Desempenho exergético e emissões de gases de efeito estufa no uso do biocarvão no setor sucroenergético

Abstract

A perda da qualidade da energia ao longo de um processo qualquer pode ser avaliada pela grandeza termodinâmica relacionada ao desempenho entrópico, a exergia, definida como o trabalho máximo que pode ser obtido de um sistema desde seu estado inicial até atingir o estado final, caracterizado pelo equilíbrio termodinâmico com o ambiente. Após nortear melhorias em equipamentos e processos pós crise do petróleo da década de 70, hoje consolidada nestes termos a exergia tem demonstrado ser também um indicador ambiental, ao quantificar o uso de recursos, renováveis ou não, em processos quaisquer. Ao tratar fluxos de massa e de energia com a mesma unidade de energia, que é a exergia Joules, esta grandeza possui vantagens em relação a outros indicadores de desempenho ambiental, porém relacioná-la com a tradicional metologia da ACV (Avaliação do Ciclo de Vida) mesmo que somente no indicador referente às emissões de gases de efeito estufa (GEE) não é tão simples. Trabalhando com três tipos de exergia em dois cenários, o primeiro, de referência, sem uso do biocarvão e o segundo ao retornar este produto ao solo agrícola, trouxe para à exergia CEENE (Cumulative Exergy Extraction from the Natural Environment) os seguintes resultados: a) com o uso do biocarvão houve um aumento na produtividade da cana-de-açúcar em 10% e b) redução das emissões de óxido nitroso em 27%. Essas mudanças resultaram em alterações entre os cenários 1 e 2, reduzindo a exergia destruída (CEENE) de 390 para 355 MJ/MJ de etanol (9,0%) e uma diminuiçãodas emissões de GEE de 11,8 para 11,0 g de CO2 equivalente / MJ etanol (6,8%). A análise de sensibilidade, além de trazer uma equação que relaciona a exergia com as emissões, mostrou a produtividade ser bastante sensível, onde a exergia mostrou uma sensibilidade de -0,49, e as emissões totais este valor é ligeiramente inferior, -0,41. Especificamente para as emissões de N2O no solo, a sensibilidade da exergia foi quase nula e referente às emissões foi de 0,077. Seja com o uso da eficiência exergética CEENE ou Breeding, usando estes mesmos indicadores, houve resultados equivalentes, porém, por abranger de maneira mais sensível demais indicadores, a exergia Breeding é vista como a mais adequada para quantificar emissões bem como a razão exergia-emissões na bioenergia.