Contextualização

A biomassa é um dos tópicos mais emergentes dentro do estudo de Energia Sustentável. É um tipo de energia renovável extraída de material vegetal ou animal, basicamente restos de resíduos orgânicos que armazenaram energia solar através do processo de fotossíntese. Devido à sua abundância e baixo custo, a energia de biomassa representa uma valiosa alternativa à energia fóssil e um alicerce importante na transição para uma economia de baixo carbono.

Energia de biomassa envolve vários processos para converter matéria orgânica em energia utilizável, seja na forma de calor, eletricidade ou combustíveis. Os métodos de conversão incluem a combustão direta, co-firing, pirólise, gaseificação, fermentação e digestão anaeróbica. Cada um destes métodos tem suas próprias vantagens e desafios, relacionados à eficiência energética, custo, impacto ambiental e restrições tecnológicas.

A biomassa tem uma ampla gama de fontes, incluindo resíduos agrícolas, animais, florestais e municipais, e cada tipo de biomassa tem seu próprio conteúdo e composição de energia, tornando-a um campo dinâmico e versátil. Além disso, o uso de biomassa para energia tem implicações significativas no ciclo do carbono e na utilização da terra, tornando-a uma grande influenciadora na gestão ambiental e nas políticas de sustentabilidade.

De um ponto de vista global, a biomassa contribui significativamente para a redução da dependência da energia fóssil, diversificação do mix energético e redução das emissões de gases de efeito estufa. Além disso, a geração de energia a partir da biomassa tem o potencial de criar empregos e estimular o desenvolvimento económico local, especialmente em áreas rurais.

Dada a complexidade e importância do tema, este projeto engajará vocês em várias atividades práticas relacionadas à energia de biomassa. Vocês terão a oportunidade de entender os diferentes tipos de biomassa, experimentar os processos de conversão, calcular a eficiência energética e discutir as implicações ambientais e políticas de usar biomassa como fonte de energia.

Material extra para complementar o entendimento dos alunos sobre o assunto da aula:

• [Energia de biomassa (Wikipedia)]
• [O que é Biomassa? (Brasil Escola)]
• [Formas de transformação da biomassa em energia (Fundação Bunge)]
• [Conversão de Energia da Biomassa (UFRGS)]

Atividade Prática

Projeto Integrado: Avaliação da Secagem e Conversão Energética da Biomassa

Objetivo:

Investigar a eficiência na produção de energia a partir de dois tipos de biomassa: vegetal e resíduos sólidos orgânicos. Os alunos entenderão o processo de secagem da biomassa para operações de combustão, implementarão processos de conversão de biomassa em energia e serão desafiados a calcular a eficiência do sistema. Através da análise de um exemplo real, também poderão avaliar os impactos ambientais e sociais, além de considerar os aspectos políticos e regulatórios relevantes.

Duração: O projeto irá durar um pouco mais de uma semana, com cada etapa demorando aproximadamente 3 sessões de aula.

Número de estudantes por grupo: O projeto deve ser desenvolvido de forma a engajar toda a classe, sendo preferível a realização em grupos de 3 a 5 alunos.

Materiais:

1. Balança para pesagem da biomassa (antes e após a secagem)
2. Forno para secar a biomassa
3. Termostato para monitorar a temperatura do forno
4. Biomassa:
   • Biomassa vegetal: galhos, folhas secas, restos de grama etc.
   • Biomassa de resíduos: lixo orgânico, restos de comida.
5. Gaseificador pequeno para a conversão de biomassa em energia
6. Computador com acesso à internet para pesquisa e elaboração de relatórios
7. Equipamentos de segurança (luvas, óculos etc.)

Descrição do Projeto:

Baseando-se na biomassa vegetal e em resíduos orgânicos, o projeto requer que os estudantes:

1. Realizem a secagem da biomassa e registrem as medidas antes e depois da secagem.
2. Utilizem o gaseificador para converter a biomassa seca em energia.
3. Calculem a eficiência energética dos diferentes tipos de biomassa.
4. Pesquisem os impactos ambientais e sociais da utilização dos dois tipos de biomassa.
5. Pesquisem regulamentações e políticas relacionadas à utilização de biomassa para produção de energia.

Passo-a-passo:

1. Coletem a biomassa: A classe deve ser dividida em dois grupos. Cada grupo será responsável por um tipo de biomassa - vegetal ou orgânica.
2. Sequem a biomassa: Cada grupo deve secar sua biomassa no forno até que ela esteja completamente seca. Preveja a temperatura e o tempo de secagem e não esqueçam de pesar a biomassa antes e depois da secagem.
3. Convertam a biomassa em energia: Use o gaseificador para converter a biomassa seca em energia. Este processo deve ser rigorosamente supervisionado para garantir a segurança dos alunos.
4. Calculem a eficiência energética: Determine a quantidade de energia produzida pela biomassa e calcule sua eficiência energética.
5. Pesquisem impactos e regulamentações: Investigue os impactos ambientais e sociais associados a cada tipo de biomassa e as políticas públicas relacionadas à biomassa em sua região.
6. Elaboração do relatório: Prepare e apresente um relatório detalhado e analítico deste experimento.

Entregas do Projeto:

Relatório escrito: O relatório final deverá ser estruturado da seguinte forma:

• Introdução: Deve abranger uma descrição sucinta do escopo do projeto, dos objetivos, relevância do estudo e a aplicação da energia de biomassa no mundo real.
• Desenvolvimento: Aqui serão detalhados o enfoque teórico dos fundamentos da energia de biomassa, o método utilizado para secar a biomassa e converter em energia, a eficiência energética obtida e os resultados empiricamente adquiridos no projeto. Também se espera um levantamento e análise das políticas públicas voltadas para a geração de energia através da biomassa e possíveis impactos socioambientais, além da explicitação da metodologia usada na conduta do projeto.
• Conclusão: Os alunos devem retomar os pontos principais do trabalho, explicitar os aprendizados obtidos e as conclusões formuladas a partir do desenvolvimento deste projeto.
• Bibliografia: Listar as referências bibliográficas utilizadas como fundamentação teórica, base para a metodologia empregada e análise dos resultados obtidos.

Além disso, ao final do projeto, todo grupo deve estar preparado para apresentar suas descobertas à turma, enfatizando seus resultados, aprendizados e experiência do projeto como um todo.

Espera-se que ao final deste projeto, os estudantes poderão compreender a eficácia da biomassa como fonte de energia, entender os mecanismos de obtenção da energia a partir da biomassa e ser capaz de avaliar os impactos socioambientais envolvidos neste processo.