Contextualização da IV Escola de Combustão

A quarta edição da Escola de Combustão abordará os temas de Combustão em Motores Diesel e Inovações em Pirólise de Biomassa.Esses temas possuem em 2012 um forte interesse internacional, principalmente para os países da America Latina.

Motores diesel, formalmente denominados de motores de ignição por compressão, são comumente utilizados em veículos de transporte e na geração de eletricidade. No ano de 2010, os combustíveis fósseis geraram, via combustão, aproximadamente 87% da energia primária consumida no planeta. A combustão em motor diesel contribui com aproximadamente 29% do consumo mundial de petróleo, o que corresponde a aproximadamente 10% do consumo primário de energia no mundo, um valor que excede 13.000 TWh por ano (para colocar em contexto, em termos de conteúdo energético, isso equivale a 140 vezes a produção anual recorde da usina de Itaipu, que ocorreu em 2008).

No contexto brasileiro, dados do Balanço Energético Nacional de 2011, apontam que aproximadamente 52% da energia primária foi obtida da combustão de combustíveis fósseis, sendo que o consumo de óleo diesel contribuiu com 31% dessa parcela (ou seja, 16% da energia primária total consumida no Brasil). Devido ao crescimento do PIB e à necessidade do setor elétrico em suprir a demanda de eletricidade, a tendência futura é ainda de crescimento da parcela de combustíveis fósseis na geração de energia primária. Com relação ao sistema elétrico, segundo dados da ANEEL, em 2010 o Brasil possuía 626 centrais térmicas operando com combustíveis fósseis com potências variando de 5 kW a 131 MW e, destas, 261 (42%) operam na região amazônica. Isso indica que os motores diesel permanecerão tendo uma participação importante na geração de potência nas décadas futuras.

Além desse cenário, em 2010, duas modificações importantes foram introduzidas na legislação brasileira, que demandam por desenvolvimento científico e tecnológico dos motores diesel usados para a geração de energia elétrica: A mudança da aplicação dos recursos da conta de consumo de combustível (CCC) e a redução dos limites de emissões. O subsídio pago pelos consumidores de eletricidade para reduzir o custo de geração dos sistemas isolados, os quais consomem aproximadamente 2 milhões de metros cúbicos de combustíveis fósseis por ano, será agora distribuído por critérios de eficiência, sendo os limites de concessão decrescentes ao longo dos anos. No caso de um motor de 1 MW, por exemplo, o limite de repasse foi de 300 litros por MWh em 2011 e deverá ser de 289 litros por MWh em 2014.

A nova legislação requer, portanto, ações imediatas para a redução do consumo de óleo diesel na geração de energia para os sistemas elétricos isolados e duas opções tem se destacado: (1) O aumento da eficiência dos motores em operação e (2) a substituição, total ou parcial, de óleo diesel por óleo vegetal in natura. O sucesso na implementação de ambas as soluções passa principalmente pelo entendimento das características de combustão e de formação de emissões em motores diesel, permitindo a adaptação, o projeto e a otimização da operação, para os motores e os seus subsistemas, assim como, a previsão e análise do seu comportamento em condições de uso final prolongado e durante o seu ciclo de vida.



Pirólise de biomassa vegetal
é um tema de interesse na comunidade científica e empresarial internacional, pois permite, a partir de um mesmo insumo vegetal, obter diferentes produtos finais. Por exemplo, partindo de uma biomassa florestal, é possível produzir óleo, carvão vegetal ou gás de síntese. O gás de síntese, por sua vez, pode ser usado, tanto como combustível em grupos geradores elétricos, quanto como insumo em processos químicos para a produção de combustíveis de segunda geração (tipo Fisher-Tropsch), ou de outros produtos como ácido acético e metanol.

As pesquisas atuais buscam o desenvolvimento de processos simples, confiáveis e contínuos para a pirólise de biomassa vegetal. Como exemplos, pode-se citar: Os projetos de gaseificadores pressurizados requerem um sistema para transformar biomassa sólida em óleo ou pó de biomassa para esta poder ser injetada nos reatores. Desenvolvedores de queimadores para fornalhas que queimam pó de carvão buscam um processo mais econômico para produzir pó de biomassa, por exemplo, por torrefação, para poder operar em co-combustão e reduzir as emissões de gases de efeito estufa de origem fóssil. Governo e indústria buscam processos eficientes de produção de carvão vegetal que simultaneamente aumentem a taxa de conversão de biomassa para carvão e que resultem em maior uniformidade de produção e redução das emissões tóxicas.

O uso de pirólise de biomassa para a produção de carvão vegetal é de particular interesse para o Brasil, o qual é o segundo maior produtor mundial de carvão vegetal com 8 milhões de toneladas por ano. O setor siderúrgico consome a maior parcela do carvão vegetal produzido no Brasil com os maiores consumidores localizados nos estados de Minas Gerais e Pará. Além de prover carbono a partir de um carvão de excelente qualidade para a redução do minério de ferro, agregando mais valor ao ferro gusa, os finos também são responsáveis pela geração de calor nos alto-fornos. No entanto, quando a quantidade de finos é insuficiente para satisfazer o balanço de energia no alto forno, a utilização de combustíveis fósseis se torna inevitável. Nesse contexto, para deslocar os combustíveis fósseis na siderurgia é necessário que os finos sejam produzidos com grande eficiência energética, por exemplo, através da torrefação, uma técnica ainda em desenvolvimento. Já para aumentar a produção de carvão vegetal é necessário desenvolver novas técnicas eficientes de carbonização. Esse tema é de especial importância para a região Amazônica, onde a biomassa energética é uma importante solução energética local. Porém, desperta igualmente sérias preocupações ambientais e de sustentabilidade, devido à possível agressão direta e indireta às florestas naturais, um exuberante, porém delicado ecossistema.



A IV Escola de Combustão contribuirá para a pesquisa, desenvolvimento, inovação e formação de recursos humanos em ambas as áreas descritas acima através da divulgação de pesquisas e desenvolvimentos atuais, do debate das tecnologias, processos e procedimentos, do intercâmbio entre pesquisadores e técnicos, da indústria, prestadores de serviços e universidade, e através da formação de recursos humanos em nível de pós-graduação, constituindo-se em importante contribuição para o cenário nacional e sul americano.