Alguns cenários desta análise mostraram-se menos custosos e mais eficientes que os demaispor Décio Gazzoni
Para obtenção de biocombustíveis de biomassa foi comparado os custos de capital e de operações, em seis cenários de médio prazo, envolvendo as rotas bioquímica, pirólise e gaseificação. A análise básica envolveu o aproveitamento de palhada de milho, mas seus resultados podem ser estendidos para outras formas de biomassa, como o bagaço de cana.
Para a seleção dos cenários tecnológicos, foram considerados:
1. A tecnologia possui potencial de estar comercialmente disponível em um horizonte de 5-8 anos;
2. A escala da tecnologia deve estar em linha com as alternativas presentemente em exploração comercial;
3. O biocombustível obtido deve ser do tipo drop in, aproveitando toda a infraestrutura atualmente existente, incluindo os motores.
por Décio Gazzoni
Em um artigo publicado na revista científica Fuel, o Dr. Robert Anex e colaboradores efetuaram uma comparação técnico econômica entre alternativas de obtenção de biocombustíveis de biomassa[1]. A análise compara os custos de capital e de operações, em seis cenários de médio prazo, envolvendo as rotas bioquímica, pirólise e gaseificação. Os autores utilizaram premissas semelhantes, para permitir a comparação dos resultados. A análise básica envolveu o aproveitamento de palhada de milho, mas seus resultados podem ser estendidos para outras formas de biomassa, como o bagaço de cana. A capacidade industrial da planta foi assumida como sendo 2.000 toneladas/dia.
Para a seleção dos cenários tecnológicos, foram considerados:
1. A tecnologia possui potencial de estar comercialmente disponível em um horizonte de 5-8 anos;
2. A escala da tecnologia deve estar em linha com as alternativas presentemente em exploração comercial;
3. O biocombustível obtido deve ser do tipo drop in, aproveitando toda a infraestrutura atualmente existente, incluindo os motores.
Dois cenários com pirólise também foram escolhidos. No primeiro deles, uma fração do bio-óleo é reformada para produzir hidrogênio, e no segundo cenário o hidrogênio é adquirido de uma fonte comercial, externa à planta. Em ambos os casos é utilizado um reator operando com leito fluido para pirólise rápida, seguido de hidroprocessamento, o que exige adição de hidrogênio na proporção de 3-5% do peso do bio-óleo reformado. Em ambos os cenários é possível produzir biocombustíveis tanto na faixa de nafta quanto de diesel.
Entre as rotas bioquímicas, foram selecionados sete cenários, envolvendo a conversão de biomassa lignocelulósica à etanol. Quatro dos cenários envolveram pré tratamento da biomassa (ataque por ácido diluído em um ou dois estágios, água quente ou explosão das fibras por amônia). Três cenários envolveram variações nos processos em downstream, como a per-evaporação[2], fermentação separada dos açúcares C5 e C6, e produção das enzimas na própria planta industrial, a partir de hidrolisados.
Tabela 1. Custo total de investimento e custo do litro de gasolina equivalente, observados na análise de alguns dos cenários estudados, para conversão de biomassa em biocombustíveis líquidos.
A eficiência energética foi um dos parâmetros avaliados pelos autores, e seus resultados encontram-se na Tabela 2.
Tabela 2. Eficiência energética de alguns dos cenários estudados, para conversão de biomassa em biocombustíveis líquidos.
A eficiência foi calculada dividindo-se a energia potencial contida no biocombustível obtido pela existente na biomassa original. Verifica-se que a maior eficiência correspondeu ao uso de pirólise, com aquisição de hidrogênio; o processo bioquímico, tratando a biomassa com ácido diluído, apresentou a menor eficiência.
Observa-se, pelos resultados das tabelas 1 e 2, que os processos de transformação de biomassa em biocombustíveis líquidos (sólido para líquido) ainda serão muito caros e pouco eficientes, ao longo desta década. O maior impacto decorre do elevado custo de investimento da planta industrial. A menor necessidade de investimento está associada com os processos de pirólise, porém estas tecnologias são as menos maduras e, portanto, aquelas que envolvem maior incerteza. Os números mostram que existe um elevado risco associado ao pioneirismo das novas tecnologias para processamento de biomassa lignocelulósica a biocombustíveis.
Em conclusão, existe um enorme potencial para aproveitamento energético de biomassa sólida, como bagaço de cana, para obtenção de combustíveis líquidos. Entretanto, o estudo do Dr. Anex mostra que ainda existem riscos e incertezas associados, o que pode retardar o surgimento das primeiras plantas comerciais, a menos que novas políticas públicas auxiliem a suportar o investimento e diluir o risco. No caso do Brasil, deve ser levado em conta o custo de oportunidade de utilizar o bagaço para a obtenção de combustíveis líquidos, subtraindo-o de outros usos, em particular a produção de bioeletricidade.
Décio Gazzoni é Engenheiro Agrônomo, pesquisador da Embrapa Soja. Foi eleito pela revista Isto É como um dos 100 brasileiros mais influentes do agronegócio. Já integrou a equipe da Secretaria de Assuntos Estratégicos da Presidência da República e, hoje, se dedica às pesquisas sobre o potencial agroenergético brasileiro.
[1] Anex, R. P. et al. Techno-economic comparison of biomass-to-transportation fuels via pyrolysís, gasíficatíon, and biochemicals pathways. Fuel 89:S29-S35. 2010.
[2] A per-evaporação é um método de processamento para a separação de misturas de líquidos por vaporização parcial através de uma membrana, que pode ser não-porosa ou porosa.
Para obtenção de biocombustíveis de biomassa foi comparado os custos de capital e de operações, em seis cenários de médio prazo, envolvendo as rotas bioquímica, pirólise e gaseificação. A análise básica envolveu o aproveitamento de palhada de milho, mas seus resultados podem ser estendidos para outras formas de biomassa, como o bagaço de cana.
Para a seleção dos cenários tecnológicos, foram considerados:
1. A tecnologia possui potencial de estar comercialmente disponível em um horizonte de 5-8 anos;
2. A escala da tecnologia deve estar em linha com as alternativas presentemente em exploração comercial;
3. O biocombustível obtido deve ser do tipo drop in, aproveitando toda a infraestrutura atualmente existente, incluindo os motores.
por Décio Gazzoni
Em um artigo publicado na revista científica Fuel, o Dr. Robert Anex e colaboradores efetuaram uma comparação técnico econômica entre alternativas de obtenção de biocombustíveis de biomassa[1]. A análise compara os custos de capital e de operações, em seis cenários de médio prazo, envolvendo as rotas bioquímica, pirólise e gaseificação. Os autores utilizaram premissas semelhantes, para permitir a comparação dos resultados. A análise básica envolveu o aproveitamento de palhada de milho, mas seus resultados podem ser estendidos para outras formas de biomassa, como o bagaço de cana. A capacidade industrial da planta foi assumida como sendo 2.000 toneladas/dia.
Para a seleção dos cenários tecnológicos, foram considerados:
1. A tecnologia possui potencial de estar comercialmente disponível em um horizonte de 5-8 anos;
2. A escala da tecnologia deve estar em linha com as alternativas presentemente em exploração comercial;
3. O biocombustível obtido deve ser do tipo drop in, aproveitando toda a infraestrutura atualmente existente, incluindo os motores.
Cenários
Dois cenários para uso de gaseificação foram selecionados pelos autores. O primeiro deles envolve ambiente oxigenado, com baixa temperatura (870º. C), em um reator em leito fluído, que não produz escória. O segundo cenário também envolve ambiente oxigenado, porém com alta temperatura (1300º. C), usando reator de fluxo arrastado que produz escória. Em ambos os casos, a gaseificação é seguida por síntese catalisada de Fischer Tropsch, e posterior hidroprocessamento para nafta e outras frações líquidas destiláveis.Dois cenários com pirólise também foram escolhidos. No primeiro deles, uma fração do bio-óleo é reformada para produzir hidrogênio, e no segundo cenário o hidrogênio é adquirido de uma fonte comercial, externa à planta. Em ambos os casos é utilizado um reator operando com leito fluido para pirólise rápida, seguido de hidroprocessamento, o que exige adição de hidrogênio na proporção de 3-5% do peso do bio-óleo reformado. Em ambos os cenários é possível produzir biocombustíveis tanto na faixa de nafta quanto de diesel.
Entre as rotas bioquímicas, foram selecionados sete cenários, envolvendo a conversão de biomassa lignocelulósica à etanol. Quatro dos cenários envolveram pré tratamento da biomassa (ataque por ácido diluído em um ou dois estágios, água quente ou explosão das fibras por amônia). Três cenários envolveram variações nos processos em downstream, como a per-evaporação[2], fermentação separada dos açúcares C5 e C6, e produção das enzimas na própria planta industrial, a partir de hidrolisados.
Resultados
Alguns cenários mostraram-se menos custosos e mais eficientes que os demais, sendo apresentados a seguir. Tanto o custo de investimento total, quanto o valor presente do litro de gasolina equivalente, para cada tecnologia, é mostrado na Tabela 1. Para os cálculos, foi assumido um custo de matéria prima de US$75/t, a qual representa a maior proporção do custo operacional. Verifica-se que o maior custo de capital está associado com a gaseificação, seja ela em baixa ou alta temperatura, seguida pelos processos bioquímicos. O menor custo de capital é observado nos dois processos que envolvem pirólise, os quais também redundaram em preços mais baixos para o litro de gasolina equivalente extraído da biomassa.Tabela 1. Custo total de investimento e custo do litro de gasolina equivalente, observados na análise de alguns dos cenários estudados, para conversão de biomassa em biocombustíveis líquidos.
A eficiência energética foi um dos parâmetros avaliados pelos autores, e seus resultados encontram-se na Tabela 2.
Tabela 2. Eficiência energética de alguns dos cenários estudados, para conversão de biomassa em biocombustíveis líquidos.
A eficiência foi calculada dividindo-se a energia potencial contida no biocombustível obtido pela existente na biomassa original. Verifica-se que a maior eficiência correspondeu ao uso de pirólise, com aquisição de hidrogênio; o processo bioquímico, tratando a biomassa com ácido diluído, apresentou a menor eficiência.
Observa-se, pelos resultados das tabelas 1 e 2, que os processos de transformação de biomassa em biocombustíveis líquidos (sólido para líquido) ainda serão muito caros e pouco eficientes, ao longo desta década. O maior impacto decorre do elevado custo de investimento da planta industrial. A menor necessidade de investimento está associada com os processos de pirólise, porém estas tecnologias são as menos maduras e, portanto, aquelas que envolvem maior incerteza. Os números mostram que existe um elevado risco associado ao pioneirismo das novas tecnologias para processamento de biomassa lignocelulósica a biocombustíveis.
Em conclusão, existe um enorme potencial para aproveitamento energético de biomassa sólida, como bagaço de cana, para obtenção de combustíveis líquidos. Entretanto, o estudo do Dr. Anex mostra que ainda existem riscos e incertezas associados, o que pode retardar o surgimento das primeiras plantas comerciais, a menos que novas políticas públicas auxiliem a suportar o investimento e diluir o risco. No caso do Brasil, deve ser levado em conta o custo de oportunidade de utilizar o bagaço para a obtenção de combustíveis líquidos, subtraindo-o de outros usos, em particular a produção de bioeletricidade.
Décio Gazzoni é Engenheiro Agrônomo, pesquisador da Embrapa Soja. Foi eleito pela revista Isto É como um dos 100 brasileiros mais influentes do agronegócio. Já integrou a equipe da Secretaria de Assuntos Estratégicos da Presidência da República e, hoje, se dedica às pesquisas sobre o potencial agroenergético brasileiro.
[1] Anex, R. P. et al. Techno-economic comparison of biomass-to-transportation fuels via pyrolysís, gasíficatíon, and biochemicals pathways. Fuel 89:S29-S35. 2010.
[2] A per-evaporação é um método de processamento para a separação de misturas de líquidos por vaporização parcial através de uma membrana, que pode ser não-porosa ou porosa.