Análise exergo ambiental da cadeia produtiva da biomassa florestal para fins energéticos

Abstract

Neste trabalho, analisa-se a conversão de energia da madeira em energia térmica e elétrica considerando as rotas tecnológicas do cavaco e dos pellets. Análise de exergia, análise de ciclo de vida e avaliação exergoambiental são realizadas, considerando os cavacos de madeira para geração de eletricidade em uma central termelétrica e pellets de madeira para geração distribuída em micro plantas de cogeração. Os consumos de óleo diesel, eletricidade e biomassa são levantados ao longo de ambas as cadeias produtivas. Os resultados encontrados mostraram a melhor rota tecnológica com base na exergia destruída e impactos ambientais em termos de emissão de CO2, esgotamento de recursos energéticos fósseis e uso do terra. Para a mesma eficiência da planta de conversão de energia, o desempenho exergético e as emissões de CO2 são muito próximos quando ambas as rotas tecnológicas são comparadas. Para qualquer eficiência da planta de conversão, a rota do pellet apresenta menor impacto ambiental quando comparado o esgotamento de recursos energéticos fósseis e o uso da terra de ambas as rotas. Além disso, levando em consideração toda a cadeia produtiva, a eficiência da planta de conversão de energia desempenha um efeito significativo na destruição de exergia e nos impactos ambientais. Assim, considerando a característica de alta eficiência das micro plantas de cogeração à base de pellets (combined heat and power), a rota tecnológica dos pellets apresenta melhores desempenhos exergético e ambiental. A avaliação exergoambiental realizada revela que o processamento de biomassa seguido pela extração florestal são as etapas da cadeia com maior potencial de implementação de melhoria para ambas as rotas tecnológicas. Finalmente, a análise de sensibilidade mostra que a variação do consumo específico de combustíveis de ± 50% das diferentes etapas ao longo da cadeia produtiva causa uma variação da eficiência global de até ± 1,5%.

Abstract : In this work the wood energy conversion into power and heating processes concerning the chips and pellets production chain is analyzed. An exergy analysis, a life cycle assessment and an exergoenvironmental evaluation are performed, considering the wood chips for electricity generation in a central power plant and wood pellets for distributed generation. The consumption of diesel oil, electricity and biomass itself was carried out along both production chains. The found results have shown the best way based on the exergy destruction and environmental impacts based on CO2 emission, fossil fuel depletion and land use. For the same energy conversion plant efficiency, the exergetic performance and the CO2 emissions are very close when both the technological routes are compared. For any conversion plant efficiency, the pellet route present less environmental impact when the fossil fuel depletion and land use of both the routes are compared. Also, taking into account the whole production chain, the energy conversion efficiency role a significant effect on the exergy destruction and environmental impacts. Thus, considering the high efficiency characteristic of the micro cogeneration plants based on pellets (combined heat and power), the pellets technological route presents better exergetic and environmental performance. The exergoenvironmental evaluation reveals that the biomass processing followed by the forest extraction are the stages with bigger potential to be improved in both the technological routes. Finally, the sensitivity analysis shows that the ±50% specific energy consumption variation of the different stages along the production chain cause an overall exergetic efficiency variation up to ±1.5%.