-PCS do bio-óleo varia, em média, entre 18 e 20 MJkg-1, ou seja, aproximadamente metade do valor do PCS do óleo combustível convencional. O teor de água pode variar de 15% a aproximadamente 40% do peso. A densidade do bio-óleo é também alta, em torno de 1,2 kgl-1.
São sugeridas algumas aplicações para o bio-óleo. Combustíveis líquidos (Premium), como os hidrocarbonetos leves e a mistura aromática de gasolina e substâncias como o diesel, poderiam ser produzidos por catálise. O uso como óleo combustível em motores estacionários em substituição ao óleo diesel é possível, embora seja necessário resolver problemas como a corrosão, baixo valor de aquecimento e envelhecimento (reações de polimerização) durante o armazenamento.
O bio-óleo é também uma fonte de produtos químicos refinados, com um alto preço no varejo. Por exemplo, com o bio-óleo é possível produzir compostos para aditivos e aroma de alimentos como a alilsiringol (que custa US$ 1000,00 por kg), siringaldeído e siringol (ambos custam US$ 400,00 por kg).
Nos últimos anos tem sido dispensada uma atenção especial ao desenvolvimento de materiais com o uso de frações do bio-óleo. Os derivados fenólicos presentes no bio-óleo insolúvel, principalmente derivados da despolimerização da lignina, são utilizados com êxito para substituir o fenol petroquímico durante a formulação de resinas do tipo fenol-formaldeído (PF-resinas). Este tipo de resina é utilizada como ligante em vários tipos de madeira compensada e também é um material básico nas indústrias de abrasivos e adesivos. A substituição de 50% (em peso) de fenol é viável, sem alterar ou afetar o desempenho da resina.
Fibras curtas de carbono ativado, que servem para a fabricação de filtros para tratamento da água, podem ser produzidas com o uso de material residual da destilação do bio-óleo ou do alcatrão da pirólise lenta. O piche residual recuperado durante a destilação do bio-óleo também serve como ligante em eletrodos. O bio-piche, como é conhecido, é mais reativo do que o piche de alcatrão de carvão fóssil, resultando em uma rede transversalmente ligada com coque.
5.3. Produção de energia elétrica a partir do Bio-Óleo
A produção de eletricidade a partir da pirólise de biomassa é uma das alternativas tecnológica cuidadosamente considerada nos projetos de P&D. Uma das vantagens potenciais dessa tecnologia é a desvinculação da produção de eletricidade com a produção de biomassa, isto é, o óleo resultante da pirólise poderia ser transportado até as centrais elétricas e as limitações relativas ao tamanho da planta e aos impactos ambientais poderiam ser superadas.
A pirólise rápida da biomassa e o subsequente uso do combustível líquido nos motores de combustão interna são um processo tecnológico novo que ainda deve apresentar-se com mais pesquisa. Porém, apesar da fase de desenvolvimento incipiente desta tecnologia estudos prévios indicam que poderá haver um potencial nicho de mercado para a produção de eletricidade por meio de pirólise rápida em unidades de pequena escala (capacidade entre 5 e 25 MW), principalmente no atendimento das cargas de ponta. As recentes análises de viabilidade apresentadas na literatura exploram mais a vantagem da desvinculação da produção de bio-óleo e da sua utilização na produção de eletricidade, permitindo uma melhor exploração do conceito de economia de escala para regiões com potencial disponibilidade de insumos de biomassa.
5.4. Tendências e Desafios para a Pirólise Rápida de Biomassa
A viabilidade econômica da produção do bio-óleo é altamente dependente de fatores como:
5.4.1. Parâmetros de custo: Neste caso são considerados os seguintes aspectos:
a. da aplicação que se tenha para o bio-óleo o qual define, a princípio, o seu preço de venda (consideram-se o mercado de energéticos e o mercado de insumos químicos);
b. do preço de venda do insumo (a biomassa) na região onde se instalariam as plantas de bio-óleo.
5.4.2. Tamanho da planta:
Trata-se da capacidade em alimentação de biomassa das plantas (economia de escala).
5.4.3. Desempenho da planta:
Trata-se da eficiência de separação e recuperação do bio-óleo. Os finos de biocarvão, a princípio, não interessam muito nesta análise, mas que podem beneficiar os custos e a análise de viabilidade econômica é uma realidade.
5.4.4. Parâmetros financeiros:
Referem-se ao cenário financeiro, taxas de juro consideradas, impostos.
Estes resultados são fruto de uma análise de sensibilidade paramétrica realizada para a escala da planta de pirólise rápida da UNICAMP. Esta unidade foi instalada e operada em regime de pesquisa e demonstração dentro das dependências do Centro de Tecnologia Canavieira-CTC em Piracicaba-SP, usando-se gramíneas como capim elefante e palha de cana como insumo.