À medida que a combustão prossegue, através das diversas etapas do processo, são libertados poluentes dos biocombustíveis sólidos. Contudo, um bom controlo do processo pode eliminá-los, antes de estes serem emitidos para o ambiente. A emissão de poluentes atmosféricos durante a combustão da biomassa respeita, essencialmente, a: poluentes resultantes de combustão incompleta, cujos índices de emissão encontram-se fortemente dependentes do sistema de queima (equipamento e processo); e poluentes cuja formação e emissão dependem, primordialmente, da quantidade dos respetivos elementos percursores presente no combustível utilizado.
Relativamente ao primeiro grupo, onde se encontram inseridos os poluentes inqueimados, incluem-se ainda o CO, hidrocarbonetos, voláteis condensados, aromáticos, hidrocarbonetos policíclicos, entre outros. A formação destes poluentes resulta da baixa temperatura de combustão, ou seja, da escassa mistura combustível/ar e ainda, do curto tempo de residência na câmara de combustão. De uma maneira generalizada, estas emissões podem ser minimizadas dirigindo a combustão para que esta atinja um grau de queima mais eficaz ou um menor teor de carbono nas cinzas, através de uma mistura adaptada combustível/comburente, temperaturas de combustão elevadas e adequado tempo de residência na região de altas temperaturas. Quanto ao segundo grupo, a emissão de poluentes encontra-se relacionada com a composição da biomassa integrada. De entre as emissões libertadas na combustão da biomassa destacam- se os compostos de azoto (NOx e N2O), os óxidos de enxofre (sobretudo o SO2), gases ácidos, como por exemplo HCl, e metais pesados, tais como Pb, Zn, Cd (Werther et al., 2000).
A formação de NOx num processo de combustão encontra-se dependente da presença de elementos voláteis, na maioria NH3 e HCN, sendo ainda resultado da oxidação do azoto molecular com o oxigénio do ar de combustão. Geralmente o NH3 divide-se em radicais de NH2 e NH, podendo ser oxidados para formar NO ou, em alternativa, poderão reagir com os radicais NO e OH para formar N2. Cumulativamente, o azoto presente no resíduo carbonoso irá reagir formando NO, N2 e N2O, sendo de salientar que este último é
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excessivamente sensível à temperatura, originando N2 a temperaturas superiores a 900 ⁰C (Werther et al., 2000). No caso do enxofre e dos metais pesados, face ao baixo teor existente na biomassa, as emissões existentes são na maioria dos casos insignificantes mas, poder-se-ão tornar importantes caso se utilize biomassa proveniente de madeiras pintadas ou tratadas (Jenkins et al., 1996).
Além destes poluentes, a emissão de partículas num processo de combustão apresenta particular importância face aos efeitos que lhe estão associados. Os efeitos da inalação de material particulado (MP) em suspensão dependem fundamentalmente das propriedades químicas e físicas das partículas. Enquanto a sua dimensão e densidade influenciam determinantemente o grau de profundidade com que as mesmas penetram no sistema respiratório, nomeadamente a sua capacidade em alcançar os pulmões, a sua composição química determina a extensão dos impactes que estas terão nos tecidos destes órgãos. Atualmente, os maiores efeitos toxicológicos (asma, doenças cardiovasculares, entre outros) encontram-se associados às frações deste material com menores diâmetros, nomeadamente a MP com um diâmetro aerodinâmico equivalente inferior a 2,5 µm (PM2,5). A emissão de partículas encontra-se, em parte, associada à emissão de compostos inqueimados, estando estes relacionados com as questões operacionais anteriormente mencionadas. Para além da emissão destes compostos, a emissão da matéria mineral introduzida no sistema, por via do combustível, representa um contributo importante no total de MP emitido. A quantidade de cinzas, transportada por um efluente atmosférico, depende essencialmente do caudal de alimentação do combustível, do excesso de ar e da distribuição do ar de combustão (Jenkins et al., 1996).
A nível técnico surgem, igualmente, questões relevantes associadas à combustão da biomassa, merecendo especial atenção a corrosão do equipamento e a formação de incrustações. A formação de escórias e incrustações promovem uma redução da transferência de calor nas superfícies do equipamento e originam problemas de corrosão e erosão que diminuem o tempo de vida útil do mesmo. Os elementos inorgânicos presentes nos combustíveis de biomassa apresentam-se como os principais responsáveis pela formação de incrustações nas superfícies do equipamento. Por sua vez, os elementos alcalinos, em particular o potássio (K) e o sódio (Na), presentes na biomassa diminuem a temperatura de fusão das cinzas incrementando os problemas relacionados com a sua deposição e com a formação de depósitos nas tubagens da instalação. Estes depósitos, formados durante a combustão da biomassa, apresentam-se mais densos e mais difíceis de remover que os depósitos formados pela combustão do carvão (Demirbas, 2005). De salientar que quanto maior o teor em cinzas de um determinado biocombustível sólido, menor será a energia disponível desse combustível, promovendo um aumento dos custos de operação, uma vez que se torna necessário implementar um sistema de despoeiramento eficiente para o tratamento do efluente gasoso (poeiras) (Mckendry, 2002; Khan et al., 2009).
No âmbito da proteção, controlo e gestão da qualidade do ar ambiente e das obrigações decorrentes da Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas e do Protocolo de Quioto, os países
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europeus comprometeram-se a elaborar anualmente o inventário nacional de emissões antropogénicas por fontes e remoção por sumidouros de poluentes atmosféricos (Resolução do Conselho de Ministros nº. 68/2005). O Guia do Inventário relativo às emissões de poluentes atmosféricos do EMEP/EEA (2009) fornece orientações de carácter metodológico para compiladores e investigadores dos inventários nacionais interessados em calcular as emissões de poluentes atmosféricos, disponibilizando para tal um conjunto de capítulos relativos a fontes setoriais específicas, onde se encontram reunidos diversos fatores de emissão e métodos de cálculo. Os fatores de emissão (FE) são expressão da taxa de emissão de um dado poluente atmosférico dividida pela taxa de produção da atividade que lhe deu origem, sendo resultado da compilação dos FE incluídos em versões anteriores do Guia e da informação disponibilizada no documento BREF das melhores tecnologias disponíveis em grandes instalações de combustão. É ainda de salientar que a combustão da biomassa florestal encontra-se inserida no SNAP 01 (combustão na indústria energética e de transformação) dos setores de atividade (EMEP/EEA, 2009).
As Tabelas 11 e 12 apresentam os fatores de emissão dos diversos poluentes emitidos durante o processo de combustão da biomassa para produção de energia, tendo como unidade de atividade o consumo de combustível.
Tabela 11 – Fatores de emissão utilizando a biomassa florestal como combustível no processo de combustão (fonte: EMEP/EEA, 2009).
Poluente Valor Unidade
NOx 211 g.GJ-1 CO 258 g.GJ-1 NMVOC 7,3 g.GJ-1 SOx 11 g.GJ-1 TSP 51 g.GJ-1 PM10 38 g.GJ-1 PM2,5 33 g.GJ-1 Pb 21 mg.GJ-1 Cd 1,8 mg.GJ-1 Hg 1,5 mg.GJ-1 As 9,5 mg.GJ-1 Cr 9,0 mg.GJ-1 Cu 21 mg.GJ-1 Ni 14 mg.GJ-1 Se 1,2 mg.GJ-1
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Tabela 12 – Fatores de emissão utilizando a biomassa florestal como combustível no processo de combustão (continuação) (fonte: EMEP/EEA, 2009)
Poluente Valor Unidade
Zn 181 mg.GJ-1 PCB 60 µg.GJ-1 PCDD/F 50 ng I-TEQ.GJ-1 HCB 6,0 µg.GJ-1 Benzopireno 1,12 mg.GJ-1 Benzo(b)fluoranteno 0.04 mg.GJ-1 Benzo(k)fluoranteno 0.02 mg.GJ-1 Indeno(1,2,3-cd)pireno 0.37 mg.GJ-1
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