BRASIL BIOMASSA

TECNOLOGIA INDUSTRIAL BIOCHAR BIOMASSA AGRICULTURA AGROINDUSTRIAL GRAMÍNEAS CANA-DE-AÇÚCAR MADEIRA  

Em nome da Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa e Energia Renovável  e dos numerosos colaboradores que ajudaram no desenvolvimento do primeiro Livro Tecnologia Industrial Biochar  que tem por objetivo uma avaliação pormenorizada para a produção de um produto sustentável (Biochar) para o setor no Brasil.
O Brasil está sob pressão para melhorar sua produtividade agrícola para acompanhar as demandas de uma população crescente com dietas cada vez mais intensivas em recursos. Essa melhoria de produtividade deve ocorrer em um cenário de metas de redução de intensidade de carbono. 
Novas abordagens agrícolas, incluindo todas as chamadas agriculturas orgânicas, foram criadas para diminuir e eliminar os impactos negativos dos fertilizantes sintéticos nos solos e nas plantas e, por meio deles, na saúde humana e no meio ambiente. O desafio do setor da agricultura vai exigir uma enorme quantidade de adubos e fertilizantes e o biochar ecológico zero carbono pode ser uma solução ao setor. 
Desde o início do século XXI, a produção e utilização de biochar para fins agrícolas e ambientais se tornaram um foco de pesquisa internacional em função do sequestro de carbono.   
O biochar é aplicado para diminuir a adversidade e os riscos ambientais dos fertilizantes químicos.  Foi comprovado que o biochar melhora a fertilidade do solo, reduz a necessidade de fertilizantes minerais, aumenta os rendimentos e a qualidade das colheitas e protege as águas subterrâneas e a atmosfera da poluição, incluindo a contaminação por óleo. Esta substância sólida rica em carbono tem sido investigada principalmente desde sua descoberta na bacia amazônica em Terra Preta, e é referida como um modelo para agricultura sustentável.
Atualmente, os métodos comuns para preparação de biochar incluem pirólise, carbonização hidrotérmica e carbonização por micro-ondas. Entre estes, a pirólise se destaca por sua simplicidade, eficiência e respeito ao meio ambiente, desfrutando assim de ampla aplicação na produção de biochar. 
A carbonização hidrotérmica, caracterizada pela sua facilidade de operação e capacidade de produzir de biochar com uma estrutura de poros abundante e alta área de superfície específica, está ganhando destaque por seus benefícios ambientais. Além disso, o método de carbonização por micro-ondas oferece vantagens como aquecimento uniforme, rapidez e baixo consumo de energia.
O biochar, caracterizado por alta estabilidade e uma estrutura de poros bem definida, possui grupos funcionais de superfície que o tornam um adsorvente excepcional, particularmente no tratamento de águas residuais contaminadas com metais pesados . 
Biochar é um material sólido rico em carbono e sintetizado por carbonização hidrotérmica ou por pirólise lenta de biomassa. Esses processos produzem biochar com uma natureza alcalina notável que é favorável ao tratamento de solos ácidos. 
A aplicação de biochar como meio de remediação e fortalecimento do solo tem sido estudada na última década devido à sua eficiência e custo-benefício.
Esse processo rompe moléculas da biomassa e reorganiza as ligações químicas para formar o biochar, como também outros compostos concentrados em carbono, por exemplo os bio-óleos, extrato pirolenhoso e vinagre da madeira e gases de síntese que podem ser reaproveitados para fins energéticos. 
O biochar se diferencia do carvão vegetal principalmente devido à sua aplicação como corretivo de solos agrícolas capaz de aumentar a produtividade e reduzir a emissão de gases de efeito estufa (GEE) provenientes da biomassa que, de outra forma, se decomporia rapidamente (IPCC 2022).
O biocarvão (biochar, em inglês) é um produto sólido com elevada concentração de carbono, altamente estável e resistente à decomposição biológica. É obtido a partir da pirólise da biomassa um processo termoquímico caracterizado pelo aquecimento da matéria-prima a altas temperaturas na ausência de oxigênio. 
A comunidade científica internacional, representada pelo IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima), já constato que medidas de mitigação das mudanças climáticas focadas apenas na redução de emissões de GEE não serão suficientes para conter o aquecimento global a níveis seguros para a sociedade (aumento de até 2,5 C da temperatura média global), implicando assim na necessidade da adoção de práticas de remoção de carbono, capazes de retirar efetivamente carbono da atmosfera.
Desde 2022, o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) defende que as tecnologias de remoção de dióxido de carbono (CDR) são um complemento necessário às reduções de emissões para atingir um futuro líquido zero.  O biochar é uma das tecnologias de sequestro de carbono reconhecidas pelo IPCC e também é uma das soluções mais acessíveis e prontas para o mercado. A tecnologia de remoção de carbono do biochar foi responsável por 94% dos créditos de remoção de carbono entregues em 2023.
Nosso Livro avalia que os sistemas de produção de biochar (extrato pirolenhoso e vinagre da madeira) para uso na agricultura e também como uma inovadora fonte de geração de energia (biocarvão/biocarbono. Além disso, os componentes voláteis podem condensar parcialmente em uma forma líquida conhecida como bio-óleo,  o extrato pirolenhoso e o vinagre de madeira. Junto com essas saídas, gases de combustão contendo CH4 , H2 , CO e CO2 também são gerados. 
Os sistemas de biochar proporcionam um uso na agricultura e pecuária, reduzindo a prática de queima de plantações e de aproveitamento de todos os tipos de resíduos como substrato para a produção de biochar.
Uma questão a ser abordada no Livro Tecnologia Industrial Biochar é a quantidade de matéria-prima  que encontra  disponível para a produção de biochar com acesso imediato no Brasil   Assim sendo, o estudo pretende em abordar uma questão fundamental de disponibilidade de biomassa para a produção de biochar em todo o território nacional. As quantidades reais de produção e de disponibilidade dependerá da demanda do mercado e dos avanços produção de biochar e da geração e dos créditos de carbono.
A Brasil Biomassa desenvolveu uma série de projetos e plantas industriais para o aproveitamento da biomassa dos tipos de resíduos (florestal e madeira, agricultura e agroindustrial e da cana-de-açúcar) para a produção sustentável de biochar agrícola (extrato pirolenhoso e vinagre da madeira) e energético (biocarvão/biocarbono, bio-óleo e gás de síntese).
Contudo,  a caracterização  para  a  utilização  do  processo  termoquímico  é  fundamental  quando  se  lida  com resíduos a fim de compreender o comportamento da conversão e eficiência ao utilizar os resíduos como combustível. Dessa  forma,  levando  em  consideração  o  reaproveitamento  do  resíduo  o  que  contribui tanto à indústria quanto ao meio ambiente, o desenvolvimento deste Livro alavancará a análise do potencial de biomassa para a produção industrial de biochar.
A demanda global de energia, medida pelo consumo final total, está aumentando a uma taxa acelerada, impulsionada pelos avanços na eficiência energética. O consumo de combustíveis fósseis deve cair de 65% em 2026 para 20–50% em 2050.  
O escopo fundamental do desenvolvimento do Livro  Biochar Biomassa é de ajudar as empresas do setor agroindustrial em encontrar soluções ambientais para a produção de um biocombustível energético para sequestro de carbono e para agricultura regenerativa.
O livro retrata o aproveitamento da  biomassa  como  fonte  de  produção de biochar.  A   biomassa   feita   com   resíduo agroindustrial é uma ótima alternativa de destino para o resíduo e evita problemas econômicos e ambientais.
A gestão eficaz de resíduos agroindustriais desempenha um papel fundamental na mitigação de várias formas de poluição.  Reconhecendo a importância de abordar esta questão, desenvolvemos o primeiro Livro de aproveitamento da biomassa para a produção de biochar. A conversão de resíduos em biochar como um meio eficiente de aproveitar a energia após a desvolatilização da biomassa. 
Há interesse científico e comercial na transformação de biomassa do milho em produtos de valor agregado, incluindo biochar, biogás e biocombustível. Este Livro investiga vários processos de pirólise aplicáveis para converter a biomassa em materiais de carvão ativado (biochar), mostrando seu potencial para diversas aplicações em linha com os interesses atuais.
Esses métodos inovadores oferecem uma oportunidade atraente para aproveitar maior potencial energético de sobras agrícolas, abrindo caminho para a utilização sustentável e eficiente de recursos. Por meio do processo termoquímico de pirólise, a biomassa sofre decomposição térmica em temperaturas superiores a 300 °C em um ambiente livre de oxigênio. 
Esse processo leva à produção de biochar, um material sólido caracterizado por sua composição rica em carbono. 
Além disso, os componentes voláteis podem condensar parcialmente em uma forma líquida conhecida como bio-óleo. Junto com essas saídas, gases de combustão contendo CH4 , H2 , CO e CO2 também são gerados. 
A versatilidade do milho abre inúmeras possibilidades para sua aplicação em vários setores, fornecendo alternativas sustentáveis e ecologicamente corretas em várias indústrias.
Coletivamente, como uma agricultura regenerativa e como uma fonte renovável de energia, a biomassa  representa uma cultura maravilhosa para a produção de Biochar.  Tem necessidades mínimas de nutrientes, é relativamente rápido de se estabelecer. É uma fonte ótima para produzir biochar de forma mais eficiente e ecologicamente correta do que a madeira.  Os  rejeitos  agrícolas  e florestais como  podem ser utilizados para a produção de biochar.
É  de  consciência que  grande parte  da biomassa  gerada  pelo setor da Agricultura e da Cana-de-açúcar  como a palha é  descartada no campo,  sem  o  devido aproveitamento da energia contida na mesma. Portanto, a caracterização energética é um passo importante no aproveitamento desta biomassa.
Por ser advindo de uma energia limpa, o biochar, que é um material rico em carbono estável,  se  apresenta  como  uma  alternativa  viável  para  o  melhoramento  de  características químicas, físicas e biológicas dos solos, como capacidade de retenção de água, biorremediação de água e solos contaminados por metais, além de mitigar a emissão de gases de efeito estufa em longo prazo.
Sabe-se que a possível quantidade de teor de carbono no biochar derivado de uma determinada planta depende diretamente de sua atividade metabólica (fotossíntese), por meio da qual ingere CO 2 e libera oxigênio (> 30%) de volta para a atmosfera, reduzindo assim o aquecimento global. 
Nesse sentido, devido à sua taxa de crescimento inigualável, produz mais biomassa e captura mais carbono atmosférico por hectare do que qualquer outra cultura, removendo assim mais carbono do céu e adicionando-o ao solo.  
Por meio da pirólise, até 50% do carbono pode ser transferido do tecido vegetal para o biochar, com os 50% restantes usados para produzir energia e combustíveis . 
Comparado à composição da madeira, a biomassa tem diferentes orientações fibrilares cercadas por camadas estreitas e largas alternadas.  
A parede celular secundária é composta principalmente de celulose e lignina, com ligação covalente ligando ácidos fenólicos de lignina a materiais polissacarídeos. 
Por várias razões, o é uma opção superior para produção de biochar, incluindo resistência, respeito ao meio ambiente, resistência à água, custo, proteção do solo e contribuição para a qualidade do ar. Esses benefícios foram a força motriz por trás de vários usos para este material, incluindo purificação, absorvedores de ondas eletromagnéticas e purificadores de água. 
Esses benefícios são influenciados pelos procedimentos de ativação e carbonização usados para fazer biochar A biomassa é torrada a uma temperatura constante para criar biochar ativado quando o biochar é exposto ao oxigênio usando o método de pirólise. 
Recentemente, os processos pirolíticos para produção de carvão vegetal ganharam atenção significativa.  
Além de seu uso típico como combustível, novas aplicações surgiram no setor agrícola, onde atualmente é empregado para melhorar as propriedades físicas e químicas dos solos.
O biochar da biomassa apresenta uma ampla gama de aplicações, servindo como um adsorvente, resina de troca iônica, briquetes, cerâmica, concreto, catalisador e até mesmo auxiliando na captura de CO2 , bem como na produção de biocombustível. 
Essa versatilidade posiciona o biochar como um recurso promissor para atender às necessidades globais de energia, ao mesmo tempo em que promove a sustentabilidade ambiental e econômica. 
Este Livro se aprofunda em várias técnicas de pirólise para a produção de biochar , explorando sua utilidade na correção do solo, purificação de água e ar e catálise. 
Características físicas e de superfície, incluindo área de superfície e grupos funcionais, influenciam significativamente sua adequação para diversas aplicações, levando ao uso de técnicas de ativação para aprimoramento. 
A eficácia do biochar na remoção de poluentes de soluções aquosas supera métodos alternativos, tornando-o uma solução escalável para tratamento de águas residuais. Embora as histórias de sucesso sejam abundantes, a adoção generalizada aguarda análises de ciclo de vida e avaliações de custo aprimoradas, fortalecendo o caso do biochar do Milho como um material sustentável para o desenvolvimento de novos produtos
Para aumentar a produtividade e melhorar a qualidade na produção, diversos manejos são  utilizados no  solo.  Porém o  uso  excessivo  destes pode  gerar  vários problemas,  como  a salinização e, posteriormente, desertificação.
Entretanto,  várias  práticas  alternativas  de  manejo  de  solo  estão  sendo  utilizadas  em busca de otimizar a produção em quantidade e qualidade, sem o uso de fertilizantes, tais como compostagem,  adubação  verde,  fertilizantes  naturais  e  a  adição  de  biochar  (biomassa carbonizada através da pirólise). Por ser advindo de uma energia limpa, o biochar, que é um material rico em carbono estável,  se  apresenta  como  uma  alternativa  viável  para  o  melhoramento  de  características químicas, físicas e biológicas dos solos, como capacidade de retenção de água, biorremediação de água e solos contaminados por metais, além de mitigar a emissão de gases de efeito estufa em longo prazo.
Sabe-se que a possível quantidade de teor de carbono no biochar derivado de uma determinada planta depende diretamente de sua atividade metabólica (fotossíntese), por meio da qual ingere CO 2 e libera oxigênio (> 30%) de volta para a atmosfera, reduzindo assim o aquecimento global. 
Além de seu uso típico como combustível, novas aplicações surgiram no setor agrícola, onde atualmente é empregado para melhorar as propriedades físicas e químicas dos solos. Esse processo rompe moléculas da biomassa e reorganiza as ligações químicas para formar o biochar, como também outros compostos concentrados em carbono, por exemplo os bio-óleos, extrato pirolenhoso e vinagre da madeira e gases de síntese que podem ser reaproveitados para fins energéticos. O biochar se diferencia do carvão vegetal principalmente devido à sua aplicação como corretivo de solos agrícolas capaz de aumentar a produtividade e reduzir a emissão de gases de efeito estufa.
Os objetivos específicos desta livro são: 1) entender o impacto dos tipos de pirólise  na qualidade do produto (milho) em termos de propriedades físicas, composição química e comportamento de armazenamento da biomassa; 2) discutir os vários reatores usados para a produção de biochar; e 3) desenvolver um modelo para projetar uma planta industrial de Biochar
O Livro identifica os principais desafios e áreas para pesquisas futuras de aproveitamento da biomassa do milho, como aumentar a participação em mercado de produção industrial e de superar obstáculos  como o problema dos resíduos do milho para um produção de Biochar de alta qualidade 
Ele também enfatiza a diversidade de tecnologias de produção de Biochar e modelos de negócios dentro da indústria, defendendo uma abordagem mais inclusiva que acomode várias escalas de operação e apoie a produção de  Biochar.
O Biochar é um sistema inovador de geração de energia limpa e este livro confirma a interconexão da demanda de mercado nacional e internacional  benefícios e usos físicos do Biochar.  
Ao mesmo tempo, o livro envia uma mensagem clara de que aproveitamento da biomassa para desenvolver mercados industriais de alto volume e alto valor para Biochar que  é um desafio essencial aos empresários brasileiros. 
Os biochars da biomassa do  têm algumas propriedades físico-químicas importantes, como maior área de superfície e porosidade, baixa densidade aparente, maior capacidade de troca catiônica (CTC), pH neutro a alto e maior teor de carbono. 
Essas características podem ser efetivamente utilizadas em vários campos, como adsorção e na captura de carbono, biofertilizante, agricultura regenerativa e como material de construção, transporte, fabricação de móveis, aplicações domésticas, cimento e indústria de plástico.
A utilização mundial de biochar tem crescido significativamente nos últimos anos, surgindo diferentes mercados. 
A partir do entendimento de que é necessário reduzir ou eliminar os impactos ambientais negativos dos processos e produtos de diversos setores, aliando isso à melhoria social e econômica, a biomassa passou a ser considerada uma fonte potencial de matéria-prima para a produção de Biochar.
Este Livro é o esforço dos profissionais da Brasil Biomassa.  
Trabalhamos com  informações científicas confiáveis e este Livro é o primeiro documento para ajudar  as empresas e os profissionais para a produção de biochar.                              
Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa e Energia Renovável