Floresta s Energetic as 0002

FLORESTASENERGÉTICAS -

índice

Florestas energéticas na matriz de agroenergia brasileiraForests for the brazilian program of energy production

Projeto Componente 1Sistema de gestão descentralizado via redes de comunicações, bancosde dados e sistemas eletrônicos de controles

A decentralized administrative system thought communicationnetworks, data-base and electronic control system

Projeto Componente 2Formação de base silvicultural para expansão de plantios florestaisnecessários à matriz de agroenergia brasileira

Silvicultural basis formation for expansion of forest plantation to reachbrazilian agroenergy demand

Projeto Componente 3Inovações de tecnologias ligadas aos usos tradicionais da madeirapara fins energéticos no Brasil

Technological innovations related to wood traditional uses forenergetic purposes in Brazil

Projeto Componente 4Obtenção de derivados energéticos de alto valor agregado a partir debiomassa florestalObtention of energetic derivatives of high aggregated value

Projeto Componente 5Prospecção, mercado de carbono, impactos e gestão ambiental deflorestas com finalidades energéticas

Prospecting analysis, carbon market, impacts and environmentalmanagement of forests energy purposes

Florestas energéticas na matriz de agroenergia brasileiraForests for the Brazilian program of energy production

Coordenação geral: Embrapa Florestas

Um dos maiores desafios deste século é aprodução de energia renovável e sustentável,tanto no aspecto econômico quanto ambiental.

O eminente esgotamento das fontes de

carbono fósseis, principalmente o petróleo, Iapontado por pesquisadores para um prazomáximo de cem anos, torna este desafio aindamais urgente. A atual crise de energia éacentuada pela instabilidade dos preços doscombustíveis fósseis, que são regidos pelocomércio internacional e afetados por questões

políticas mundiais. Além disso, a sociedademundial tem pressionado para o uso deenergia limpa.

Ao assumir o incentivo à agricultura de

energia, o Brasil enfrenta três grandesdesafios do século XXI com uma única políticapública: o desafio da produção de energiasustentável, da proteção ambiental e dageração de emprego e renda, com distribuiçãomais eqüitativa.Diante desta realidade, o Brasil pode ocuparpapel de destaque no cenário mundial pelo seupotencial e competência para realizar atransição da matriz energética de uma formamais segura e menos traumática para aqualidade de vida, com garantia deabastecimento energético, com base em quatropilares: biodiesel; etanol; espéciesalternativas e resíduos; e florestas energéticas.

FLORESTAS ENERGÉTICAS NA MATRIZ DE AGROENERGIA BRASILEIRA ~

Florestas Energéticas

A biomassa florestal é fonte renovável e tembalanço nulo no efeito estufa quando usadapara energia e é excelente fixadora de carbonoquando empregada para outros fins.O Brasil possui extensas áreas com florestasnativas que podem ser manejadas de formasustentável e florestas plantadas com potencialde crescimento e produtividade. Tais fatostrazem perspectivas animadoras ao país emrelação à produção de biomassa para energia,com vantagem competitiva no cenário mundial.

IPara isso, a Embrapa Florestas, junto adiversas instituições parceiras, coordena oprojeto Florestas Energéticas . Com amplitudenacional e subdividido em cinco projetos

componentes e interrelacionados, seusgrandes desafios são a produção de biomassaem escala e o desenvolvimento de tecnologiasde conversão de biomassa em energia. Oobjetivo do projeto, então, é desenvolver,otimizar e viabilizar alternativas ao uso defontes energéticas tradicionais não renováveispor meio da biomassa de plantações florestais.Com isso, espera-se a indicação de materiaisgenéticos, aumento da oferta de germoplasmae de sementes, melhoria das características damadeira e apropriação de silvicultura específicapara produção energética. Nos processos

agroindustriais, pretende-se obter subsídiospara aumento da eficiência energética deprodutos e equipamentos e a geração dederivados energéticos de alto valor agregado.Com as ações de transferência de tecnologiaspara o segmento produtor-transformador são

esperados aumento de renda, de fontes detrabalho e de qualidade de vida com menorimpacto ambiental.

~ FLORESTAS ENERGÉTICAS NA MATRIZ DE AGROENERGIA BRASILEIRA

Objetivo Geral

Desenvolver, otimizar e viabilizar alternativasao uso de fontes energéticas tradicionais nãorenováveis, por meio da biomassa deplantações florestais, contribuindo para aampliação da matriz energética nacional deforma sustentável.

Objetivos Específicos

~ Estruturar, nas diversas regiões do País,populações de espécies florestais para ofertade germoplasma com tecnologias silviculturaisapropriadas e necessárias à expansão deplantios de florestas para a produção debiomassa em quantidade e qualidadeapropriadas para uso energético;

~ Desenvolver, otimizar e viabilizar alternativasde uso da biomassa florestal, como fonterenovável, para diversificar a matriz energéticanacional de forma sustentável;

~ Obter produtos de alto valor agregado dabiomassa florestal, destinados a geração deenergia, através do aprimoramento detecnologias ou ajustes de processos para aobtenção de um extrato enzimático rico deatividade celulolítica e seu efeito na hidrólisede uma matriz lignocelulosica pré-tratada,pirólise, acidólise e oxidação parcial utilizando

a mesma matriz;

~ Efetuar estudos sobre a viabilidade,competitividade e sustentabilidade das cadeiasprodutivas de plantios florestais energéticos,bem como dos co-produtos resultantes naobtenção de biocombustíveis.

Sistema de gestão descentralizado viaredes de comunicações, bancos dedados e sistemas eletrônicos decontroles

A decentralized administrative systemthought communication networks,data-base and electronic control system

Para a gestão administrativa do projeto serácriado um Comitê Gestor (CG) formado peloslíderes e vice-Iíderes do projeto e dos cincoprojetos componentes. Serão realizadasreuniões semestrais de acompanhamento eavaliação do andamento dos projetos ecorreções eventuais de rumo, para garantir aconsecução das metas e dos objetivos.Instrumentos de comunicação digital serãodesenvolvidos visando integrar a rede deentidades participantes e facilitar a interaçãoque se mostra necessária para a construçãocompartilhada de gestão. Serãodisponibilizados relatórios gerenciais,trimestralmente, para o controle do andamentodas atividades, ajudando a liderança deequipes a atingir metas nos prazosestabelecidos, conforme o desembolso derecursos para os referidos planos de ação. Ofluxo de informações, na base de dados doprojeto, será alimentado constantemente, deforma descentralizada, pelos responsáveis dosplanos de ação e líderes ou vice-Iíderes dosprojetos componentes, sempre que asatividades sejam executadas e resultadosobtidos. A alimentação da base de dados doprojeto contribuirá para a difusão dosconhecimentos gerados. A divulgação etransferência de resultados serão realizadospor meio de workshops, congressos,seminários de treinamentos e publicações. Agestão técnica envolverá ações de pesquisa emtodas as regiões do território nacional, o quedemanda fortes interações entre as liderançasdos projetos componentes.

Projeto Componente 1Coordenação: Embrapa Florestas

I

FLORESTAS ENERGÉTICAS' NA MATRIZ DE AGROENERGIA BRASILEIRA ~

Formação de base silvicultural paraexpansão de plantios florestais necessáriosà matriz de agroenergia brasileira

Silvicultural basis formation for expansionof forest plantation to reach brazilianagroenergy demand

A forte relação entre setor florestal,universidades e instituições de pesquisagerou, no Brasil, o maior acervo degermoplasma mundial de Euca/yptus. Estasinergia é responsável pelo desenvolvimentode tecnologias silviculturais reconhecidasnacional e internacionalmente. Os três milhões

de hectares plantados no País são utilizadospor diferentes segmentos, com destaque paracelulose e papel, siderúrgico e atividadesdependentes de energia de biomassa. Hoje,esses setores deparam com forte desequilíbrio

entre a oferta e a procura de madeira,prevendo inclusive perda de competitividadeinternacional no médio e longo prazos. Soma-se a isso as novas diretrizes governamentaisque prevêem utilizar a biomassa de florestasplantadas para a matriz energética brasileira, oque agravará de forma insustentável o

desequilíbrio já existente. Com isso, torna-seobrigatória a expansão da área de florestasplantadas no País. A baixa disponibilidade desementes é o maior entrave a esta expansão. Oprojeto visa estruturar, nas cinco regiõesbrasileiras, populações florestais para ofertade germoplasma e de sementes comtecnologias silviculturais apropriadas e

Projeto componente 2Coordenação: Embrapa Florestas

necessárias à expansão de plantios para

produção de biomassa em quantidade e Iqualidade apropriadas para uso energético.Serão implementadas, em plantios existentes,Áreas de Produção de Sementes (APSs), erealizados plantios pilotos de espéciespotenciais, que servirão para o

desenvolvimento de técnicas silviculturais eestabelecimento de um banco de germoplasmaadaptado aos diferentes locais. Com essasalternativas, espera-se, no curto e médioprazos, dispor de sementes de qualidade paraatender as necessidades de estabelecimento

de novos plantios comerciais. No longo prazo,além da oferta de sementes de qualidadesuperior, o banco de germoplasma será a basepara o desenvolvimento de clonagem e dehibridação entre espécies. Isso permitirá aestruturação da produção de sementes para aexpansão dos plantios florestais para energiaem vários locais e gerar materiais paraplantios clonais. Permitirá ainda expandir osplantios florestais, em bases sustentáveis,para empresas, pequenos e médiosprodutores, reduzir a pressão sobre osrecursos naturais e promover trabalho,emprego e renda.



Objetivo Geral

Estruturar, nas diversas regiões do País,populações de espécies florestais para ofertade germoplasma com tecnologias silviculturaisapropriadas e necessárias à expansão deplantios de florestas para a produção debiomassa em quantidade e qualidadeapropriadas para uso energético.

'li Viabilizar a execução do projeto através dereuniões de planejamento, acompanhamento e

12 de integração da equipe para que as açõessejam realizadas de forma eficiente, para umfluxo interno e externo de informação deforma rápida e precisa;

'li Estabelecer nas regiões Sul e Sudeste Áreasde Produção de Sementes para a produção degermoplasma com qualidade genética efisiológica superior, definir protocolos deadubação e desenvolver modelos de produçãocom técnicas silviculturais apropriadas paraespécies de rápido crescimento aptas àprodução de biomassa para energia;

'liDotar a região Centro-Oeste e o Meio Nortedo País de germoplasma, tecnologias e meiospara futuras expansões de plantios florestaissob diversas formas de cultivo com espéciesde rápido crescimento para atender demandasde biomassa para fins energéticos;

'li Implantar áreas de produção de sementesde espécies florestais de rápido crescimento edefinir técnicas silviculturais para produção debiomassa energética em áreas não tradicionaisde plantios florestais na região Nordeste;

'li Estabelecer áreas de produção de sementese definir técnicas silviculturais para espéciesflorestais aptas à produção de biomassaenergética, com base na realidade da matrizenergética e da demanda de madeira paraenergia nos estados do Pará, Amapá,Amazonas e Roraima.

Inovações de tecnologias ligadas aosusos tradicionais da madeira para finsenergéticos no BrasilTechnological innovations related to.wood traditional uses for energeticpurposes in Brazil

o Brasil é um dos principais usuários mundiais

de madeira para energia, estimando-se que

mais da metade de toda madeira usada em

nosso País tem tal destino. Ao mesmo tempo,

o desenvolvimento do nosso setor florestal

dotou-nos de tecnologias que asseguram nas

florestas plantadas excepcionais índices de

produtividade. Tal desenvolvimento se

concentrou nos empreendimentos destinados

ao abastecimento das indústrias de celulose,

painéis de madeira e siderurgia. Este último,

traduzindo-se num dos mais importantes

exemplos mundiais da aplicação energética da

madeira de florestas plantadas na forma de

carvão vegetal. Infelizmente, em que pese o

exemplo siderúrgico, uma enorme quantidade

da madeira usada para energia ainda é

proveniente de florestas nativas, praticamente

sem nenhum compromisso tecnológico,

econômico ou ambiental. Diante disso,

motivados pela demanda da sociedade para o

uso de fontes energéticas renováveis e

ambientalmente mais corretas, o

aperfeiçoamento das atuais tecnologias e o

desenvolvimento de novas rotas tecnológicas

e de novos produtos e/ou derivados

energéticos obtidos da madeira tornaram-se

fundamentais. Nesse contexto, destaca-se a

necessidade de pesquisas voltadas,

sobretudo, para: a} qualidade específica da

madeira de florestas plantadas e/ou nativas

manejadas para aplicações energéticas; b}

aperfeiçoamentos e inovações no campo da

compactação de resíduos florestais e

madeireiros, visando maior agregação

energética; c} aperfeiçoamentos e inovações

Projeto componente 3Coordenação: Esalq/USP

em equipamentos usados para combustão

direta da madeira em ambientes residenciais

e em pequenos empreendimentos industriais;

d} utilização de madeira termorretificada para

aplicações energéticas; e} desenvolvimento Ide um novo sistema de produção de carvão

vegetal; f} Avaliar a potencial idade das

tecnologias de conversão energética

propostas no projeto usando modelagens

estruturadas em dados experimentais.A estratégia lançada para se tentar alcançar

tais objetivos passa pela união de

competências de instituições e pesquisadores

nacionais e internacionais, compondo uma

rede otimizada de investigações. Espera-se

que os resultados possam responder aos

produtores e consumidores, que voltam a

dedicar suas atenções para a madeira como

um componente fundamental para a garantia

da oferta de energia e/ou produtos

energéticos. São esperados impactos

econômicos, no sentido de valorização desta

matéria-prima no mercado de energia, e

sociais, pelo aumento do número de

empregos na área rural e melhoria dos postos

de trabalho já existentes. Nas questões

sociais, o projeto tem atenção especial ao uso

tradicional da madeira nas aplicações

domésticas e de pequenos empreendimentos,

que contribui para o fortalecimento do uso

sustentável deste recurso, que em muitos

locais é a única fonte energética disponível.

Nas questões ambientais, espera-se

contribuir para a minimização da emissão de

gases do efeito estufa e balanço neutro entre

emissões e captura de gases poluentes e pela

substituição de energéticos fósseis.


Objetivo Geral

Desenvolver, otimizar e viabilizar alternativastecnológicas ligadas à área de uso dabiomassa florestal como fonte de energia.


~ Determinar a qualidade da madeira paraaplicações energéticas, mediante aavaliações anatômicas, físicas e químicas emmadeiras de florestas plantadas e nativas

manejadas;

I~Aperfeiçoar e inovar processos de. compactação de resíduos florestais e

madeireiros;

~ Aperfeiçoar e inovar equipamentos paracombustão direta da madeira em ambientesresidenciais e em empreendimentosindustriais;

~ Realizar estudos de produção e deutilização de madeira termorretificada parageração de energia;

~ Desenvolver um novo sistema de produção,além de um procedimento para identificaçãoda origem do carvão vegetal;

~ Avaliar a potencialidade da aplicação dosresultados e das tecnologias a seremgeradas através de processos demodelização matemática.

~ FLORESTAS ENERGÉTICAS NA MATRIZ OE AGROENERGIA BRASILEIRA

Obtenção de derivados energéticos dealto valor agregado a partir debiomassa florestalObtention of energetic derivatives ofhigh aggregated value

o Brasil ocupa uma posição privilegiada tantoem termos de biodiversidade quanto emrelação à sua capacidade de gerar recursosrenováveis em grande escala. Por possuircondições climáticas e ambientais favoráveis,apresenta uma alta produção agrícola.Atualmente o Brasil possui a melhor tecnologia .

no mundo para a implantação, manejo eexploração de floresta de Euca/yptus. Nestemomento, a área de florestas estáconcentrando grande interesse pelapossibilidade, cada vez mais evidenciada, dautilização de oportunidades bioenergéticasdas florestas plantadas. Existe uma fortetendência mundial em priorizar PD&I na

direção de tecnologias que contribuam paraconferir maior sustentabilidade ambiental,maior qualidade de energia e segurança defornecimento. O etanol da cana-de-açúcar

representa um caso de sucesso tecnológicopara o país. A indústria da cana mantém omaior sistema de energia comercial debiomassa no mundo através da produção deetanol e do uso quase total de bagaço parageração de eletricidade. Existemoportunidades de desenvolvimentos para aprodução de etanol por hidrólise de materialliqnocelulósico no país, utilizando a hidróliseácida e a enzimática. A evolução dessastecnologias estará brevemente em fase detestes através de projetos pioneiros. Este

Projeto componente 4Coordenação: Embrapa Agroindústria de Alimentos

projeto busca um conhecimento

multidiciplinar, com uma visão científica e Itecnológica abrangendo pesquisas avançadasem áreas do conhecimento que irão contribuircom o aumento de fontes de energiasustentáveis, bem como para a exploração derotas tecnológicas onde ainda é prematura a

definição de produtos e processos. O projetotem como objetivo viabilizar a obtenção debiocombustíveis, tais como álcoois, aldeídos ecetonas, via processamento químico e

bioquímico, por intermédio de pirólise rápida,acidólise e via enzimática, bem comocelulignina catalítica da madeira e obtenção

de bio-produtos. O projeto possui um fortecaráter tecnológico sendo o lado científicorelacionado principalmente com a

caracterização fisico-química dos produtos,instrumentação de biorreatores parafermentação semi-sólida, seleção delinhagens mutantes e a otimização daprodução de celulases. As análises decaracterização por métodos analíticos de altaprecisão vão gerar uma grande quantidadede informações inovadoras sobre a aplicaçãodas tecnologias propostas para abioconversão das matrizes ligninocelulose(pirólise, pré-hidrolise ácida, oxidaçãoparcial, produção de enzimas em biorreatoresinstrumentados, hidrólise enzimática efermentação alcóolica) .

FLORESTAS ENERGETICAS NA MATRIZ DE AGROENERGIA BRASILEIRA ~

Objetivo Geral

Obtenção de produtos de alto valor agregadoda biomassa florestal, destinados a geração deenergia, através do aprimoramento detecnologias ou ajustes de processos para aobtenção de um extrato enzimático rico deatividade celulolítica e seu efeito na hidrólisede uma matriz lignocelulosica pré-tratada,pirólise, acidólise e oxidação parcial utilizandoa mesma matriz.


Ie Investigar o potencial de síntese de um• extrato enzimático, rico da atividade celulase,

por microrganismos, selecionados de coleçõesde cultura e de diferentes biomas;

~ Ajustar os parâmetros dos processos deprodução por FS e FSS de extratos enzimáticosricos em celulases, com as linhagensselecionadas em escala de bancada;

~ Ajustar os parâmetros dos processos deprodução por FS e FSS de extratos enzimáticosricos em celulases, com as linhagensselecionadas em biorreatoresinstrumentados;

~ Caracterizar em termos moleculares alinhagem selvagem e mutante do fungofilamentoso previamente selecionado,estudando a expressão gênica da linhagemmutante selecionada e seqüenciando os genesque expressam as enzimas de interesse;

~ Concentrar os extratos enzimáticos porultrafiltração ou liofilização e verificar aestabilidade quanto ao tempo e temperaturade armazenamento;

eJ Pré-tratamento da biomassa usando explosãoa vapor, C02 e S02 como catalisadores;

~ FLORESTAS ENERGÉTICAS NA MATRIZ OE AGROENERGIA BRASILEIRA

~ Hidrólise enzimática biomassa pré-tratadautilizando extratos enzimáticos obtidos tantopor fermentação submersa quanto por semi-sólida;

~ Ajustar dos parâmetros da fermentaçãoalcoólica do mosto lignocelulósico hidrolisado;

~ Reproduzir um kit de reator de fermentaçãosólida em escala de bancada para estudo deprocessos de produção de enzimas.

~ Caracterizar os produtos da pirólise debiomassa florestal,

~ Medir os rendimentos produtos da pirólise efracionar para obtenção de produtos comaplicações em combustíveis, alimentos eenergia;

~ Obter um produto derivado de madeira(celulignina) com características decombustível adequadas para geração deenergia por ciclo combinado, e para produçãode gás de síntese por oxidação parcial dacelulignina.

Prospecção, mercado de carbono,impactos e gestão ambiental deflorestas com finalidades energéticasProspecting analysis, carbon market,impacts and environmental management offorests energy purposes

Trata-se de um Projeto Componente (PC)transversal a todos demais PCs. Enfocaaspectos complementares e integrativos dodesenvolvimento de tecnologias para aobtenção de biocombustíveis derivados dabiomassa de florestas com finalidadesenergéticas. Serão abordadas questões deviabilidade, competitividade e sustentabilidadedas cadeias produtivas de florestas comfinalidades energéticas. A hipótese ou aprincipal questão de pesquisa a ser respondidaé se estas cadeias produtivas podem se tornarfontes viáveis, competitivas e sustentáveis debiocombustíveis, atualmente e no futuro. Estasrespostas serão obtidas por meio de estudossobre prospecção, oportunidades no mercadode crédito de carbono, viabilidade econômica,social e sustentabilidade destas cadeias, alémde propostas de gestão ambiental no negócio

Projeto componente 5Coordenação: Embrapa Meio Ambiente

biocombustíveis oriundos da biomassa de

florestas com finalidades energéticas. Os Ienfoques metodológicos são específicos paracada um dos temas estudados, com ênfasena criação de uma massa crítica de pessoalcapacitado nas instituições e locais ondeestas atividades de pesquisa edesenvolvimento serão executadas. Istosignifica que um grande esforço inicial seráfeito no desenvolvimento e ajustamentometodológico do conhecimento existente edesenvolvido e na capacitação das equipeslocais que conduzirão todos os estudos.Espera-se que os resultados obtidossubsidiem com bases científicas etecnológicas a elaboração de políticaspúblicas, estratégias de gestão e açõesempresariais para as cadeias produtivas deflorestas com finalidades energéticas.


Objetivo Geral

Efetuar estudos sobre a viabilidade,competitividade e sustentabilidade dascadeias produtivas de florestas comfinalidades energéticas.


~ Prospectar ameaças e oportunidades dascadeias produtivas de florestas comfinalidades energéticas e propor políticaspúblicas e estratégia de gestão para o

Idesenvolvimento dessas cadeias;

~ Avaliar as oportunidades de inserção nomercado de crédito de carbono das cadeiasprodutivas de florestas com finalidadesenergéticas;

~ Avaliar os impactos econômicos deflorestas com finalidades energéticas;

~ Avaliar os impactos sociais, ambientais ede conhecimento de florestas comfinalidades energéticas;

~ Propor sistemas de gestão ambiental paraas cadeias produtivas de florestas comfinalidades energéticas;

~ Desenvolver ações de gestão dainformação para as cadeias produtivas deflorestas com finalidades energéticas;

~ Propor políticas públicas e estratégias degestão para as cadeias produtivas deflorestas com finalidades energéticas.


Embrapa FlorestasEstrada da Ribeira, km 111CaixaPostal 319Colombo/PRCep: 83.411-000Fone: (41) [email protected]

Esalq/USPAv.: Pádua Dias, 11CaixaPostal 9Piracicaba - SPCEP13418-900Fone: (19) 3429-4100www.esalq.usp.br

Embrapa Agroindústria de AlimentosAv. das Américas, 29501 - GuaratibaRio de Janeiro/RJCEP23020-470Fone: (21) [email protected]

Embrapa Meio AmbienteRodovia SP 340 - Km 127,5CaixaPostal 69Jaguariúna - SPCEP:13820-000Fone: (19) [email protected]

CréditosFotos:Capa

ZiqKoch

Projeto Componente 1

Helton Damin


Zig Koch


Daniel Tonial Thomaz


Hélcio Toth


Zig Koch

Diagramação/Logomarca:

DKGIndustrial Design Ltdawww.dkg-id.com.br41 3253-4309

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Floresta s Energetic as 0002