Os principais tipos de biocombustíveis são:
Bioetanol
O bioetanol é a obtenção do etanol através da biomassa, para ser usado diretamente como combustível ou se juntar com os ésteres do óleo vegetal e formar um combustível, a esse processo se dá o nome de transesterificação.
O etanol (álcool etílico), CH2CH2OH, é um líquido incolor, inflamável, com um odor característico. É um álcool - um grupo de compostos químicos cujas moléculas contêm um grupo hidroxila, - OH, ligado a um carbono. Os alquimistas medievais ampliaram o uso do termo para referir-se a todos os produtos da destilação e isto levou ao atual significado da palavra.
O ponto de fusão do etanol sólido é de–114.1°C, e de ebulição e de 78.5°C. É menos denso que a água: 0,789 g/mL a 20°C. É utilizado como fluído em termômetros, principalmente para temperaturas baixas, uma vez que o mercúrio congela a –40°C.
Existem basicamente 3 processos utilizados para a fabricação do etanol: a fermentação de carboidratos, a hidratação do etileno e a redução do acetaldeído (normalmente preparado pela hidratação do acetileno).
Antes de 1930, o etanol era preparado somente por fermentação, mas, hoje, estima-se que cerca de 80% do etanol produzido nos EUA seja através da hidratação do etileno. O etanol é produzido desde a antiguidade pela fermentação de açúcares. Todas as bebidas alcoólicas e mais da metade do etanol industrial ainda é feito por este processo.
Uma enzima, a zimase, é responsável pela conversão dos açúcares em álcool e gás carbônico:
O etanol produzido por fermentação chega ao máximo a 14% na solução: acima desta concentração, o etanol destrói a enzima zimase e a fermentação pára. O etanol pode ser concentrado por destilação, mas ocorre a formação de um azeótopo (mistura de ponto de ebulição constante) a 96% de etanol em água.
Portanto, o etanol puro não pode ser obtido por destilação. A indústria utiliza agentes desitratantes ou prepara o etanol sinteticamente, a partir de acetaldeído, que é feito através do acetileno.O etanol é utilizado, nas indústrias, como reagente de partida para vários compostos químicos, tais como o ácido acético, butadieno, acetaldeído. Também é utilizado como combustível puro ou misturado com gasolina.
O aldeído é convertido a acetato, pela enzima aldeído dehidroxigenase.
O Brasil é o país mais avançado, do ponto de vista tecnológico, na produção e no uso do etanol como combustível, seguido pelos EUA e, em menor escala, pela Argentina, Quênia, e outros. A produção mundial de álcool aproxima-se dos 40 bilhões de litros, dos quais se presume que até 25 bilhões de litros sejam utilizados para fins energéticos. O Brasil responde por 15 bilhões de litros deste total. O álcool é utilizado em mistura com gasolina no Brasil, EUA, UE, México, Índia, Argentina, Colômbia e, mais recentemente, no Japão.O uso exclusivo de álcool como combustível está concentrado no Brasil.
O bioetanol pode ser usado diretamente como combustível ou se juntar com os ésteres do óleo vegetal e formar um combustível, a esse processo se dá o nome de transesterificação.
Biodiesel
O biodiesel é derivado de lipídios orgânicos renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais, para utilização em motores de ignição por compressão (diesel).
Vamos conhecer um pouco do processo de obtenção do biodiesel?
A Transesterificação permite transformar o óleo vegetal obtido das sementes em combustível. Composição deste óleo: três moléculas de ácidos graxos ligadas a uma molécula de glicerina. A glicerina proporciona ao óleo uma maior viscosidade.
Veja o esquema e os passos dessa transformação:
1. Tudo começa pela prensagem das sementes, isto faz com que o etanol seja separado da torta (bagaço triturado);
2. O etanol é então transformado em óleo bruto e só então começa a Transesterificação;
3. Durante o processo, a glicerina é retirada do óleo vegetal, deixando-o mais fino e menos viscoso.
4. O produto final do processo de Transesterificação é o Biodiesel: combustível ecologicamente correto.
Biomassa
A biomassa é uma fonte de energia limpa e renovável disponível em grande abundância e derivada de materiais orgânicos. Todos os organismos capazes de realizar fotossíntese (ou derivados deles) podem ser utilizados como biomassa.
Exemplo: restos de madeira, estrume de gado, óleo vegetal ou até mesmo o lixo urbano.
O máximo está sendo feito para obter a energia da biomassa, já que o petróleo e o carvão mineral têm previsões de acabar, a energia elétrica está cada vez mais escassa (já que essa energia depende da força da água) e a energia nuclear é perigosa.
Outro fator importante é que a humanidade esta produzindo cada vez mais lixo e esse lixo também é capaz de produzir energia, isso ajuda a resolver vários problemas: diminuição do nível de poluição ambiental, contenção do volume de lixo das cidades e aumento da produção de energia. Vantagens: energia limpa e renovável, menor corrosão de equipamentos, os resíduos emitidos pela sua queima não interferem no efeito estufa, ser uma fonte de energia, ser descentralizadora de renda, reduzir a dependência de petróleo por parte de países subdesenvolvidos, diminuir o lixo industrial (já que ele pode ser útil na produção de biomassa), ter baixo custo de implantação e manutenção.
Técnicas de conversão da Biomassa ou Bioenergia:
Dependendo da técnica de conversão, a bioenergia pode ser transformada nos seguintes produtos: eletricidade, calor e combustíveis.
As técnicas são as segintes: Combustão, Gaseificação, Fermentação.
Combustão: Combustão da biomassa libera calor que pode gerar eletricidade. Então podemos ter: Co-produção de eletricidade através de combustão de biomassa em usinas de carvão; Combustão de restos de madeira para geração simultânea de eletricidade e calor, ambos aproveitáveis nas indústrias de madeira;
Combustão é a técnica mais desenvolvida, a biomassa já é co-consumida em muitas usinas de carvão no EUA, onde as usinas de calor também estão partindo para a biomassa.
Gaseificação: é a conversão de biomassa em combustível gasoso. Os principais produtos são hidrogênio e monóxido de carbono. São usados tanto na geração de energia quanto na indústria química. A maioria das técnicas ainda está em estágio de desenvolvimento.
Fermentação: é a desintegração da biomassa por uma bactéria anaeróbica para formar uma mistura de metano e dióxido de carbono.Esse biogás é usado para a geração de eletricidade A fermentação é muito útil em indústrias, elas aplicam esse processo no seu lixo e esgoto para purifica-lo. Pode se conseguir que esse gás atinja a qualidade do gás natural, podendo então ser usado numa infinidade de outras coisas.
A palavra biomassa explica quase imediatamente o seu significado: massa biológica. E do que falamos quando nos referimos a biomassa: “todos os materiais orgânicos não fósseis que contém energia química intrínseca”. Porquê energia química? Todos nos lembramos de aprender na escola o que significa a fotossíntese:
CO2 + H2O + luz + clorofila = CH2O + O2
As plantas ao receberem luz, água e dióxido de carbono produzem conjuntamente com a clorofila (substância vegetal) hidratos de carbono e oxigênio (durante a noite, na ausência de luz passa-se um processo inverso, em que as plantas consomem oxigênio e libertam dióxido de carbono). Sendo assim os materiais orgânicos não fósseis que contenham carbono no seu interior são considerados biomassa: vegetação terrestre e marinha, árvores, resíduos florestais e agrícolas, resíduos urbanos e alguns industriais, esgotos sólidos e dejetos animais (estrume).
Produtos derivados da biomassa:
- Bio-óleo: Líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações principais são aquecimento e geração de energia elétrica.
- Etanol Celulósico: obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a biomassa, especificamente celulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando uma enzima denominada celulose. O outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação, fermentação e destilação.
- Bioetanol "comum": Feito no Brasil à base do sumo extraído da cana de açúcar. Há países que empregam milho e beterraba para a sua produção.
Biogás
O biogás é uma fonte de energia produzida de restos de matéria orgânica em fase de decomposição, como por exemplo, palhas, estercos, bagaços de diversos tipos de vegetais ou lixo.
É gerado pelo processo de digestão anaeróbica de biomassa. Pode ser utilizado no fogão, como combustível, ou para gerar energia elétrica.
Digestão anaeróbia: é um processo de decomposição de matéria orgânica por bactérias em um meio onde não há a presença de oxigênio gasoso. Esse processo é originado a partir de 3 fazes:
A primeira fase é a liquefação ou hidrólise onde o material orgânico complexo é transformado em compostos dissolvidos ou matéria orgânica volátil;
A segunda fase é a gaseificação que pode ser subdividia em duas fases fermentação ácida ou acidogênese, onde os compostos são transformados em ácidos orgânicos voláteis (fórmico, acético, propiônico, butírico e valérico), e a fermentação acetogênica ou acetogênese, onde os produtos da subfase anterior são transformados em acetato, hidrogênio e monóxido de carbono;
A terceira e última fase é a metanogênese, onde os produtos da acetogênese são transformados, principalmente em metano (CH4), embora também sejam gerados outros gases.
Metano (CH4): 60% volume dióxido de carbono (CO2): 35% outros gases (como h4 e h4S): 5%Metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco em digestões de biomassa.
