Produção de Biogás a Partir de Biomassa de Resíduos Florestais

Abstract

A gestão inadequada dos resíduos florestais constitui um sério problema para a propagação dos incêndios rurais em Portugal e outros países do sul da Europa, porque no verão as temperaturas ambiente são elevadas, e a biomassa residual apresenta baixa humidade, o favorece a ignição e propagação do incêndio. A queima direta deste tipo de biomassa para a produção de energia é uma solução, no entanto tem havido dificuldade em implementar centrais térmicas a biomassa em Portugal, havendo apenas 21 centrais referenciadas. A produção de energia térmica e/ou elétrica por queima direta da biomassa enfrenta concorrência de outros combustíveis renováveis e a sua produção deixa de ser atrativa quando as distâncias de transporte da biomassa são elevadas. A produção de biocombustíveis gasosos a partir da biomassa residual, com possibilidade de injeção na rede de gás natural, pode ser uma alternativa à queima direta, e permitir baixar a dependência energética de Portugal. Importa investigar a viabilidade tecnológica da produção de bioenergia a partir da biomassa florestal em Portugal, avaliando os aspetos técnicos e os impactos socioeconómicos e ambientais desta opção relativamente à queima direta da biomassa.

Esta dissertação tem como objetivo o levantamento sobre o potencial da biomassa florestal passível de ser usada na produção de biocombustíveis gasosos. A abordagem visa explorar esta alternativa sustentável para o aproveitamento de resíduos, contrapondo os diferentes métodos de aproveitamento energético da biomassa florestal. A produção de biogás a partir de substratos lignocelulósicos permanece em grande parte inexplorada. O aproveitamento da biomassa residual pode ser feito através de processo microbiológico no qual a matéria orgânica é degradada na ausência de oxigénio, o que diminui a carga orgânica, resultando em biogás. Após a digestão anaeróbia, o digerido, pode ser utilizado como fertilizante, por incluir nutrientes essenciais ao crescimento das plantas, fechando assim o ciclo de vida. Alguns estudos de digestão anaeróbia têm sido realizados para determinar o rendimento em metano da biomassa lenho-celulósica e de folhas, expressos em NmL CH₄/g sólidos voláteis. A investigação neste trabalho incide na análise do rendimento em metano das principais espécies que integram a vegetação florestal em Portugal, através da análise de resultados de artigos científicos sobre o assunto.

Alternate abstract:

Inadequate management of forest waste is a serious problem for the spread of rural fires in Portugal and other southern European countries, because ambient temperatures are high in summer and the residual biomass has low humidity, which favors the ignition and spread of the fire. Burning this type of biomass directly to produce energy is one solution, but it has been difficult to implement biomass thermal power plants in Portugal, with only 21 reported. The production of thermal and/or electrical energy by direct burning of biomass faces competition from other renewable fuels and its production is no longer attractive when the transportation distances of the biomass are high. The production of gaseous biofuels from residual biomass, which can be injected into the natural gas grid, could be an alternative to direct burning and could help reduce Portugal's energy dependency. It is important to investigate the technological feasibility of producing bioenergy from forest biomass in Portugal, assessing the technical aspects and the socio-economic and environmental impacts of this option compared to burning biomass directly.

The aim of this dissertation is to investigate the potential of forest biomass to be used in the production of gaseous biofuels. The approach aims to explore this sustainable alternative for the use of waste, contrasting the different methods of using forest biomass for energy. The production of biogas from lignocellulosic substrates remains largely unexplored. Waste biomass can be utilized through a microbiological process in which organic matter is degraded in the absence of oxygen, which reduces the organic load, resulting in biogas. After anaerobic digestion, the digestate can be used as fertilizer, as it includes essential nutrients for plant growth, thus closing the life cycle. Some anaerobic digestion studies have been carried out to determine the methane yield of wood-cellulose biomass and leaves, expressed in NmL CH4/g volatile solids. The research in this paper focuses on analyzing the methane yield of the main species that make up forest vegetation in Portugal, by analyzing the results of scientific articles on the subject.