O desenvolvimento da atividade industrial, as flutuações nos mercados dos combustíveis fósseis bem como as exigências em termos ambientais devido às alterações climáticas a nível global, tem conduzido a uma utilização cada vez mais intensiva dos recursos naturais, nomeadamente de recursos biológicos vegetais. 
Esta utilização faz-se não só para fins energéticos mas também, e cada vez mais, para a obtenção de bioprodutos.O aperfeiçoamento da conversão da variedade de recursos vegetais em produtos químicos, energia e materiais é a chave (bioeconomia) para que a economia mundial volte a basear-se na biomassa sustentável (florestas plantadas) renovável.  
O setor florestal é atualmente um dos principais contribuintes para a bioeconomia por meio de produtos tradicionais, como produtos de madeira, papel e celulose e tem uma grande oportunidade para a produção de bioprodutos (biocombustíveis avançados como bioquímicos e biomateriais) emergentes e associados aos conceitos da biorrefinaria. 
Estima-se que os combustíveis renováveis derivados de biomassa lenhosa (florestal) podem reduzir mais de 60% das emissões de GEE do ciclo de vida em comparação com a gasolina ou o diesel à base de petróleo usados como combustível para transporte. 
Há uma forte necessidade de gerenciar resíduos florestais de baixo valor gerados a partir de práticas de manejo associadas a estratégias de controle de incêndios florestais, pragas e doenças para melhorar a sustentabilidade ambiental e econômica das áreas florestais. A conversão dessa biomassa florestal em produtos de valor agregado oferece uma grande oportunidade de beneficiar tanto o meio ambiente quanto a economia. 
Os resíduos florestais são considerados um recurso promissor de matéria-prima substituta e ecologicamente correto para combustíveis e produtos químicos de base fóssil, uma vez que estão disponíveis em grandes quantidades, mas não são usados em todo o seu potencial. 
Além disso, diferentemente dos recursos de bioenergia de primeira geração derivados de culturas alimentares comestíveis, os resíduos florestais não competem por alimentos, são abundantes e relativamente baratos em áreas ricas em florestas e, mais significativamente, seu balanço de carbono é próximo de zero, uma vez que o dióxido de carbono (CO2) emitido na combustão é compensado pelo CO2 fixado pelas árvores durante seu crescimento. 
Devido à alta disponibilidade de recursos de resíduos florestais, expandir seu uso para a produção de bioenergia é o próximo passo lógico para acelerar a transição para o baixo uso de combustíveis fósseis no país. As atividades de manejo florestal, como o desbaste florestal e a colheita e extração da madeira, produzem grandes quantidades de biomassa lenhosa que pode ser usada como matéria-prima para a produção de combustíveis e produtos químicos renováveis. 
A biomassa florestal primária é um produto renovável com alto potencial para contribuir para a transição para uma bioeconomia inclusiva, que ao mesmo tempo aumenta a resiliência das paisagens agroflorestais. 
Entre os possíveis usos da biomassa florestal, a obtenção de componentes químicos para diferentes indústrias por meio de processos de biorrefinaria é vista como uma alternativa cada vez mais viável para substituir compostos atualmente derivados do petróleo.
A biomassa florestal representa de 25% a 30% da biomassa anual disponível no Brasil para conversão em biocombustíveis, produtos químicos de base biológica e bioprodutos em geral. Esses resíduos florestais podem contribuir para uma fonte nacional segura de energia e reduzir as emissões de GEE.  
A valorização da biomassa (florestal e da madeira) em biorrefinaria, tem uma relevância crescente, pois integra processos de conversão de biomassa para a obtenção de energia, materiais e produtos químicos, nomeadamente de valor acrescentado tornando-se unidades industriais geradoras de emprego e riqueza. 
Trabalhamos na implementação de uma biorrefinaria florestal para promover a gestão florestal sustentável através da produção de produtos de valor acrescentado. Numa biorrefinaria florestal lignocelulósica, onde a biomassa bruta (florestal) é primeiro limpa, pré-tratada para melhorar a acessibilidade de açúcares para processamento subsequente e, em seguida, decomposta em seus constituintes primários (celulose, hemicelulose e lignina) por meio de rotas bioquímicas (enzimática) ou químicas (ácida). 
A celulose e a hemicelulose são convertidas em açúcares monoméricos. A glicose obtida da hidrólise da celulose é posteriormente convertida em produtos valiosos, como bioetanol, ácido acético, acetona, butanol e ácido sucínico, por meio da fermentação.
Neste sentido estamos implantando dois projetos de formação de biorrefinaria florestal avançada com a matéria-prima de eucalipto envolvendo diferentes materiais (resíduos de operações de desbaste e extração florestal ou exploração madeireira  envolvendo os galhos, ponteira, copas, cascas, tocos e raízes) de biomassa renovável (florestal e da madeira) de baixo valor comercial.  
Trabalhamos no desenvolvimento da plataforma para a implantação da biorrefinaria, na avaliação técnica (mapeamento e suprimento) para o aproveitamento integral dos resíduos  (matérias-primas) de origem florestal e da madeira,     na performance da engenharia conceitual e tecnologia de conversão térmica e no desenvolvimento dos bioprodutos energéticos.
Trabalhamos no planejamento da etapa de “sourcing, preparação” na cadeia de suprimento (sustentabilidade) da matéria-prima (disponibilidade potencial da lignina, celulose e dos compostos alvo) com amplo conhecimento da variabilidade da biomassa (avaliação laboratorial da composição da biomassa, carbono e  extrativos) para interagir na aplicação da melhor tecnologia (pirólise, hidrólise ou auto-hidrólise para recuperação de antioxidantes e celulose, digestão anaeróbica, torrefação e gaseificação). 
As operações florestais geram subprodutos que são frequentemente deixados em decomposição, liberando dióxido de carbono e metano na atmosfera. O uso de resíduos florestais como matéria-prima pode mitigar essas emissões, ao mesmo tempo em que fornece uma fonte de energia sustentável. Seus usos não só oferecem uma oportunidade de utilização da biomassa (florestal) para fins comerciais, como também contribuem para o armazenamento de carbono a longo prazo, reduzindo potencialmente a pegada de carbono geral em comparação com a combustão. Tecnologias avançadas, como pirólise e gaseificação, tornaram viável a conversão desses materiais em biocombustíveis de alta energia.
Assim estamos trabalhando no desenvolvimento inovador para a implantação de duas biorrefinarias avançadas (alto valor agregado) e sustentáveis. Utilizando matérias-primas naturais (florestal) para a produção de bioquímicos (produtos à base de lignina e de fibras da celulose e de bioetanol ou etanol de baixa emissão) ecologicamente corretos que podem substituir produtos à base de petróleo. 
Nossas soluções energéticas e sustentáveis podem desempenhar um papel importante no enfrentamento de alguns dos maiores desafios do mundo: o crescimento populacional e as mudanças climáticas. A utilização de matérias-primas (desenvolvemos uma avaliação do ciclo de vida da biomassa de origem sustentável até os produtos finais) renováveis (florestal e da madeira) em produtos  que substituem alternativas (melhor desempenho ambiental) à base de petróleo (bioetanol) resultam em baixas pegadas de carbono. (melhoria ambiental na cadeia de valor).
Primeiro projeto de biorrefinaria em desenvolvimento no Espirito Santo. O projeto envolverá a engenharia genética para aproveitamento integral da matéria-prima (resíduos de eucalipto). 
Utilizando todos os componentes dos resíduos da biomassa (florestal e da madeira), a empresa pretende produzir biopolímeros à base de lignina (agentes ligantes e dispersantes à base de lignina) e vanilina, celulose especial, fibras de celulose e bioetanol avançado. 
Estamos avaliando as potencialidades da lignina, em diferentes etapas: (1) componente biopolímero em misturas de polímeros termoplásticos; (2) melhorias nas propriedades interfaciais da lignina por modificação química que fornecem melhor compatibilidade com polímeros sintéticos; e (3) a lignina pode ser despolimerizada para ser convertida em produtos químicos de plataforma para a síntese de vários polímeros. 
A valorização eficiente da lignina é crucial para substituir a matéria-prima atual à base de petróleo e estabelecer biorrefinarias florestais lignocelulósicas mais sustentáveis e competitivas.  A lignina técnica é um recurso industrial de grande volume e baixo custo para a produção de produtos químicos aromáticos renováveis. A lignina também é um importante subproduto da indústria de celulose e papel e da produção de etanol celulósico, apresentando uma matéria-prima a granel comumente chamada de lignina técnica.
A valorização da lignina tem o potencial de melhorar tanto a viabilidade econômica quanto o desempenho ambiental das indústrias de base florestal. Entre os diferentes métodos de despolimerização, a despolimerização oxidativa é geralmente atrativa devido às condições operacionais relativamente brandas e à sua capacidade de produzir produtos específicos com múltiplas funcionalidades. 
A despolimerização oxidativa da lignina pode ser usada para produzir produtos químicos valiosos, como aldeídos e ácidos aromáticos, bem como ácidos carboxílicos alifáticos. A lignina de biorrefinarias pode ser utilizada química e bioquimicamente para produzir fenólicos essenciais de valor agregado verde, ou seja, vanilina, aldeídos fenólicos, compósitos, fibras de carbono de alto desempenho à base de lignina, adesivos, eletrodos de bateria de grafeno para armazenamento de energia, resinas, cargas, pigmentos, aditivos na indústria de cimento, adsorventes e preparações de corantes como uma alternativa aos produtos químicos à base de petróleo.
Os biopolímeros são utilizados em uma ampla gama de aplicações no mercado final, como químicos, baterias, ligantes industriais e construção civil. A vanilina (base biomassa florestal) será fornecida para empresas de aromas e fragrâncias, bem como para a indústria de alimentos e bebidas. Também  a biorrefinaria estará produzindo a celulose especial de alta pureza, principalmente para uso como matéria-prima na produção de éteres de celulose e acetato de celulose e ainda de fibras (celulose microfibrilada sustentável) para aplicações industriais. 
A biorrefinaria também vai trabalhar na produção de produtos químicos como o bioetanol de segunda geração (altamente sustentável de origem florestal e da madeira com as emissões de aproximadamente um décimo do etanol sintético) e intermediários químicos finos para agentes de contraste com  uma variedade de aplicações em setores como agricultura, construção civil e cimentos, produtos químicos, farmacêuticos e cosméticos, alimentos, baterias e biocombustíveis. 
Numa segunda fase a biorrefinaria vai desenvolver novos produtos energéticos utilizando as folhas e cascas de eucalipto  como substrato de matéria-prima para a produção de biogás, biometano, biofertilizantes, CO2 industrial, amônia e hidrogênio baixo carbono. Em particular, os resíduos florestais (folhas e cascas) são reconhecidos como matéria-prima atraente para biorrefinarias devido aos efeitos que podem ser obtidos ao mesmo tempo em que previnem a poluição ambiental.
Desenvolvemos uma série de testes de fermentação das folhas e cascas de eucalipto para explorar os melhores parâmetros de processo e características para a  produção de biogás e biometano. Os resultados mostraram que um pré-tratamento biológico e químico combinado melhorou efetivamente a produtividade de biogás e do biometano de folhas de eucalipto como substratos de fermentação. As folhas de eucalipto são abundantes e amplamente disponíveis, portanto, têm sido consideradas um substrato para fermentação anaeróbica. O pré-tratamento é uma solução promissora para melhorar a biodegradabilidade e atingir uma maior produção de biogás e biometano de materiais lignocelulósicos.  
A digestão anaeróbica (processo biológico que envolve a decomposição de matéria orgânica em condições anaeróbicas) decompõe esses resíduos em condições anaeróbicas para produzir biogás (componente mais valioso do biogás é o metano que determina seu conteúdo energético e pode representar entre 50% e 75% da composição do biogás), que pode ser transformado (melhoria do biogás) em biometano e utilizado como precursor para SAF (biometano produzido é liquefeito e utilizado para a descarbonização do transporte rodoviário de cargas de longa distância e do transporte marítimo) e um digestato como subproduto, comumente usado como fertilizante e amônia. Esse processo (codigestão) é vantajoso para o aproveitamento de biomassa úmida (folhas) e a redução das emissões de metano de resíduos florestais que ficam no campo (cascas). 
O biometano pode substituir diretamente o gás natural ou, de outra forma, servir como substituto de outros combustíveis fósseis, dependendo da aplicação final.  A vantagem de produzir biometano a partir dos resíduos florestais  é que ele pode ser usado nos setores de energia, construção e indústria e, portanto, pode gerar mais economia de custos para a sociedade. E ao mesmo tempo, ajudaria na descarbonização da aviação e do transporte marítimo que necessitam de combustíveis líquidos renováveis.
Isso significa que pode fazer sentido usar uma grande parte dos resíduos florestais disponíveis para produzir biocombustíveis para que possa ajudar a descarbonizar totalmente o transporte no Brasil, seja na forma de biometano, hidrogênio verde ou combustível líquido. Como o biometano produzido localmente reduz a necessidade de importação de gás natural, ele pode melhorar diretamente a independência e a segurança energética  e proteger contra a exposição à volatilidade dos preços do gás natural.
O biometano cresce rapidamente nos cenários da AIE. Ele permite que os países reduzam as emissões em alguns setores difíceis de reduzir, como a indústria pesada e o transporte de cargas. Também ajuda a tornar parte da infraestrutura de gás existente mais compatível com um futuro de baixas emissões, melhorando assim a relação custo-benefício e a segurança das transições energéticas em muitas partes do mundo.
O aproveitamento das folhas e das cascas de eucalipto como matéria-prima para a produção de biogás representa uma oportunidade para reduzir a demanda por combustíveis fósseis e a importação de eletricidade na matriz energética de áreas urbanas. O valor do biogás e do biometano é reforçado em cenários como o Cenário de Desenvolvimento Sustentável (EDS) da AIE, que atende integralmente às metas globais de combate às mudanças climáticas, melhoria da qualidade do ar e acesso à energia moderna.
Estamos também avaliando a possibilidade de utilização das folhas como uma matéria-prima significativa para a produção de hidrogênio devido ao seu alto teor de celulose, abundância e teor mínimo de enxofre. Essas características as tornam adequadas para diversas tecnologias de produção de hidrogênio, incluindo biohidrogênio e processos de reforma líquida derivados de biomassa, contribuindo para a produção sustentável de energia.  Uma estratégia é a reforma a vapor de metano, mais econômica e com alta capacidade de produção.
Bem como uma avaliação da fermentação anaeróbica por microrganismos pode produzir hidrogênio diretamente a partir de biomassa (extração florestal), oferecendo um método energeticamente eficiente que utiliza resíduos orgânicos para a produção de bioprodutos. 
No entanto, quando as folhas mortas (extração) são convertidas em fertilizantes naturais no solo, liberam gases de efeito estufa, como metano, dióxido de carbono e óxido nitroso. Se as folhas entrarem em cursos d'água, podem degradar a qualidade da água, prejudicar a vida aquática e obstruir a luz solar. As folhas na água requerem 200% mais oxigênio em comparação com as que estão em terra.
A utilização de biomassa, particularmente folhas da extração florestal de eucalipto, frequentemente reconhecidas como resíduos, é renovável e abundante. Essas folhas podem ser transformadas em gás hidrogênio (métodos sustentáveis e ecologicamente corretos).  
As vantagens do uso de folhas para a produção de hidrogênio, em comparação com outras fontes de biomassa renovável, incluem grande disponibilidade e sem valor comercial,  menor consumo de água, maior eficiência na geração de hidrogênio, versatilidade, menor consumo de energia e redução das emissões de gases de efeito estufa. Sua utilização pode reduzir o desperdício e melhorar os meios de subsistência rurais, contribuindo para a segurança energética geral. Vamos trabalhar com a fermentação anaeróbica seca de folhas da extração florestal, pois requer menos água em comparação com a fermentação anaeróbica úmida, tornando-se um processo mais sustentável e eficiente.
Os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU destacam o potencial do uso de folhas para a produção de hidrogênio. Acompanha o progresso global em direção ao ODS7, que visa garantir energia confiável, acessível, sustentável e moderna para todos. 
O hidrogênio verde (catalisador para a sustentabilidade ambiental, o crescimento econômico e o progresso social), uma fonte promissora de energia limpa, desempenha um papel vital na descarbonização e na obtenção de emissões líquidas zero até 2050 (produz energia limpa e contribui para a gestão eficiente de resíduos).
Segundo projeto de integração de duas tecnologias em desenvolvimento no Mato Grosso para a produção pela tecnologia de pirólise em Biocarbono (bio-óleo e gás sintético) alternativamente o Biochar (extrato pirolenhoso e vinagre de madeira) e numa segunda fase do hidrogênio verde e pela tecnologia de gaseificação.
A gaseificação de biomassa é uma integração de inúmeras etapas sobrepostas, o que impossibilita o controle e a otimização dessas diferentes etapas de forma distinta em um gaseificador de estágio único.  Uma estratégia de gaseificação atípica separa a pirólise e a gaseificação de biomassa em estágios separados com controle individual, que são então posteriormente integrados, ou seja , uma gaseificação em vários estágios. Ela evita a mistura de voláteis produzidos e biocarvão (biocarbono ou biochar). Assim temos uma maior pureza do gás de saída, taxa de transformação de biocarvão e eficiência, juntamente com baixos níveis de formação de alcatrão, podem ser alcançados ao empregar esta estratégia.
A pirólise é a decomposição térmica da biomassa que ocorre na ausência de oxigênio com faixas de temperatura de operação de 350 a 550 °C que podem chegar a até 700 °C. O processo de pirólise decompõe materiais orgânicos em misturas sólidas, líquidas e gasosas. Os produtos de pirólise são transportados para uma unidade central de gaseificação de biomassa, melhorando assim a densidade energética do vetor de energia transportado e, portanto, a economia da cadeia de suprimentos. A densidade energética é significativamente aumentada quando a biomassa é transformada em óleos pirolíticos ou biocarbono/biochar (aumento na densidade onde o cavacos de madeira é de 8 GJ m -3 e o bio-óleo e o biocarbono/biochar aumentam para 30 GJ m -3 e 26 GJ m -3 ). 
Desenvolvemos uma gaseificação multi estágio onde pirólise (aumento da quantidade de carbono orgânico no solo - método de sequestro de carbono) e a gaseificação são realizadas em zonas divididas dentro de um gaseificador. Isso permitiu a conversão de biomassa florestal em produtos utilizáveis em configurações operacionais otimizadas para cada etapa individual. O principal objetivo deste conceito foi obter um gás de síntese limpo (gás combustível para geração de calor) e de alta qualidade com baixo teor de alcatrão.
O biochar é conhecido por recircular o carbono orgânico de volta ao solo e auxiliar na adsorção iônica, evitando assim a lixiviação de nutrientes e minerais vitais para as águas subterrâneas.  Além disso, a capacidade de retenção de água é aprimorada quando o biochar é misturado a solos arenosos (alternativa neutra em carbono para a produção de fertilizante ecológico). O biochar pode ser queimado como fonte de energia, misturado com fertilizantes para remediação do solo ou usado como redutor para aplicações metalúrgicas (biocarbono), catalisadores ou adsorventes.
Na segunda fase estamos desenvolvendo um modelo de gaseificação integrada com reatores de deslocamento de água-gás e uma unidade de recuperação de produto para produção de hidrogênio. A gaseificação de biomassa é um tratamento térmico que resulta em alta produção de produtos gasosos. A reforma do vapor de hidrocarbonetos (oxidação parcial de resíduos e do vapor selecionada de compostos aromáticos e a gaseificação) para produzir uma mistura de H₂ e CO₂ (gás de síntese), seguida pela conversão por deslocamento de água-gás para produzir H₂ e CO₂. O gás hidrogênio será produzido pela gaseificação de vapor de resíduos celulósicos carbonizados. A energia necessária para o processo de carbonização pode ser minimizada por meio da economia parcial de energia do reator de gaseificação. 
A  biomassa (florestal e da madeira) pode ser considerada a melhor opção e tem o maior potencial, atendendo às necessidades energéticas para garantir o fornecimento de combustível zero carbono (produção de  hidrogênio de forma sustentável).  
A gaseificação da biomassa (florestal e da madeira)  oferece a rota mais rápida e econômica para a produção de hidrogênio renovável. O hidrogênio é um combustível limpo, sem emissões de CO2 , e pode ser facilmente utilizado em células de combustível para geração de eletricidade.  Além disso, o hidrogênio apresenta um alto rendimento energético de 122 kJ/g, 2,75 vezes maior que os combustíveis de hidrocarbonetos. 
O uso do hidrogênio como combustível para transporte e aplicações estacionárias está recebendo muita atenção favorável.   O gás hidrogênio está sendo explorado para uso em motores de combustão e veículos elétricos a célula de combustível e poderá ser utilizado em transporte de caminhões, aeronaves e navios.
Espera-se que a geração sustentável de biocombustíveis a partir de biomassa florestal residual seja uma parte importante da estratégia de gestão energética para este século.  A biomassa, em todas as suas formas, é atualmente considerada a quarta maior fonte primária de energia e um substituto viável, num futuro não muito distante, para aplicações atualmente dependentes de combustíveis fósseis.
Uma maneira promissora de reduzir o impacto da produção de biomassa nas florestas é a aplicação plena dos princípios da (bio)economia circular: o uso circular de madeira e produtos de madeira e a priorização do uso de resíduos florestais dentro de certos parâmetros são de vital importância na busca de uma transição energética zero carbono.
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Celso Oliveira
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