Estudo da cadeia produtiva de biomassas para fins de otimização da geração de energia elétrica

Abstract

O uso de biomassas como combustíveis apesar de desafiador mostra-se promissor ambiental e energeticamente. Nesse sentido, dentro do domínio estudo, as biomassas residuais de dendê, resíduos florestais e capim-elefante foram adotadas em virtude da facilidade de obtenção, custo, rendimento e conteúdo energético. Isso pode ser atestado pelos conteúdos energéticos levantados das biomassas propostas, principalmente pelas fibras e cachos vazios de dendê, com PCI em torno de 19 MJ/kg. No entanto, a variabilidade, bem como a logística associada dificultam a competividade econômica destes combustíveis renováveis com os fósseis. O alto teor de Cl do capim-elefante apresentado pode vir a contribuir com corrosão e incrustações, favorecendo tratamento lixiviatório, ao passo que apresenta um menor PCI. Já os resíduos florestais apresentam menor teor de cinzas e enxofre (1,33% e 0,02% respectivamente). Sendo assim, o estudo contemporâneo da cadeia produtiva de biomassas de capim-elefante, resíduos de dendê e florestais subsidiaram a modelagem matemática deste trabalho, via programação linear, no horizonte de 1 ano, na base semanal. O modelo foi composto por 1 função objetivo de minimização de custos e 17 restrições. Com programação em linguagem Phyton, a modelagem foi capaz de fornecer solução com programações semanais de misturas de biomassas para combustão em uma caldeira aquatubular com vistas a minimizar os custos de geração de energia elétrica. Para elaboração do modelo foram utilizados dados estimados (arbitrados) de uma usina instalada no estado de Roraima (RR) resultando numa demanda térmica de 68.939,9 kW com necessidade de 830 m3/dia de capacidade de armazenamento com vistas à produção de 31 t/h de vapor via ciclo Rankine. O custo anual minimizado obtido na função objetivo foi de R$ 3.486.895,87, apontando uma solução ótima que totaliza um consumo anual de 15.937,5 t de cachos de dendê e 11.0797,4 t de fibras de dendê. Diante disso, a ferramenta atendeu ao objetivo proposto de auxiliar a gestão do processo da usina, ajustando a melhor configuração de biomassas do ponto de vista econômico e operacional: resíduos de dendê mostram-se a melhor relação custo-benefício. Entretanto, necessita de melhorias em trabalhos futuros que assegurem sua total implementação para enriquecer a otimização aplicada e ampliar o enfoque ambiental e anticorrosivo através das restrições que envolvem índices de corrosão, pré-tratamento e emissões ambientais.