BIOCOMBUSTÍVEL Vivendo o presente, pensando o futuro.

Viva o Biocombustível! O trabalho BIOCOMBUSTÍVEL “Vivendo o presente, pensando o futuro” defende os biocombustíveis que não utilizam alimentos em sua fabricação, pois devido à produção de biocombustíveis obtidos através de alimentos, possam gerar de alguma maneira certa “crise alimentar”.

No início do trabalho abordamos os diversos tipos de biocombustíveis e como esses são obtidos. Logo após essa apresentação inicial, vamos nos aprofundar nos tipos de biocombustíveis que utilizem o lixo (biomassa), resíduos agro – industriais, na sua produção. Dentro esse complexo estudo vai citar como esses (no caso os biocombustíveis) são produzidos, os impactos ambientais, as vantagens e as desvantagens que eles trazem ao meio social (a população), o potencial de contribuição ao desenvolvimento sustentável e ao MERCOSUL.

Citamos novas técnicas de produção dos biocombustíveis, e medidas, projetos que vários países adotaram que de alguma forma possam servir de exemplo para servir como inspiração e quem sabe adotá-las em nossos países.

Resumidamente, vamos defender os tipos de biocombustíveis que podem ser mais viáveis para a população, e sugerir um futuro mais agradável a todos nós e é claro ao planeta Terra.

Introdução

Deve-se saber que biocombustível é um combustível que não seja de origem fóssil, e pode ser originada da mistura de uma ou mais plantas. Os biocombustíveis são apresentados para a população como uma alternativa aos combustíveis fósseis, eles são considerados energias renováveis quando a sua produção ultrapassa o seu consumo. Os biocombustíveis podem ser feitos de: cana-de-açúcar, mamona, soja, cânhamo, canola, babaçu, lixo orgânico, entre outros tipos, até mesmo de óleos usados.

Como vimos acima à maioria das fontes de obtenção de biocombustível são alimentos, e com isso a conseqüência é a subida dos preços dos alimentos provocada pelo aumento da procura dos mesmos para produzir biocombustíveis.

Em Portugal no início de Julho de 2007, o milho estava a 200 euros por tonelada (152 euros em Julho de 2006), a cevada a 187 (contra 127 euros), o trigo a 202 (137 euros em Julho de 2006) e o bagaço de soja a 234 (contra 178 euros).

São considerados biocombustíveis, no âmbito do decreto-lei nº 62/2006 de Portugal (decreto-lei que transpõe para a Diretiva n. º 2003/30/CE e cria mecanismos para promover a colocação no mercado de quotas mínimas de biocombustíveis, prevê dez tipos) os produtos:

Bioetanol

O etanol produzido a partir de biomassa e/ou da fração biodegradável de resíduos. É produzida a partir da fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose) que têm origem em culturas como a cana do açúcar, trigo, milho, batata, etc;

Biodiesel

O éster metílico produzido a partir de óleos vegetais ou animais, que apresenta qualidades de combustível para motores diesel. É obtido, principalmente, a partir de plantas oleaginosas, como a colza, soja ou girassol, através de um processo químico de transesterificação;

Biogás

O gás combustível produzido a partir de biomassa e/ou da fracção biodegradável de resíduos (efluentes agropecuários, agro-industriais e urbanos) e que pode ser purificado até atingir a qualidade de gás natural. Resulta, pois, da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica contida nos resíduos;

Biometanol

Metanol produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível;

Bioéter dimetílico

Éter dimetílico produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível;

Bio-ETBE (Bioéter etil-terc-butílico)

ETBE produzido a partir do bioetanol, sendo a percentagem em volume de bio-ETBE considerada como biocombustível igual a 47%. Na França, é utilizado como aditivo oxigenado nas formulações de gasolina sem chumbo;

Bio-MTBE (Bioéter metil-terc-butílico)

Combustível produzido com base no biometanol, sendo a percentagem em volume de bio-MTBE considerada como biocombustível de 36%;

Biocombustíveis sintéticos:

ASD hidrocarbonetos

Sintéticos ou misturas de hidrocarbonetos sintéticos produzidos a partir de biomassa;

Biohidrogênio

Hidrogênio produzido a partir de biomassa e ou da fração biodegradável de resíduos para utilização como biocombustível;

Óleo vegetal puro

Produzido a partir de plantas oleaginosas: óleo produzido por pressão, extração ou processos comparáveis, a partir de plantas oleaginosas, em bruto ou refinado, mas quimicamente inalterado, quando a sua utilização for compatível com o tipo de motores e os respectivos requisitos relativos a emissões.

Vimos que apenas alguns tipos de biocombustíveis são produzidos através da biomassa e é por isso que estou aqui, para defendermos o uso de biocombustíveis que não provoquem a falta de alimentos no mundo, ou seja, os que são produzidos através da biomassa (a energia que vem do lixo) e por restos fecais, e vamos apresentar agora dois tipos de biocombustíveis que podem ser viáveis e não afetar a suposta crise alimentar e nem os recursos naturais. Vejamos:

Biogás

É um tipo de mistura gasosa de dióxido de carbono e metano produzido naturalmente em meio anaeróbico pela ação de bactérias em matérias orgânicas, que são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez. Pode ser produzido artificialmente com o uso de um equipamento chamado biodigestor anaeróbico. O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, mas os outros gases presentes conferem-lhe um ligeiro odor desagradável. É classificado como biocombustível por ser uma fonte de energia renovável.

A matéria orgânica utilizada na alimentação dos biodigestores pode ser derivada de resíduos de produção vegetal (como restos de cultura), de produção animal (como esterco e urina) ou da atividade humana (como fezes, urina e lixo doméstico).

O biogás pode ser usado como combustível em substituição do gás natural ou do Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), ambos extraídos de reservas minerais. O biogás pode ser utilizado para cozinhar em residências rurais próximas ao local de produção (economizando outras fontes de energia, como principalmente lenha ou GLP). Pode também ser utilizado na produção rural como, por exemplo, no aquecimento de instalações para animais muito sensíveis ao frio ou no aquecimento de estufas de produção vegetal. Pode ser usado também na geração de energia elétrica, através de geradores elétricos acoplados a motores de explosão adaptados ao consumo de gás.

Ônibus movido a biogás na cidade de Berna (Suíça). Um metro cúbico (1 m³) de biogás equivale energeticamente a:

§ 1,5 m³ de gás de cozinha;

§ 0,52 a 0,6 litros de gasolina;

§ 0,9 litros de álcool;

§ 1,43 kWh de eletricidade;

§ 2,7 Kg de lenha (madeira queimada).

O efluente (o líquido que sai do biodigestor após o período de tempo necessário à digestão da matéria orgânica pelas bactérias) possui propriedades fertilizantes. Além de água, os líquidos efluentes, conhecidos como biofertilizante, apresentam elementos químicos como nitrogênio, fósforo e potássio em quantidades e formas químicas tais que podem ser usados diretamente na adubação de espécies vegetais através de fertirrigação. O biofertilizante possui entre 90 a 95 % de água (isto é, 5 a 10% de fração seca do líquido). Nessa base seca, o teor de nitrogênio - dependendo do material que lhe deu origem - fica entre 1,5 a 4% de nitrogênio (N), 1 a 5% de fosfato (P2O5) e 0,5 a 3% de potássio (K20).

O mesmo biodigestor que trata os dejetos vindos do estábulo ou da pocilga ou do confinamento de bovinos pode ser ligado ao esgoto doméstico das residências. Embora seja usado primordialmente como fonte de energia e de fertilizantes orgânicos para produtores rurais, o biodigestor também pode ser enfocado como um sistema de tratamento de esgotos humanos para pequenas comunidades urbanas.

Condições anaeróbicas do biogás

O principal componente do biogás. As condições ótimas de vida para as bactérias anaeróbicas são:

1. Inexistência de ar

O Oxigênio (O2) do ar é letal para as bactérias anaeróbicas. Se houver oxigênio no ambiente, as bactérias anaeróbicas paralisam seu metabolismo e deixam de se desenvolver. As bactérias aeróbicas (que utilizam o oxigênio em seu metabolismo) produzem dióxido de carbono (CO2) como produto final de sua respiração. As bactérias anaeróbicas produzem metano (CH4). Enquanto que o metano é um gás rico em energia química e, portanto, pode ser usado como combustível, o dióxido de carbono já está totalmente oxidado e não pode ser usado como combustível. Se o biodigestor não estiver hermeticamente vedado contra a entrada de ar, a produção de biogás não ocorre porque as bactérias anaeróbicas morrem e as aeróbicas sobrevivem. O biogás produzido será então rico em CO2 e não em metano. Assim, o biodigestor deve assegurar uma completa hermeticidade que cause uma completa falta de oxigênio em seu interior, isto é, a completa anaerobiose do ambiente necessária para o metabolismo das bactérias anaeróbicas.

2. Temperatura adequada

A temperatura no interior do biodigestor é um parâmetro importante para a produção de biogás. As bactérias que produzem metano são muito sensíveis a alterações de temperatura. Alterações de temperatura que excedam 45 graus centígrados ou vão abaixo de 15 graus centígrados paralisam a produção de biogás. Assim, outro papel do biodigestor também é o de assegurar certa estabilidade de temperatura para as bactérias.

3. Nutrientes

Os principais nutrientes dos microorganismos são o carbono, nitrogênio e sais minerais. Fontes ricas de nitrogênio são os dejetos de animais (inclusive seres humanos). Fontes ricas de carbono são os restos de culturas vegetais. Os sais minerais presentes nos dejetos animais e resíduos vegetais são suficientes para a nutrição mineral das bactérias. No entanto, se não houver um adequado equilíbrio de compostos de carbono (que fornecem a energia) e de compostos nitrogenados (que fornecem o nitrogênio) não ocorrerá uma eficiente produção de biogás.

4. Teor de água

O material a ser fermentado deve possuir em torno de 90 a 95 % de umidade em relação ao peso. Tanto muita água quanto pouca água são prejudiciais. O teor da água varia de acordo com as matérias-primas destinadas à fermentação. Esterco de bovino (que possui em média 84% de umidade) precisa ser diluído em 100% de seu peso em água. Já o de suínos (com 19%) precisa de 130% de seu peso em água. O de ovinos e caprinos, em 320%.

Vamos ver agora algumas das formas mais complexas de obtenção do biogás:

Biogás em Aterros Sanitários

Após dispostos nos aterros sanitários, os resíduos sólidos urbanos, que contém significativa parcela de matéria orgânica biodegradável, passam por um processo de digestão anaeróbia como vimos anteriormente.

O biogás gerado nos aterros sanitários é composto basicamente pelos seguintes gases: metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2), hidrogênio (H2), oxigênio (O2) e gás sulfídrico (H2S). Agora vamos ver os impactos ambientais que ele pode causar:

Pelas características dos resíduos sólidos no Brasil, o biogás gerado na maioria dos aterros sanitários apresenta elevada concentração de metano, acima de 55%, e de Dióxido de Carbono, acima de 30%.

O biogás gerado nos aterros sanitários, por contar em sua composição com metano e dióxido de carbono, é um dos gases formadores do fenômeno conhecido efeito estufa e que vem contribuindo para o aquecimento global.

Estudos existentes indicam que, considerando um período de 100 anos, 1 grama de metano contribui 21 vezes mais para a formação do efeito estufa do que 1 grama de dióxido de carbono.

Assim, o biogás gerado nos aterros sanitários deve ser drenado e queimado para mitigação dos efeitos causados pelo seu lançamento na atmosfera, notadamente no que dizer respeito à potencialização do efeito estufa. A queima do biogás transforma o metano em dióxido de carbono e vapor d’água.

Recuperação Energética de Biogás

Face ao elevado poder calorífico do biogás, em muitos aterros sanitários no mundo, além da sua simples queima, estão sendo implantadas unidades de geração de energia elétrica. O biogás pode ser utilizado também em sistemas de calefação ou como combustível veicular, sendo que nesta última alternativa haverá a necessidade de instalação de uma unidade de beneficiamento para aumentar o teor de metano do biogás. Para cada tonelada de resíduo disposto em um aterro sanitário, é gerado em média 200 Nm³ de biogás. A geração do biogás em um aterro sanitário é iniciada alguns meses após o início do aterramento dos resíduos e continua até cerca de 15 anos após o encerramento da operação da unidade.

Para que seja possível a recuperação energética do biogás, um aterro sanitário deverá contar com os seguintes sistemas:

§ Sistema de impermeabilização superior: este sistema deverá evitar a fuga do biogás para atmosfera. A cobertura superior dos aterros sanitários normalmente é feita com argila de baixa permeabilidade compactada;

§ Poços de drenagem de biogás: estes poços, escavados na massa de resíduos, normalmente são feitos com brita e podem ser verticais ou horizontais. Alguns aterros sanitários adotam um sistema misto.

§ Rede de coleta e bombas de vácuo: a rede de coleta de biogás leva o biogás drenado dos poços para a unidade de geração de energia elétrica. A rede coletora de biogás normalmente é constituída por tubos de polietileno de alta densidade e deve ser aterrada para evitar acidentes. As bombas de vácuo são importantes para compensar as perdas de carga nas tubulações e garantir uma vazão regular de biogás para a unidade de geração de energia elétrica.

§ Grupos Geradores: estes equipamentos utilizam normalmente motores de combustão interna desenvolvidos especialmente para trabalharem utilizando o biogás como combustível. Também é possível a geração de energia elétrica através da utilização de turbinas.

A implantação de unidades de geração de energia elétrica em aterros sanitários deverá ser precedida de estudo de viabilidade técnica e econômica. Este estudo deverá obrigatoriamente indicar o potencial de geração de biogás no aterro sanitário, em função da quantidade e da composição dos resíduos aterrados e avaliar o custo de geração de energia elétrica comparando-o com o valor cobrado pela concessionária local

Biogás de dejetos de SUÍNOS

[Aproveitamento de dejetos de Suínos – Suinocultura]

A atividade da suinocultura no Brasil tem apresentado um significativo crescimento, havendo a concentração do lançamento dos resíduos em determinadas regiões, o que traz grande preocupação quanto à degradação ambiental e os conseqüentes prejuízos à qualidade de vida das pessoas. No ano de 2004, o plantel brasileiro era de 34 milhões de cabeças, presente em todas as regiões brasileiras, sendo que a maior concentração de animais está na região Sul (34,21%), seguido da região Nordeste (23,03%), Sudeste (18,95%), Centro-oeste (16,18%) e Norte (7,63%).

A busca por tecnologias que colaborem para a redução da poluição ambiental tem sido objeto de estudo nos mais variados segmentos, principalmente, na área produtiva, com vistas à melhoria da qualidade de vida da população. Em função da própria legislação, são crescentes as exigências quanto aos critérios de manejo de dejetos, tornando-se significativamente mais rigorosas e acarretando elevados custos aos produtores. Dessa forma, torna-se imperiosa a evolução nos processos de tratamentos de resíduos que conduzam a uma redução do custo dos mesmos, tornando-os acessíveis aos suinocultores.

Como forma de compatibilizar uma ação ambiental, redutiva de emissões de efluentes e de gases, com uma alternativa ao suinocultor que conduza a uma viabilização da implantação do biodigestor, empresas renomadas e de caráter inovador estão construindo biodigestores para o suinocultor, em troca dos créditos de carbono a serem gerados com a implantação do mesmo. Estima se que mais de 70 biodigestores recentemente foram construídos nessas condições e, mais 320 está em construção, nos Estados de Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Santa Catarina e Goiás.

Os dejetos de suínos, quando submetidos à digestão anaeróbica em biodigestores, perdem, exclusivamente, carbono na forma de CH4 e CO2 (diminuindo a relação C/N da matéria orgânica), o que resulta em um resíduo final mais apropriado para uso como adubo orgânico, em função da mineralização do nitrogênio e da solubilização parcial de alguns nutrientes.

Os suínos são animais homeotérmicos, capazes de regular a temperatura corporal. No entanto, o mecanismo de homeostase, é eficiente somente quando a temperatura ambiente está dentro de certos limites. Portanto é importante que as instalações tenham temperaturas ambientais próximas às das condições de conforto dos suínos. Nesse sentido, o aperfeiçoamento das instalações com adoção de técnicas e equipamentos de condicionamento térmico ambiental tem superado os efeitos prejudiciais de alguns elementos climáticos, possibilitando alcançar bom desempenho produtivo dos animais. A Tabela abaixo mostra as temperaturas desejáveis do ambiente interno das instalações.

Biogás de dejetos de AVES

[Aproveitamento de dejetos de Aves – Avicultura]

A cama de aviário está sendo produzida em grande quantidade, devido ao crescente aumento da avicultura de corte nos últimos anos. Este crescimento da produção tem como uma de suas bases a alta tecnificação dos galpões, o que significa maior dependência energética e econômica destes sistemas. A biodigestão, ou digestão anaeróbica, se mostra como uma boa alternativa para Tabela a seguir. Temperaturas de conforto e críticas, inferiores e superiores, para diferentes categorias de suínos.

Categoria T conforto

(°C)

T crítica inferior (°C)

T crítica superior (°C)

Recém-nascidos

32-34

-

-

Leitões até a desmama

29-31

21

36

Leitões desmamados

22-26

17

27

Leitões em crescimento

18-20

15

26

Suínos em terminação

12-21

12

26

Fêmeas gestantes

16-19

10

24

Fêmeas em lactação

12-16

7

23

Fêmeas vazias e machos

17-21

10

25

Os subprodutos, biogás e o biofertilizante possuem alto valor como fontes energéticas e nutricionais para as plantas, respectivamente, podendo ser substitutos de insumos adquiridos pelo avicultor.

As aves são animais homeotérmicos, capazes de regular a temperatura do corporal. São também consideradas como uma “bomba térmica” de baixa eficiência porque 80% da energia ingerida são utilizadas para a manutenção da homeotermia e apenas 20% é utilizada para a produção. Em aves a termo tolerância varia em função da idade (idade/peso do animal). Algumas condições básicas devem ser observadas para um ótimo conforto térmico e bem–estar do ponto de vista fisiológico das aves: considerar que existe um balanço calórico entre as aves e o meio ambiente; estabelecer uma importante relação entre a temperatura média da pele e a atividade da ave na zona de conforto e estabelecer a perda de água por evaporação e a atividade da ave na zona de conforto. Veja na tabela a seguir Valores de temperatura crítica inferior (TCI), zona de conforto térmico (ZCT) e temperatura crítica superior (TCS), de acordo com as fases das aves.

Fase

TCI (°C)

ZCT (°C)

TCS (°C)

Recém-nascido

34

35

39

Adulta

15

18-28

32

Biogás da VINHAÇA

[Aproveitamento da vinhaça]

A produção de gás pela biodigestão da vinhaça em usinas de açúcar/ álcool, ou destilarias autônomas, tem sido objeto de estudos e tentativas de viabilização comercial há várias décadas, porém, só recentemente, surgiu o interesse de usar o biogás para geração de energia elétrica. Tecnicamente, a tecnologia já alcançou um grau de maturidade razoável devido às sucessivas experiências em escala de demonstração. Ainda permanecem algumas incertezas tais como os efeitos corrosivos do biogás nos equipamentos auxiliares e moto geradores e a estabilidade da biodigestão frente às flutuações na quantidade e qualidade da vinhaça processada. Estes problemas potenciais, que podem causar impactos negativos para o futuro comercial da tecnologia, só poderão ser realmente avaliados e resolvidos com a operação de algumas unidades.

Por isso, antes de entrar em escala comercial, seria conveniente a implantação de algumas unidades piloto, onde recursos de P & D pudessem ser aplicados para diminuir os riscos financeiros, dentro de uma escala razoável. Devido ao potencial de geração de excedentes, estimados neste estágio em 20 kWh/t cana (considerando 180 milhões de toneladas de cana para álcool resulta no potencial para o Brasil de 3,6 TWh/ano) a introdução comercial da tecnologia de biodigestão da vinhaça e uso do biogás em moto geradores de energia elétrica deve ser feita com cuidado.

É importante lembrar que existem, nos países desenvolvidos, inúmeras plantas de geração de eletricidade a partir de biogás, proveniente da biodigestão anaeróbica de outros substratos, como efluentes industriais e dejetos animais. A experiência operacional destas plantas poderia ser bem aproveitada para melhorar a confiabilidade técnica e econômica das futuras plantas de geração com biogás da vinhaça.

Com tudo o que falamos percebemos que vale a pena investir mais na produção de biogás, pois ele usa formas naturais e que acabam ajudando a preservação do meio ambiente (no caso do lixo), e ainda gerando uma energia limpa.

Biohidrogênio (produção através de cianobactérias)

Neste contexto, o hidrogênio (H2) surge como uma alternativa válida dado que é o elemento mais abundante no Universo e a sua combustão direta produz uma quantidade significativa de energia, e liberta apenas água. Nos últimos anos, as várias técnicas de produção de hidrogênio têm suscitado o interesse da comunidade científica e da indústria de combustíveis e de transportes. Enquanto cientistas e técnicos aperfeiçoam diferentes métodos de produção, armazenamento e transporte do hidrogênio, a indústria testa protótipos que o utilizam como combustível.

O H2 pode ser produzido recorrendo a vários métodos: produção a partir de combustíveis fósseis e de biomassa agrícola ou florestal, produção a partir da água por métodos “não-biológicos” (processos térmicos, termoquímicos, eletrolise ou foto eletrólise da água), produção biológica de hidrogênio (produção de H2 através da fermentação de compostos orgânicos ou foto produção de H2 por microrganismos). Os métodos que usam combustíveis fósseis ou biomassa agrícola e florestal ainda são praticados devido à disponibilidade e baixos custos das matérias primas, apesar de envolverem fontes não-renováveis e técnicas relativamente dispendiosas e poluentes.

Atualmente, a foto eletrólise da água em H2 e O2, por processos fotovoltaicos, é a alternativa mais eficaz e economicamente mais viável. Contudo, a produção de H2 recorrendo a microrganismos fotossintéticos surge como uma opção válida e é também um desafio atrativo uma vez que as baixas eficiências de conversão da energia solar exigem um esforço de otimização. No caso da produção de biohidrogênio por fermentação, o H2 é libertado pela ação de hidrogenasses como meio de eliminar o excesso de elétrons gerados durante a degradação de hidratos de carbono. A produção fotobiológica de hidrogênio pode ser realizada por bactérias fotossintéticas, cianobactérias e algas, utilizando a radiação solar para converter H2O, compostos de enxofre ou compostos orgânicos, em hidrogênio. As cianobactérias encontram-se entre os candidatos ideais uma vez que têm os requisitos nutricionais mais simples: crescem em meios contendo sais minerais simples utilizam o N2 e CO2 atmosféricos como fontes de azoto e carbono, a água como fonte de elétrons e poder redutor, e a luz solar como fonte de energia. Por este motivo, o seu cultivo revela-se relativamente simples e pouco dispendioso.

Cianobactérias

As cianobactérias, anteriormente designadas por algas azuis-verdes, constituem um grupo grande e diversificado de microrganismos foto-autotrófico.

A origem destes organismos remonta ao Pré-Cambriano e há registros fósseis que indicam que as formas unicelulares surgiram no Pré-Cambriano Inferior (há cerca de 3.500 milhões de anos), enquanto que as formas filamentosas eram particularmente abundantes no Pré-Cambriano Médio, e terão tido um papel crucial na libertação de oxigênio para a atmosfera.

Atualmente, as cianobactérias têm uma ampla distribuição geográfica ocupando habitats terrestres, aquáticos (água doce e salgada), e ambientes extremos (nascentes termais e lagos gelados). Apesar de denominadas azuis-verdes, as cianobactérias apresentam uma variedade de cores que inclui o vermelho, o castanho, o amarelo, até mesmo o preto, devido às diferentes combinações dos pigmentos fotossintéticos: clorofila a, carotenóides e ficobiliproteínas. Estes microorganismos são responsáveis pela coloração das nascentes termais em Yellowstone e, presumivelmente, o Mar Vermelho deve o seu nome aos Bloom de espécies planctônicas de Trichodesmium. Todos os representantes deste grupo combinam a capacidade de realizar fotossíntese com libertação de oxigênio (semelhante à dos organismos eucarióticos, ex.: plantas) com características tipicamente procarióticas. Muitas espécies são capazes de fixar o azoto atmosférico (N2) em amônia (NH4+), composto que pode ser utilizado por outros organismos, nomeadamente plantas e animais.

Apesar de bastante uniformes em termos nutricionais e metabólicos, constituem um grupo diversificado em termos morfológicos, apresentando formas unicelulares, filamentosas e coloniais. Certas cianobactérias filamentosas têm a capacidade de diferenciar células estruturalmente modificadas e funcionalmente especializadas: os acinetos (células de resistência) e os heterocistos (células especializadas na fixação de N2). Estas características, conjuntamente com as alterações que ocorrem durante o seu ciclo celular, distinguem as cianobactérias de outros organismos procariontes (ex. de outras bactérias) uma vez que estes não têm qualquer grau de diferenciação e desenvolvimento. Várias espécies de cianobactérias podem, ainda, estabelecer simbiose com uma enorme variedade de hospedeiros como protistas, animais, fungos e plantas. Em simbiose, alguns cianobiontes realizam fotossíntese e fixação de N2 enquanto outros apresentam apenas uma destas propriedades.

Enzimas envolvidas no metabolismo do H2 em cianobactérias

Nas cianobactérias podem existir três tipos de enzimas diretamente envolvidas no metabolismo do hidrogênio:

(1) Um complexo enzimático designado por nitrogenase, que cataliza a redução de N2 a NH4 + com libertação obrigatória de H2, (2) uma hidrogenase de assimilação que recicla o H2 libertado pela nitrogenase e (3) uma hidrogenase bidirecional e que pode funcionar no sentido da produção ou do consume de H2.

A hidrogenase de assimilação, cuja função é reciclar o H2 produzido pela nitrogenase, tem sido encontrada em todas as cianobactérias fixadoras de N2 estudadas até ao momento. A hidrogenase bidirecional é uma enzima comum a cianobactérias fixadoras e não-fixadoras de N2. Resultados obtidos recentemente demonstraram que, todavia, não é uma enzima universal pelo menos nas espécies fixadoras de N2.

Energias renováveis e limpas de origem biológica

A nitrogenase é um complexo enzimático muito sensível ao oxigênio (O2), pelo que as cianobactérias desenvolveram diferentes mecanismos e estratégias de modo a proteger a nitrogenase, não só do O2 atmosférico, mas também do O2 gerado intracelularmente pela fotossíntese. Esses mecanismos vão desde a fixação de azoto em condições exclusivamente anaeróbicas, a uma separação temporal ou mesmo espacial da fixação de azoto e produção de O2. A separação temporal (dia/noite) entre a fotossíntese e a fixação de azoto parece ser a estratégia geralmente adaptada pelas cianobactérias sem diferenciação celular.

Em algumas espécies de cianobactérias foram detectadas, para além da nitrogenase convencional, outras nitrogenases, designadas de alternativas, que diferem da primeira nas características físico-químicas e propriedades catalíticas. As nitrogenases alternativas parecem direcionar uma maior proporção de elétrons para a produção de H2

Estratégias inovadoras de intensificação de bio-processos para cianobactérias: Produção ecológica de H2

Nas cianobactérias fixadoras de azoto dois tipos de enzimas têm a capacidade de produzir H2: a nitrogenase e a hidrogenase bidirecional. Nestes organismos, a produção total de hidrogênio é o resultado da libertação de H2 pela(s) nitrogenase(s) e o seu consumo, principalmente, pela hidrogenase de assimilação. Conseqüentemente é necessária a produção/seleção de mutantes deficientes na atividade de assimilação do H2. A nitrogenase exige, ainda, uma elevada quantidade de ATP, o que diminui também a sua eficácia na conversão da energia solar. Por outro lado, a hidrogenase bidirecional requer muito menos energia, mas é extremamente sensível ao oxigênio. Muitos outros parâmetros podem, também, influenciar a produção fotobiológica de H2. A composição da fase gasosa, a idade e densidade da cultura, bem como a composição, pH e temperatura do meio de cultura são fatores determinantes para o resultado final. A multiplicidade de variáveis que afetam a produção de H2 é extremamente vasta e exigem que se canalizem cada vez mais esforços (tanto econômicos como humanos) para se atingirem num futuro próximo, resultados concretos.

Na Unidade de Microbiologia Celular e Aplicada (IBMC, U.P.) está a ser desenvolvido um projeto que tem como objetivo principal melhorar/aumentar a de produção de H2 por cianobactérias. Estas cianobactérias podem ser utilizadas como um sistema viável para a produção de energia não poluente ou, em consórcio com outros microrganismos, fornecer-lhes a energia necessária para a realização de determinados processos, como por exemplo, bioremediação. Este projeto está a decorrer no Grupo de Microbiologia Celular e Aplicada do IBMC-U. P. equipe dirigida pelo Prof. Moradas Ferreira. Num conjunto de espécies de cianobactérias, selecionadas de acordo com a sua diversidade em hidrogenases, foi realizada uma análise molecular com o objetivo de verificar a presença/ausência de seqüências de DNA semelhantes aos genes estruturais da hidrogenase de assimilação e da hidrogenase bidirecional, e dos genes envolvidos na maturação destas enzimas. Paralelamente as atividades enzimáticas são avaliadas, para permitir a identificação das espécies com maiores potencialidades para a produção de H2. Com estes dados estão em curso às seguintes manipulações: eliminação da atividade da:

- Enzimas diretamente envolvidas no metabolismo do hidrogênio em cianobactérias.

- Enzimas diretamente envolvidas no metabolismo do hidrogênio em cianobactérias. Para uma produção eficaz de H2 é necessário, por exemplo: produzir/selecionar mutantes deficientes na atividade de assimilação de H2 (espécies fixadoras de azoto), identificar “construir” uma hidrogenase produtora de H2 insensível ao O2 (espécies não-fixadoras de azoto).

Vimos que além de ajudar de uma forma ele prejudica o meio ambiente mais de alguma forma os biocombustíveis produzidos através do lixo, de materiais fecais, entre outros, eles possuem uma forma de contribuição ao desenvolvimento sustentável, veja:

Entende-se que desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro, esse conceito representou uma nova forma de desenvolvimento econômico, que leva em conta o meio ambiente. O desenvolvimento sustentável sugere qualidade em vez de quantidade, com a redução do uso de matérias-primas e produtos e o aumento da reutilização e da reciclagem. No caso dos biocombustíveis ele tem uma contribuição fundamental no desenvolvimento sustentável. Existe um dado muito importante na questão do uso do lixo, pois vários países possuem uma sociedade economia muito consumista, e com esse consumo em larga escala, mais lixo é produzido, e o que fazer com esse monte lixo, usá-lo na produção de biocombustível que usa e meio de fonte, e com isso ele se liga ao desenvolvimento sustentável, pois dessa forma ele de uma forma “recicla” o lixo de uma carta forma e, também ele reutiliza o material para a produção do biocombustível, e também como já sabemos os biocombustíveis não usam o petróleo, o carvão e, com a produção de biocombustíveis fica cada vez mais notável que o uso dessas matérias primas é bruscamente diminuído.

Ficou bem claro que defendemos o uso dos biocombustíveis produzidos através da biomassa mais não adianta apenas eu falar que temos que fixarmos mais no uso de biocombustíveis produzidos através da biomassa, devemos saber o que impacto na sociedade, na economia ele causa, resolvi complementar com alguns objetivos que a União Européia adotou para tanto diminuir as emissões de CO2 e para incentivar a produção de biocombustíveis, veja:

Após a ratificação do Protocolo de Kyoto, onde assumiu o compromisso de reduzir a emissão de gases que contribuem para o efeito estufa, a União Européia fixou com o objetivo duplicar, no espaço de dez anos, a quota de utilização de energias renováveis. Estabeleceram deste modo, as seguintes metas indicativas globais para a produção de energia, em 2010, a partir de fontes renováveis:

§ 12% do consumo nacional bruto de energia;

§ 22,1% da eletricidade produzida.

Como o potencial de exploração de fontes de energia renováveis não se encontra suficientemente aproveitado na União Européia, esta reconhece, através da Diretiva 2001//77/CE, a necessidade de se promover a sua produção, tanto mais que essa exploração contribui, ainda por cima, para a proteção do ambiente e o desenvolvimento sustentável. Além disso, a exploração dessas energias pode gerar novos postos de trabalho a nível local (e, por essa via, apresentar impactos positivos ao nível da coesão econômica, social e territorial), contribuir para a segurança do abastecimento, tornando, então, possível a consecução dos objetivos estabelecidos em Kyoto. Assim sendo, cada Estado Membro deve tomar as medidas apropriadas para promover o aumento do consumo de eletricidade produzida a partir de fontes de energia renováveis.

Por sua vez, em 2003, a Diretiva 2003//30/CE – relativa à promoção da utilização de biocombustíveis ou de outros combustíveis renováveis nos transportes, considera que os Estados Membros deverão assegurar a colocação nos seus mercados de uma proporção mínima de biocombustíveis e de outros combustíveis renováveis e estabelece, mesmo, metas indicativas para esse efeito:

§ Até 2005 – 2% de toda a gasolina e gasóleo utilizado ao nível dos transportes;

§ Até final 2010 – 5,75% de toda a gasolina e gasóleos utilizados para efeitos de transportes.

Ficaram desta forma, estabelecidos objetivos concretos no que respeita à produção de energia elétrica e de biocombustíveis. Tendo em vista, por outro lado, a diminuição das emissões de CO2, a União Europa comprometeu- -se a reduzir em 8%, em relação ao nível de 1990, estas emissões no período compreendido entre 2008 e 2012 e, através dessa redução, a vir a atingir os objetivos a que se propôs adequando da ratificação do protocolo de Kyoto. O aumento da utilização de energias renováveis é imprescindível, não só por questões de natureza ambiental, mas, também, de natureza econômica. É nesse sentido que a utilização da biomassa, como fonte de energia, deve ser equacionada e fomentada, pois, para além de, por essa via, se incrementar a produção de energia.

Para termos mais noção dos biocombustíveis produzidos através da biomassa vamos ver agora o processo de transformação de biomassa em energia:

Existem vários métodos para a transformação de biomassa em energia, embora os mais utilizados sejam os termoquímicos e biológicos.

Os métodos termoquímicos baseiam-se na utilização de calor como fonte de transformação da biomassa. Trata-se de métodos que têm vindo a ser desenvolvidos para a conversão da biomassa residual obtida a partir das atividades agrícolas e florestais e das indústrias de transformação agro - alimentar e da madeira.

Existem três tipos de processos (que dependem da quantidade de oxigênio presente no momento da transformação):

§ Combustão – a biomassa é submetida a altas temperaturas num contexto em que se registra um excesso de oxigênio. É o método tradicional de produção de calor nos processos domésticos e industriais ou de energia elétrica.

§ Pirólise – a biomassa é submetida a altas temperaturas (cerca de 500ºC) na ausência de oxigênio. É utilizado na produção de carvão vegetal e na produção de combustíveis líquidos semelhantes aos hidrocarbonetos.

§ Gaseificação – a biomassa é submetida a temperaturas muito altas na presença de quantidades limitadas de oxigênio, mas de modo a permitir uma combustão completa. Conforme se utiliza ar ou oxigênio, obtêm-se produtos diferentes. No caso de se utilizar ar, obtém-se um gás pobre que se pode utilizar para a produção de eletricidade e vapor de água. No caso de se utilizar oxigênio puro, obtém-se um gás de síntese que pode ser transformado em combustível líquido.

Conclusão

De acordo com todo o estudo que passamos e a avaliação que fizemos sobre biocombustíveis, percebemos que o mundo pode sofrer conseqüências devido à produção de biocombustíveis. Ora boa porque é uma energia limpa que vai interrompendo cada vez mais a dependência do petróleo, e usa energia limpa, mais por um lado no caso da produção do biogás é lançado dos aterros sanitários grandes estoques de dióxido de carbono e metano, uma solução que poderíamos sugerir é plantares grandes quantidades de árvores nos arredores dos aterros sanitários onde ocorre a produção.

Mais, contudo concluímos que vimos que falamos nessa tese o mais complexo possível que seria o uso mesmo de biocombustíveis produzidos através da biomassa, dos resíduos agro-industriais, pois não afeta a crise de alimentos entre muitos outros fatores, um dos exemplos que foi muito bem citado aqui foi o Biogás que pode ser obtidos por dejetos suínos e de aves, e também pela vinhaça, que de alguma forma pode ser um tipo de eliminação desses materiais. Também citamos o Hidrocarboneto que pode ser obtido através das cianobactérias.

E posso afirmar com a maior exatidão que o uso desses biocombustíveis podem, e como podem melhorar o mundo em que vivemos.

Referências bibliográficas

Como metodologia usei métodos simples como textos, pesquisas de níveis internacionais, fatos, entre outros fatores de pesquisa.

Como fonte de dados usamos os seguintes sites:

http:// www.wikipedia.org.br

http:// www.biodisel.com.br

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