Energia da Biomassa e Biocombustíveis

Cód.: EME10990L

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia Eletrotécnica, Engenharia Mecânica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

7. Energias renováveis e acessíveis - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.

9. Indústria, inovação e infraestruturas - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.

11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.

12. Produção e consumo sustentáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.

13. Ação climática - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos (*).

Objetivos de Aprendizagem

O principal objetivo da unidade curricular (UC) é dotar os alunos de conhecimentos sobre a conversão de biomassa sólida, líquida e gasosa em energia e biocombustíveis. No final da UC, o aluno deverá:
a) Compreender a importância da bioenergia e da valorização de resíduos;
b) Saber caracterizar a biomassa do ponto de vista energético e calcular o seu potencial energético;
c) Conhecer os principais processos de conversão de biomassa em energia térmica, elétrica e biocombustíveis;
d) Saber fazer balanços mássicos e energéticos em sistemas a biomassa;
e) Saber fazer cálculos envolvendo máquinas térmicas;
f) Conhecer a legislação, as implicações fiscais e os aspetos ambientais relacionados com a conversão da biomassa em biocombustíveis e bioenergia;
g) Utilizar software para o dimensionamento de sistemas a biomassa.

O aluno desenvolverá as seguintes competências:
h) Comunicação oral e escrita;
i) Autonomia;
j) Pensamento crítico;
k) Criatividade;
l) Trabalho em equipa.

Conteúdos Programáticos

1. Enquadramento da bioenergia em Portugal e Mundo. Estatísticas. Estratégias.
2. Biomassa como fonte energética: Conceito de bioenergia. Fontes e distribuição de biomassa. Propriedades da biomassa. Potencial energético da biomassa virgem e residual. Processos de conversão. Usos da bioenergia e biocombustíveis.
3. Maneio e tratamento de efluentes e resíduos agropecuários e industriais: Caracterização e volumes de produção. Sistemas de recolha e armazenamento. Tratamento e valorização.
4. Pré-tratamento: Separação. Desidratação e secagem. Redução de tamanho. Densificação. Torrefação. Processos químicos e físico-químicos. Processos biológicos.
5. Produção de biocombustíveis: Produção de bioetanol, biometanol, biodiesel e biogás.
6. Produção de energia térmica a partir da biomassa: Combustão, gasificação e pirólise.
7. Produção de eletricidade a partir da biomassa: Ciclos de Rankine, Brayton, Otto, Diesel, misto e combinado. Cogeração.
8. Legislação aplicada ao setor da biomassa.

Métodos de Ensino

O ensino e a aprendizagem são baseados em aulas teóricas e teórico-práticas. Nas aulas teóricas apresentam-se os diversos conteúdos programáticos com o auxílio de recursos audiovisuais e software apropriado, conferindo maior dinamismo às sessões. As aulas teórico-práticas são voltadas para a apresentação e discussão dos trabalhos dos alunos e a resolução de problemas, ilustrando exemplos práticos dos diversos temas trabalhados, sempre com o devido enquadramento teórico.
As metodologias de ensino e de aprendizagem desta UC incluem atividades diversificadas para promover a aprendizagem dos alunos, tais como:
- Desenvolvimento de projetos (aprendizagem baseada em problemas);
- Utilização de software para projeto de sistemas energéticos;
- Comunicação oral (apresentação de trabalhos, discussão e argumentação);
- Discussões que estimulam o pensamento crítico;
- Trabalho autónomo, individual ou em grupo;
- Visitas de estudo e apresentações por especialistas, sempre que possível.

Avaliação

A avaliação é composta pelos seguintes componentes:
- Participação em palestras, visitas de estudo e discussões em sala de aula de temas propostos, com elaboração de relatório escrito [D];
- Trabalho escrito sobre um tema específico a apresentar em sala de aula [R];
- Trabalho de projeto com apresentação de relatório técnico [P].
- Testes de avaliação de conhecimentos [T1, T2] ou exame final [E].

Se o aluno optar pelo regime de avaliação contínua, a nota final [NF] será calculada da seguinte forma:
NF = 0,10 x D + 0,20 x R + 0,20 x P + 0,15 x T1 + 0,35 x T2

Se o aluno optar pelo regime de avaliação final, a nota final [NF] será calculada da seguinte forma:
NF = 0,10 x D + 0,20 x R + 0,20 x P + 0,50 x E

Notas mínimas:
- Para T1, T2 e E: 7,5/20
- Para D, R e P: 10/20

Bibliografia

[1] A. C. Gonçalves, I. Malico, I., eds. (2024). Forest Bioenergy. From wood production to Energy use. Book series: Green Energy and Technology. Springer, Cham.
[2] Y. A. Çengel, M. A. Boles (2014). Thermodynamics: an Engineering Approach. McGraw-Hill.
[3] V. Strezov, T. J. Evans, eds. (2014). Biomass Processing Technologies. CRC Press.
[4] R. C. Brown, ed. (2011). Thermochemical Processing of Biomass. Conversion into fuels, chemicals and Power. Wiley.
[5] S. van Loo, J. Koppejan (2012). The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. Earthscan.
[6] A. Demirbas (2008). Biodiesel. Springer.
[7] S. A. Weeks (1998). Guideline for manure and management from barn to storage. N.R.A.E.S., Ithaca.
[8] M. J. Cunha, F. Casau, R. Amaro, A. Oliveira (2005). Tecnologias limpas em agro-pecuária. Sociedade Portuguesa de Inovação.
[9] M. S. Gonçalves (2005). Gestão de resíduos orgânicos. Sociedade Portuguesa de Inovação.
[10] Legislação diversa/Various pieces of legislation.