GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM COMUNIDADES ISOLADAS DA REGIÃO AMAZÔNICA UTILIZANDO SISTEMAS NACIONAIS DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA IN NATURA

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1 Políticas públicas para a Energia: Desafios para o próximo quadriênio 31 de maio a 02 de junho de 2006 Brasília - DF GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM COMUNIDADES ISOLADAS DA REGIÃO AMAZÔNICA UTILIZANDO SISTEMAS NACIONAIS DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA IN NATURA Suani Teixeira Coelho 1 Sílvia M. S. G. Velázquez 2 Sandra Maria Apolinário 3 Beatriz Aquaro Lora 4 RESUMO Este artigo técnico apresenta um projeto pioneiro de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis GASEIBRAS - Nacionalização da Tecnologia de Gaseificação de Biomassa e Formação de Recursos Humanos na Região Norte, aprovado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pelo Ministério de Minas e Energia (MME). O projeto GASEIBRAS pretende utilizar a experiência adquirida anteriormente com a realização do projeto GASEIFAMAZ - Comparação entre Tecnologias de Gaseificação de Biomassa Existentes no Brasil e no Exterior e Formação de Recursos Humanos na Região Norte, para a construção de um sistema de gaseificação de biomassa com tecnologia totalmente nacional, de fácil operação e manutenção, para ser alimentado com resíduos agroindustriais disponíveis localmente. Além de contribuir com o desenvolvimento da tecnologia nacional, consolidando a tecnologia de gaseificação de biomassa para geração de eletricidade, este projeto contribuirá para o desenvolvimento sustentável de comunidades isoladas da região amazônica. O protótipo implementado possibilitará a replicação do projeto em outras localidades do país, pois se ajusta às necessidades de pequenas comunidades isoladas, propiciando assim, o suprimento de energia descentralizada na área rural, a partir de fontes renováveis. 1 Suani Teixeira Coelho, CENBIO Centro de Referência Nacional em Biomassa, suani@iee.usp.br 2 Sílvia M. S. G. Velázquez, CENBIO Centro de Referência Nacional em Biomassa, sgvelaz@iee.usp.br 3 Sandra Maria Apolinário, CENBIO Centro de Referência Nacional em Biomassa, sandra@iee.usp.br 4 Beatriz Aquaro Lora, CENBIO Centro de Referência Nacional em Biomassa, blora@iee.usp.br 1

2 2. ABSTRACT This paper will present the project "GASEIBRAS - Nationalization of the Technology of Biomass Gasification and Formation of Human Resources in the North Region", approved for the National Advice of Scientific and Technological Development - CNPq and for the Ministry of Mines and Energy - MME. The problems envolving the gasification systems already developed in Brazil (they are nt adjusted to work with biomass in natura) had been surpassed with the GASEIFAMAZ Project development, realized by CENBIO in a partnership with Biomass Users Network of Brazil, the Technological Research Institute and the University of Amazon in the last two years. The project aimed to make possible the electricity supply expansion in communities without energy access in Brazil s north region, consisted of the importation of two gasification systems from the Indian Institute of Science, tests accomplishment and its transference to an isolated community at Amazon region.thus, the GASEIBRAS Project proposal it is to use the previously acquired experience to develop and construct a 20 kw gasification system with entire national technology, of easy operation and maintenance, to be fed with local available biomass residues in natura. In this scope, it considers the biomass use as a solution to the energy supply, while sustainable source capable to stimulate local economic activities, as well as the reduction of the fossil fuels use and dependence. 3. INTRODUÇÃO A gaseificação de combustíveis sólidos é um processo antigo, realizada com o objetivo de produzir um combustível gasoso com melhor eficiência de combustão, melhores características de transporte e também que possa ser utilizado como matéria-prima para outros processos. Entretanto, os vários sistemas de gaseificação que até o momento foram desenvolvidos no Brasil não se adaptam à produção de energia elétrica em comunidades isoladas. Os modelos que fornecem gás com propriedades satisfatórias para esse fim são projetados para operar com carvão e não com biomassa in natura, o que implica na transformação da biomassa em carvão com todos os impactos ambientais e perda de rendimento termodinâmico associados a essa prática. Esses problemas foram superados com o desenvolvimento do projeto GASEIFAMAZ Comparação entre Tecnologias de Gaseificação de Biomassa Existentes no Brasil e no Exterior e Formação de Recursos Humanos na Região Norte, convênio FINEP/CT-ENERG , desenvolvido pelo Centro Nacional de Referência em Biomassa (CENBIO) em parceria com o Biomass Users Network do Brasil (BUN), nos anos de 2002 a O projeto GASEIFAMAZ, com o intuito de suprir a demanda de energia elétrica em comunidades isoladas de modo sustentável, importou dois sistemas de gaseificação de 20 kw e 5 kw, do Indian Institute of Science (IISc) e instalou-os para testes no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Durante a fase de testes, sua operação e manutenção foram simplificados e adaptados à realidade brasileira, possibilitando a instalação deste sistema em comunidades isoladas da região amazônica, CENBIO (2001). O projeto realizou, também, a capacitação de pessoal da comunidade na operação e manutenção da tecnologia de gaseificação fabricada pelo IISc, utilizando os conhecimentos adquiridos para o aperfeiçoamento dos equipamentos nacionais em função dos testes realizados no IPT. O assentamento Aquidabam, localizado na cidade de Manacapuru, estado do Amazonas possuía as condições básicas necessárias à implementação do sistema de gaseificação: disponibilidade de biomassa - a comunidade cultiva e 2

3 beneficia artesanalmente o cupuaçu, uma fruta típica da região amazônica e os resíduos (cascas) desse beneficiamento são utilizados para alimentar o sistema de gaseificação; experiência em motores diesel utilizam motores diesel para suprir as necessidades de energia e, principalmente, grande envolvimento dos moradores no projeto. A instalação do sistema de gaseificação no assentamento Aquidabam possibilitará futuramente a implantação de uma pequena agroindústria local para a extração e venda da polpa do cupuaçu (produto com maior valor agregado), por meio do fornecimento de energia elétrica gerada pelo sistema, propiciando aumento da renda da comunidade e conseqüentemente, melhoria na qualidade de vida dos moradores. Este projeto implicou em significativas melhorias ambientais, como a redução do consumo de combustíveis fósseis em até 80%, principais responsáveis pelo agravamento do efeito estufa, pois proporciona a produção de energia renovável e limpa, que utiliza a biomassa disponível nas comunidades isoladas para geração de energia elétrica. 4. PROJETO GASEIBRAS Diante disso, a proposta do projeto GASEIBRAS é utilizar a experiência adquirida anteriormente no projeto GASEIFAMAZ para desenvolver e construir um sistema de gaseificação de 20 kw, com tecnologia nacional, de fácil operação e manutenção, que seja alimentado com resíduos de biomassa in natura localmente disponíveis. Também será efetuada uma pesquisa para verificação de empresários potencialmente interessados em construir estes sistemas no país, CENBIO (2003). Além de contribuir para o progresso da tecnologia nacional, o projeto visa colaborar com o desenvolvimento sustentável da comunidade de Timbó, no município de Manacapuru, no estado do Amazonas, na qual o sistema será instalado. As características da comunidade Timbó são semelhantes às inúmeras localidades isoladas da região norte do Brasil: falta de acesso à rede elétrica convencional, elevados custos de fornecimento de energia, baixo poder aquisitivo da população, em um contexto no qual se apresentam questões ambientais e sociais de profunda relevância: as necessidades de preservação ambiental e de ampliação do fornecimento de eletricidade às populações amazônicas, de maneira a garantir a sua permanência na região e a melhoria de suas condições de vida, que em geral, são bastante precárias. Serão utilizados resíduos agrícolas (cascas de cupuaçu), como combustíveis sólidos no processo de gaseificação, de modo a garantir que até 80% do diesel consumido pelo motor-gerador sejam substituídos por biomassa. Atualmente, existe um motor diesel em Timbó, que não está em operação porque a população local não tem recursos financeiros para sustentar os gastos com óleo diesel. 3

4 Figura 1 - Cupuaçu. (2004). O CENBIO desenvolverá o projeto GASEIBRAS com o apoio das seguintes instituições: Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE), Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA), Universidade de Campinas (UNICAMP) e Biomass Users Network do Brasil (BUN). Este projeto não implicará somente na construção de sistemas de gaseificação de biomassa, mas em todo o desenvolvimento de um projeto de gaseificação, pois, são objetivos do projeto GASEIBRAS, além do projeto e construção do sistema, os custos de operação e manutenção envolvidos, o processo de capacitação das comunidades e os testes no sistema em operação em campo, nos quais existem condições bem distintas daquelas encontradas em laboratório. A concretização deste projeto representa, também, um potencial mercado para os fabricantes nacionais. 5. TECNOLOGIA DA GASEIFICAÇÃO Em todos os processos de gaseificação, as substâncias orgânicas, são transformadas em gases (total ou parcialmente), entre os quais os maiores componentes são: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2 ), hidrogênio (H 2 )e, dependendo das condições, metano (CH 4 ), hidrocarbonetos leves, nitrogênio e vapor d água em diferentes taxas, USHIMA (2003). O gaseificador que será desenvolvido no projeto GASEIBRAS é co-corrente estratificado, ou seja, o combustível segue na mesma direção do gás. Ambas saídas, de biomassa e ar, entram pelo topo do gaseificador, que é aberto para atmosfera ("open top") e seguem para base. A biomassa quando passa pelo reator sofre combustão incompleta (com pouco oxigênio) e é transformado em gás combustível. Este gás formado passa por um sistema de limpeza de gases, por um filtro de impurezas, e segue para o grupo-gerador. 6. A COMUNIDADE AMAZÔNICA ESCOLHIDA O sistema de gaseificação desenvolvido pelo projeto GASEIBRAS será instalado na comunidade Timbó (Fig. 2), Manacapuru, Amazonas, onde vivem cerca de 380 pessoas e cerca de 90 residências. 4

5 Figura 2 - Comunidade Timbó, região Amazônica, CENBIO (2002). As características da comunidade são típicas de regiões isoladas na região norte do país: ausência de rede de distribuição convencional de eletricidade, altos custos de suprimento de energia, baixo poder aquisitivo da população, em um contexto no qual é apresentado questões relevantes quanto ao meio ambiente e desenvolvimento social, como a preservação do meio ambiente a extensão da distribuição de eletricidade para as populações amazônicas, como maneira de garantir a sua permanência na região e a melhoria das condições de vida dos moradores, que atualmente são bastante precárias. Nesta comunidade os resíduos agriculturais serão utilizados como combustível sólido no processo de gaseificação, em função de garantir que 80% do diesel consumido no grupo-gerador seja substituído por biomassa. Atualmente, existem oito computadores na escola da comunidade Timbó que não são utilizados pelos alunos devido à ausência de energia elétrica. Sendo assim, a instalação do sistema possibilitará a implementação de uma agroindústria de extração da polpa do cupuaçu e a sua posterior comercialização. Figura 3 - Computadores sem uso na comunidade, CENBIO (2002). 7. CONCLUSÕES O projeto GASEIBRAS propõe o uso da biomassa como solução à questão energética, enquanto fonte sustentável capaz de incentivar atividades econômicas locais, e como meio de diminuição da dependência dos combustíveis fósseis, em muitos casos, a única alternativa ao fornecimento de eletricidade nestas localidades. Propõe também servir como instrumento para que a agroindústria local se desenvolva, garantindo uma produção agrícola que possa custear a operação e manutenção do sistema e a melhorar a qualidade de vida da população da comunidade, além fornecer os resíduos a serem utilizados no sistema de gaseificação. O aproveitamento de biomassa como fonte energética primária para geração de eletricidade é uma alternativa completamente condizente com a 5

6 realidade de hoje, principalmente quando se trata de comunidades isoladas. Ela apresenta balanço global de gás carbônico nulo, geração de apenas 1% de cinzas que podem ser aproveitadas ou recicladas, emissão de dióxido de enxofre quase nula, assim como de outros óxidos provenientes da combustão. Com o aproveitamento dos resíduos de biomassa, regionalmente disponíveis, é possível atender a todos os pressupostos que, direta ou indiretamente, conduzem a um modelo de sociedade onde o crescimento e o desenvolvimento, com base nos recursos naturais e seu gerenciamento racional, respeitem limites técnicos, econômicos e legais. Tudo isso sem penalizar fatias sociais de menor poder de pressão ou politicamente desagregados, até porque a divulgação e implantação das melhorias materiais, que acompanham tal geração, terão igualmente um papel educativo que não deverá ficar restrito à comunidade em que o sistema for instalado. Um programa nacional de larga escala será levado adiante, visando a produção destes sistemas pela indústria nacional. Assim, teremos um estudo completo sobre a gaseificação de biomassa totalmente desenvolvido no Brasil: desenvolvimento da tecnologia de gaseificação para geração de energia elétrica, custos envolvidos na construção do sistema e quanto aos problemas enfrentados pelas comunidades isoladas em seu uso. Este projeto é de particular relevância, pois, além de contribuir com as instituições de pesquisa que trabalham no setor de geração de energia, ele poderá ser replicado em outras comunidades isoladas do país, que congregam mais de 1 milhão de brasileiros, segundo dados do IBGE (2004), sem acesso à energia elétrica, majoritariamente na região Amazônica. 8. REFERÊNCIAS CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa. Projeto GASEIFAMAZ. Relatório Técnico. Dezembro, CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa. Projeto GASEIBRAS. Relatório Técnico. Dezembro, Cupuaçu. Imagem obtida em acesso Novembro de IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em acesso em Abril de USHIMA, A. H. Testes no Sistema de Gaseificação de Biomassa para comunidades Isoladas. Instituto de Pesquisas Tecnológicas IPT. Relatório Técnico. Setembro, Arquivo Fotográfico do Centro Nacional de Referência em Biomassa - CENBIO,