PROSPECÇÃO DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSAS RESIDUAIS VEGETAIS COMO FONTES ALTERNATIVAS EM INDÚSTRIAS CERÂMICAS NA REGIÃO AMAZÔNICA

 

DIFFERENT TYPES OF BIOMASSES WASTE PLANT EXPLORATION AS ALTERNATIVE SOURCES IN CERAMIC INDUSTRIES IN THE AMAZON REGION

 

¹Alexander Lobo Rocha, Mestre em Engenharia Civil, Universidade Federal do Pará, UFPA, Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Sustentabilidade, alex1606lr@yahoo.com.br

²Renato Martins das Neves, Ph.D. em Engenharia – Universidade do Minho, UMINHO, Portugal, professor associado da Universidade Federal do Pará, rmdasneves@terra.com.br

³Maria Roberta Cavalcante de Siqueira, aluna de graduação (Engenharia sanitária e Ambiental), Universidade da Amazônia, UNAMA, Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Sustentabilidade robertacavalcante_c13@hotmail.com

⁴Manoel Fernandes Martins Nogueira,Ph.D. em Energia – Instituto Tecnológico da Aeronáutica, Brasil (Doutor em combustão – Cornell university (2000)),professor associado da Universidade Federal do Pará, mfmn6@terra.com.br

 

Autor para correspondência

Roberta Cavalcante, roberta.csemas@gmail.com

Secretaria Estadual de Meio Ambiente e Sustentabilidade

TV. Lomas Valentinas, 2715 - sacramenta, Belém. CEP: 66093-677

 

RESUMO

Este artigo apresenta o diagnóstico ambiental apontando quais as opções em bioenergia, que podem ser disponibilizadas para os fornos de indústrias cerâmicas localizadas no município de São Miguel do Guamá-Pa, visto que a procura crescente por pó de serragem e lenha legalizada, para queima em fornos, pode resultar em escassez dessas biomassas, necessitando de iniciativa para a garantia do suprimento energético com combustíveis alternativos. Os resultados da pesquisa demonstram que o processo de educação ambiental articulou o aproveitamento de biomassa de resíduos vegetais não lenhosos em fornos cerâmicos das indústrias existentes nessa região, promovendo uma reflexão das inter-relações entre energia, ambiente e desenvolvimento, considerando a oportunidade de oferta de biomassa combinante com as necessidades das empresas cerâmicas pesquisadas.

Palavras-chave: Suprimento Energético, biomassa, educação ambiental.

                                                                                  

ABSTRACT

This article presents the environmental assessment indicating which options in bioenergy, which can be made available for furnaces of ceramic industries located in São Miguel do Guama-PA, as the growing demand for sawdust and legalized wood for burning in furnaces, may result in shortage of these biomasses, requiring initiative for securing energy supply with alternative fuels. The survey results show that the environmental education process articulated the use of biomass from plant waste non-wood ceramic kilns of experienced industry in the region, promoting a reflection of the interrelationships between energy, environment and development, considering the offer opportunity biomass combinante with the needs of ceramics companies surveyed.
Keywords: Energy supply, biomass, environmental education.

1.    INTRODUÇÃO

A biomassa é um material constituído por substâncias de origem orgânica, vegetal, animal e microrganismos, tais como madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, resíduos pecuários, excrementos de animais, esgoto e resíduos sólidos, que podem ser utilizados na forma bruta como combustível e fonte de energia (SASSON, 2011).

As indústrias do distrito industrial cerâmico de São Miguel do Guamá, ao longo dos anos, experimentaram em seus fornos cerâmicos a utilização de três diferentes tipos de biomassas. Em sua fase artesanal e em parte de seu período industrial essas cerâmicas utilizaram a lenha nativa e no segundo momento deste período até os dias atuais o pó de serragem, e a lenha de resíduos de serrarias legalizadas.

 

A atividade cerâmica do distrito Industrial Cerâmico localizado no município de São Miguel do Guamá-Pa, município pertencente à mesorregião (IBGE, 1990), do nordeste paraense, compreende a participação de aproximadamente 42 indústrias onde nelas são fabricados tijolos (dois, seis e oito furos além de maciços) e telhas (plan, comum e capote). Admitindo a possibilidade da oferta atual desses combustíveis tornar-se escassa, em decorrência da elevada demanda energética atribuída não somente as indústrias cerâmicas em discussão, mas a outros segmentos industriais, torna-se relevante a realização deste trabalho por contribuir para o enfretamento do problema da falta de resíduos oriundos de indústrias madeireiras e utilizados como combustíveis na etapa de queima das peças cerâmicas.

 

 De acordo com Silva (2012), a Educação Ambiental (EA) se constitui numa forma abrangente de educação, que se propõe atingir todos os cidadãos, através de um processo participativo permanente que procura incutir uma consciência crítica sobre a problemática ambiental. Dessa forma, esta pesquisa busca responder a seguinte questão: “Quais são as melhores opções de resíduos vegetais não lenhosos (que minimizem impactos ambientais) disponíveis para fins energéticos em fornos cerâmicos das indústrias localizadas no município de São Miguel do Guamá/PA?”.

 

2.    CLASSIFICAÇÃO DAS INDÚSTRIAS CERÂMICAS

 

A partir do consumo de argila e volume de produção, Santos (2003) propôs definir a classificação de indústrias cerâmicas em 4 tipos de perfil, compreendidos em Micro; Pequena, Média e Grande empresa. Observa-se, de acordo com a Tabela 1, que a classificação proposta não descreveu a produção por tipo de peça fabricada sendo deduzido que nela encontram-se representados a confecção tanto de blocos como de telhas cerâmicas, entre outros:

Tabela 1 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (em bilhões de unidades)

Fonte: Santos (2003)

 

3.    PRODUÇÃO AGRÍCOLA NO ESTADO DO PARÁ

 

Segundo Rodrigues (2012), as empresas que geram poluentes ao meio ambiente, precisam realizar e estimular atitudes de conservação, promovendo novos padrões de produção e consumo em conformidade com desenvolvimento sustentável.

 

No caso de se buscar as melhores opções de resíduos vegetais para queima em fornos cerâmicos, considera-se determinante o conhecimento das propriedades energéticas fundamentais associadas a sua combustão. Assim, a fim de identificar, dentre as espécies apresentadas, aquelas com maior potencial para queima, adotou-se como parâmetros indicativos de maior eficiência combustível os seguintes valores (Tillman, 1991):

 

BIOMASSA DE REFERÊNCIA:

·        PCS > 17 MJ/kg

·        Carbono fixo < 25%

Teor de voláteis > 75%

Teor de cinzas < 3%

 

Com base nos valores referenciados acima fixados, mereceram destaque, para fins energéticos, no âmbito do estado do Pará, a cultura do dendê (fibra) arroz (casca), cana-de-açúcar (bagaço), coco-da-baía (fibra), mandioca (resíduos diversos), milho (sabugo) e o cacau (casca). No extrativismo vegetal o destaque foi para o açaí (caroço) e castanha - do- Pará (casca), conforme apresentado na tabela 2 abaixo:

 

Tabela 2 - Classificação de biomassa em função de sua eficiência na combustão

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

Vale ressaltar que a possibilidade de ocorrer oferta energética a partir do aproveitamento de resíduos de biomassa vegetal, na prática, não exclui, dentre as opções de culturas apresentadas, aquelas consideradas de baixa eficiência de combustão em fornos cerâmicos. Em alguns casos, a escolha por um tipo de fonte de biomassa em detrimento de outra, se da pela conveniência do ceramista em abdicar do uso de biomassa com características energéticas favoráveis em função da viabilidade econômica de sua aquisição.

4.    MATERIAIS E MÉTODOS

 

A demanda crescente por energia, e o impacto ambiental e social causados pelas fontes de energias tradicionais (não renováveis), levaram as instituições de ensino e pesquisa, a pensarem em novas alternativas energéticas. Diante desse cenário, as fontes renováveis são consideradas extremamente positivas, pois eliminam impactos ambientais negativos, a exemplo da não emissão de toneladas de gás carbônico na atmosfera.

A investigação utilizada apresentou-se alicerçada em diferentes fontes de evidências, inicialmente por meio de estudos e pesquisas já elaborados sobre o assunto em questão; em nível regional, nacional e internacional, e ainda por meio de entrevistas semi-estruturadas, direcionadas aos ceramistas localizados em São Miguel do Guamá e associados ao Sindicato das Indústrias Cerâmicas (SINDICER) e aos produtores dos resíduos agrícolas, de extrativismo vegetal, e/ou agroindustriais adequado para aproveitamento como combustíveis alternativos.

 

Apesar de serem aproximadamente 42 as indústrias cerâmicas integradas ao distrito industrial cerâmico em questão, optou-se por considerar, para o estudo de caso, apenas aquelas localizadas no município de São Miguel do Guamá e associadas ao SINDICER, que neste caso representaram 22 indústrias.

 

Visando a viabilidade da realização do estudo de caso, a Identificação da possível oferta de resíduos apenas em municípios atendidos pela produção cerâmica de mais de uma indústria cerâmica acima pesquisada restringiu-se apenas a quantidade máxima de 03 (três) municípios.

 

Com base em estudos e pesquisas já realizadas, optou-se pela seleção de resíduos de biomassa identificados para oferta em fornos cerâmicos com potencial de geração de energia térmica comprovada e com poder calorífico inferior (PCI) próximo de 12,56MJ/kg.

 

Assim, de acordo com o problema e o objetivo adotado, numa visão geral, o desenvolvimento do estudo de caso percorreu de modo sequencial, três momentos distintos: a coleta de dados, por meio das informações colhidas na entrevista semi-estruturada, transcrição e análise dos resultados alcançados. Em relação à análise dos resultados, destaca-se que sua discussão permitiu chegar à proposição que possibilitou elaborar a conclusão da pesquisa.

 

5.    RESULTADOS E DISCUSSÃO

 

Durante o desenvolvimento da pesquisa foi possível detectar que a geração de energia através da biomassa possibilita um baixo custo de sua aquisição, não emite dióxido de enxofre, as suas cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis, como também apresenta menor risco ambiental e não contribui para a intensificação do efeito estufa. Por outro lado, com a iniciativa voltada à sustentabilidade ambiental, a indústria cerâmica tem a oportunidade de aumentar o valor agregado do seu produto. 

 

A Educação Ambiental é convocada a conscientizar sobre os riscos socioambientais que decorrem da relação homem/natureza ao mostrar-se capaz de levar os indivíduos a reverem suas concepções e seus hábitos (TREVISOL, 2003).

 

 Segundo Vieira (2013), a Educação Ambiental também é um instrumento eficaz no controle da poluição. Nesses empreendimentos, o controle da poluição deve começar no processo, estando também parte desta responsabilidade nas mãos dos trabalhadores, pois se mantêm envolvidos diretamente na produção. A pesquisa contou com a participação de dois segmentos: A indústria cerâmica, beneficiária dos resíduos de biomassa e os fornecedores dos resíduos de biomassa, Com base nesse contexto foi elaborado o questionário 1 (Tabela 3 abaixo):

 

Tabela 3: Questionário aplicado às empresas.

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

Em relação aos municípios atendidos pela produção cerâmica das 06 (seis) indústrias identificadas, constatou-se que o mais próximo do Distrito Industrial Cerâmico de São Miguel do Guamá é o município de Mãe do Rio com 49,8 km de distancia enquanto Paragominas, que é o mais distante, encontra-se a 159 km. Também se adotou como estratégia de pesquisa o estudo de caso, através de entrevistas semi-estruturadas orientada pelo questionário 2 (Tabela 4 abaixo):

 

 

Tabela 4: Questionário aplicado as empresas

 

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

 

Tanto para o município de Belém quanto para o de Castanhal o aproveitamento do caroço do açaí revelou-se promissor em razão de sua oferta e por apresentar potencial para combustão em fornos cerâmicos.

No Município de Belém, em relação aos entrevistados, avaliou-se como positiva a possibilidade do aproveitamento dos resíduos gerados no beneficiamento do açaí e castanha do Pará em indústrias cerâmicas, pois ambos apresentam potencial para combustão em caldeiras ou fornos.

 

No Município de Castanhal, referente ao caso dos entrevistados, avaliou-se como positiva a possibilidade do aproveitamento do resíduo do açaí em indústrias cerâmicas, vez que seu caroço apresenta potencial para ser utilizado como insumo energético. Quanto à casca do cupuaçu acredita-se que seu aproveitamento para fins energéticos pode ser considerado viável.

 

Município de Bragança: No caso dos entrevistados do município de Bragança, avaliou-se como positiva a possibilidade do aproveitamento dos resíduos gerados a partir das culturas do arroz, mandioca e milho uma vez que a casca do arroz, a casca da mandioca e o sabugo do milho apresentam potencial para combustão em caldeiras ou fornos.

 

Em relação ao tipo de biomassa utilizada para queima nos fornos cerâmicos, os dados apresentados demonstraram que o pó de serragem é o único combustível utilizado por todas as 06 (seis) indústrias entrevistadas. As faixas correspondentes aos outros combustíveis utilizados por essas indústrias são apresentadas de forma resumida na Figura 1 abaixo

 

Figura 1 - Combustíveis utilizados nos fornos das indústrias cerâmicas entrevistadas

 

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

Na situação em questão, a constatação do aproveitamento de resíduos industriais e da agroindústria, para fins energéticos, representa não somente a possibilidade do aproveitamento de novos combustíveis alternativos, mas também a oportunidade da oferta de recursos energéticos para o abastecimento de fornos cerâmicos ocorrer, sobretudo visando à preservação de recursos naturais não renováveis e ainda a redução de impactos ambientais associados à extração desses recursos e a geração de energia térmica resultante de sua combustão.

 

Quanto à demanda mensal dos combustíveis utilizados, foi observado que mesmo tratando-se de serem todas indústrias cerâmicas de médio porte, o consumo mensal de biomassas para a produção cerâmica de cada uma das 06 (seis) indústrias apresentou variações, chegando o menor consumo total corresponder a 396 m³/mês e o maior a 2.080m³/mês. De acordo com os dados levantados apenas das indústrias cerâmicas “L”, “Y” e “T”, as quais souberam informar seus respectivos consumos por tipo de biomassa, propôs-se o gráfico da Figura 2 apresentando o consumo energético mensal de cada uma dessas indústrias.

 

 

Figura 2 - Consumo mensal de combustíveis das indústrias “L”, “Y” e “T”.

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

 

No caso de serem conhecidos os quantitativos de resíduos industriais correspondentes a cada tipo de biomassa, torna-se relevante determinar à demanda equivalente de energia térmica correspondente a produção cerâmica de cada uma das indústrias que consomem esses quantitativos.

 

Desse modo é apresentada, na tabela 5, a estimativa da quantidade de energia demandada a partir da produção cerâmica atualmente gerada pelas indústrias pesquisadas. Para tanto se adotou como valores para massa específica aparente e poder calorífico inferior (PCI), em base seca, respectivamente os seguintes:

§  Pó de serragem: 250 kg/m³ e 16,75 MJ/kg;

§  Lenha: 175 kg/m³ e 17,10 MJ/kg.

 

Assim os valores encontrados para a demanda de energia térmica foram:

 

 

Tabela 5- Estimativa da quantidade de energia térmica demandada para produção cerâmica das indústrias “L”, “Y” e “T”.

Fonte: Elaborada pelos autores da pesquisa

 

 

Em relação ao aproveitamento de resíduos de biomassa de resíduo vegetal, importa ressaltar que esta tecnologia ainda, em fase experimental, necessita ser amadurecida para que atinja um nível de confiabilidade e praticidade que permita a aplicação em escala comercial, e com custos e condições operacionais mais acessíveis.

Com a intenção de enfatizar o comportamento econômico envolvendo o custo da aquisição de combustíveis alternativos, propôs-se realizar a avaliação econômica relativa ao fornecimento apenas da casca da castanha do Pará para o distrito industrial de São Miguel do Guamá, considerando para tanto o transporte em caminhão com capacidade de 24 m³ (5,8 toneladas de resíduos) saindo abastecido do município de Paragominas e com o valor de frete a R$ 4,00/km.  

 

Assim, considerando o valor de 240 kg/m³ para a massa especifica aparente da casca da castanha do Pará, foi permitido chegar aos seguintes resultados:

 

- Demanda da atual biomassa utilizada (t):

Considerando a média dos valores correspondentes à demanda energética mensal das indústrias “L”, “Y” e “T”, o valor encontrado para representar hipoteticamente a demanda mensal de biomassa/mês é de 432m³, ou seja, 98 toneladas de combustíveis.

 

- Consumo mensal da casca de castanha do Pará (t):

Sendo 5,8 toneladas a massa de casca da castanha do Pará transportada em 1 (uma) viagem e 17 (dezessete) o número de viagens realizadas em 01 mês de transporte, chega-se ao consumo mensal de casca da castanha do Pará igual a 98,6 toneladas.

 

-Total de quilômetros percorridos em 01 (um) mês de fornecimento de casca da castanha do Pará:

 

Considerando a distância de Paragominas a São Miguel do Guamá de 159 km e sabendo que o número de viagens realizadas em 01 (um) mês de transporte equivale a 17 (dezessete), o total de quilômetros percorridos em um mês de fornecimento de casca de castanha do Pará equivale a 2703 km.

 

- Custo total de 01 (um) mês de frete para transporte da casca da castanha do Pará:

 

Sendo R$ 4,00/km o valor do frete cobrado para o transporte de peças cerâmicas do Distrito industrial cerâmico de São Miguel do Guamá para o município de Paragominas e considerando o total de quilômetros percorridos em um mês de fornecimento de casca de castanha do Pará para São Miguel do Guamá, o custo total de 01 (um) mês do frete correspondente equivale a R$ 10.812,00.

 

- Custo por tonelada de casca da castanha do Pará

Considerando o valor determinado para o custo total de 01 (um) mês de frete e sendo 98,6 toneladas o consumo mensal da casca da castanha do Pará, o valor correspondente à tonelada transportada da casca da castanha do Pará, saindo do Município de Paragominas para o município de São Miguel do Guamá equivale a R$109,65.

De forma geral observa-se que a indústria “T” apresentando menor produção cerâmica/mês emprega maior quantidade de energia, demonstrando fazer uso inadequado e ineficiente na combustão das referidas biomassas, conforme a tabela 6.

 

Tabela 6- Determinação da oferta potencial de biomassa vegetal para São Miguel do Guamá e seus respectivos município produtores

Fonte: Elaborado pelos autores

 

No caso dos municípios apontados para o fornecimento dos quatro tipos de resíduos, além do critério de viabilidade econômica de transporte, foi considerado também o de maior produção agrícola do estado do Pará, sendo por isso admitido que a participação na produção agrícola das culturas que geram esses resíduos, na prática, ocorre por meio de um maior número de municípios (IBGE, 2012).

 

6.    CONSIDERAÇÕES FINAIS

 

Assume importância na possibilidade de aproveitamento de biomassa de resíduos vegetais não lenhosos em fornos cerâmicos, das indústrias localizadas em São Miguel do Guamá; a determinação do potencial de energia térmica gerado na queima desses combustíveis; a disponibilidade mensal para o abastecimento energético dessas indústrias e a vantagem econômica de sua aquisição, tendo como parâmetro de referência, os valores pagos pelo pó de serragem e lenha os quais foram utilizados para definir o limite para a determinação da distância máxima economicamente viável para o transporte dessas biomassas.

 

Em relação ao caroço de açaí; resíduos da mandioca e o sabugo de milho, suas características energéticas apontadas na pesquisa demonstraram maior potencialidade na geração de energia térmica em fornos de indústrias cerâmicas.

 

Juntamente com a oferta de novos combustíveis, disponíveis para venda ou até mesmo para doação, no caso da possibilidade de sua oferta superar sua demanda, a alternativa da prática do frete de retorno, considerada para viabilidade da redução dos custos envolvidos na aquisição dos novos combustíveis, mostra-se relevante dada à previsão do valor cobrado pelo frete da carga de retorno ser menor ao cobrado na distribuição das peças cerâmicas.

 

Por tudo isso se conclui que as melhores opções de resíduos vegetais não lenhosos disponíveis para fins energéticos em fornos cerâmicos das indústrias localizadas no município de São Miguel do Guamá/PA são:

§  Resíduos que além de apresentarem potencial para geração de energia térmica como o caroço de açaí, o sabugo do milho e a casca da mandioca, sejam gerados em grandes quantidades;

§  Resíduos que poderão ser adquiridos e transportados no retorno do caminhão utilizado para a distribuição das peças cerâmicas oriundas da produção das indústrias localizadas no município de São Miguel do Guamá;

§  Resíduos cujo custo final de aquisição não supere o valor pago pelas atuais biomassas utilizadas pelas indústrias cerâmicas.

 

 

 

 

REFERÊNCIAS

 

SASSON, Jean Marc. BIOMASSA: UMA DUPLA SOLUÇÃO: Ambiente e energia. 2011. Disponível em: . Acesso em: 23 jun. 2016.

 

SILVA, Danise Guimarães da. A IMPORTÂNCIA DA EDUCAÇÃO AMBIENTAL PARA A SUSTENTABILIDADE. 2012. Disponível em: . Acesso em: 23 jun. 2016.

 

SANTOS, C.S. A indústria cerâmica em Barra Bonita (SP) e suas relações com a Usina Hidrelétrica de Bariri: panorama e perspectiva. 2003. Dissertação (Mestrado em Geociências) – Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 2003. Disponível em: <http://libdigi.unicamp.br/document/?down=vtls000295535>. Acesso em: 26 de Julho de 2016.

 

RODRIGUES, Silas José Ferreira. CONCEITOS E PRÁTICAS DE EDUCAÇÃO AMBIENTAL NA EMPRESA ICOL CONSTRUTORA LTDA, GOIÂNIA (GO). 2012. Disponível em: . Acesso em: 23 jun. 2016.

 

TILLMAN, D.A. THE COMBUSTION OF SOLID FUELS AND WASTES.Academic Press, Inc.; UK; 1991.

 

TREVISOL, Joviles Vitório. A EDUCAÇÃO EM UMA SOCIEDADE DE RISCO: TAREFAS E DESAFIOS NA CONSTRUÇÃO DA SUSTENTABILIDADE. Joaçaba: UNOESC, 2003. P.166.

 

VIEIRA, A.C. CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA PROVENIENTE DE RESÍDUOS AGRÍCOLAS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA. 2013. 56f. Dissertação (Mestrado em Energia na Agricultura). Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas - Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Cascavel-PR, 2013

 

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Estados. 2012. Disponível em: . Acesso em: 26 julho de 2016.