Biomassa: entenda as diferenças entre combustão e gasificação

O Brasil tem grande vocação para gerar energia a partir de fontes renováveis, com destaque para a biomassa. Esse é um combustível capaz de gerar energia através de dois métodos: combustão e gasificação (ou gaseificação).

De forma simplificada, a combustão é um processo que ocorre com excesso de oxigênio. Enquanto isso, a gasificação acontece com a ausência do oxigênio. Contudo, há outras diferenças entre os processos.

Neste artigo, entenda as principais diferenças entre a combustão e a gasificação da biomassa na geração de energia, assim como as vantagens de cada técnica.

Combustão e gasificação: métodos que usam a queima da biomassa para gerar energia

Em aspectos químicos, a biomassa tem uma composição bastante parecida com a gasolina e com o óleo diesel. A única grande diferença é que a biomassa costuma  apresentar oxigênio em sua estrutura.

Assim, para liberar a energia contida nas ligações químicas desse tipo de combustível, é preciso fazê-las reagir na presença do ar. 

Neste vídeo, Rodrigo Lorenzetti, Diretor Comercial da COONTROL, explica que o oxigênio do ar reage com o carbono e hidrogênio do combustível produzindo CO2 e H2O, respectivamente.

Dessa forma, conforme explica o estudo publicado pelo Ministério de Minas e Energia em 2008 intitulado “Combustão e gasificação de biomassa sólida”, há quatro tecnologias que extraem a energia da biomassa de uma forma muito mais eficiente: 

• Combustão com turbina a vapor; 
• Combustão com motor a vapor; 
• Gasificador com motor ciclo Otto; 
• Gasificador com motor ciclo diesel.

Estes quatro processos são bastante específicos e não serão discutidos neste artigo, mas vale verificar que eles se baseiam em dois grupos responsáveis por gerar energia a partir da biomassa: gasificação e a combustão de biomassa e estes sim serão melhores explicados a seguir.

O que é a combustão da biomassa?

Por definição técnica, o Instituto de Energia e Ambiente, ligado à Universidade de São Paulo (IEE/USP) indica que a combustão como sendo a transformação da energia química dos combustíveis em calor, por meio das reações dos elementos com a presença de oxigênio.

Segundo informação do Espaço de Ciência e Tecnologia de Joinville, ligado à UFSC, a combustão é a transformação da energia química dos combustíveis em calor, por meio das reações dos elementos constituintes com o oxigênio fornecido. 

Para fins energéticos, a combustão ocorre essencialmente em caldeiras para a geração de vapor. Em suas fornalhas, ocorre uma reação química exotérmica rápida (que libera energia térmica) entre duas substâncias: um combustível e um comburente.

O combustível é a substância a ser queimada. Sua composição contém, principalmente, carbono e hidrogênio, e, eventualmente outros elementos reagentes, como oxigênio e enxofre, em proporções muito menores.

Já o comburente é o componente da reação de combustão responsável por fornecer o oxigênio. Geralmente, é usado o ar atmosférico, que não tem custo no seu fornecimento.

Aproveite para conferir a nossa tabela de poder calorífico da COONTROL. Nela você verá dados sobre os mais diversos combustíveis que auxiliam na forma de encarar o quanto de energia cada tipo de combustível possui.

O que é a gasificação da biomassa?

A gasificação é caracterizada como um processo de conversão de combustíveis sólidos (biomassa) em gasosos (comumente chamado de producer gas ou gás pobre). Neste caso, há a realização de reações termoquímicas, caracterizadas por envolver vapor quente e oxigênio, como o ar, porém em quantidades bem inferiores à estequiométrica.

O gás produzido a partir da gasificação da biomassa apresenta uma série de aplicações, que vão desde a queima em motores de combustão interna responsáveis pela geração de energia mecânica e elétrica, até a geração direta de calor e cogeração de eletricidade.

Apesar de a gaseificação apresentar vantagens significativas sobre a queima direta da biomassa, algumas desvantagens técnicas devem ser consideradas. A principal delas é que esse processo utiliza uma técnica mais complexa, principalmente em comparação com a queima direta da biomassa. Também é um processo que exige total especial com a limpeza dos gases.

Principais diferenças entre a combustão e a gasificação

Pelo que foi apresentado até aqui, podemos identificar algumas das principais diferenças entre a combustão direta e a gasificação da biomassa. O estudo publicado pelo Ministério de Minas e Energia, citado acima, destaca essas diferenças.

1. Quantidade de ar no processo

O processo de combustão ocorre com a razão ar/combustível próxima da estequiometria. Assim, para consumir todo o combustível, os processos de combustão devem utilizar misturas levemente pobres. Ou seja, com um pequeno excesso de ar.

O processo de gasificação, por sua vez, acontece em misturas que apresentam falta de ar (misturas ricas). Portanto, com razões ar/combustível representando aproximadamente um terço da razão ar/combustível estequiométrico.

2. Calor liberado após o processo

O processo de combustão libera boa quantidade de calor. No vídeo apresentado anteriormente, Rodrigo Lorensetti explica que tem como produto final gases e sólidos inertes como CO2, H2O, além de cinzas. O calor liberado neste processo é utilizado em processos industriais, como a geração de vapor de água.

Já o processo de gasificação libera muito menos calor que a combustão. Por isso, objetiva produzir gases capazes de, posteriormente, virem a reagir.

O gás resultante desse processo (gás de síntese) é composto por CO, H2 (estes dois denominados de gás de síntese), CH4, alcatrão, além de gases inertes como o CO2 e N2.

Esses gases podem ser utilizados como insumo em processos químicos ou como combustível em motores de combustão interna.

Como você acompanhou, tanto a combustão como a gasificação são técnicas muito interessantes na geração de energia através da biomassa, cada uma delas com suas características e aplicações.

Mas uma coisa é certa, ambas tornam a geração energética mais eficiente e renovável, por aumentar a eficiência da queima da biomassa.

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