__MAIN_TEXT__
feature-image

Page 1

Vol. 06 - Nยบ 47 - Jan/Fev 2020

ISSN-2525-7129

www.revistabiomassabr.com


Índice

Expediente

www.revistabiomassabr.com EDIÇÃO Grupo FRG Mídias & Eventos JORNALISTA RESPONSÁVEL Thayssen Ackler Bahls MTB 9276/PR DIREÇÃO COMERCIAL Tiago Fraga COMERCIAL Cláudio F. Oliveira CHEFE DE EDIÇÃO Dra. Suani Teixeira Coelho CONSELHO EDITORIAL Javier Escobar ― USP, Cássia Carneiro ― UFV, Fernando Santos ― UERS, José Dilcio Rocha ― EMBRAPA, Dimas Agostinho ― UFPR, Luziene Dantas ― UFRN, Alessandro Sanches ― USP, Horta Nogueira ― UNIFEI, Luiz A B Cortez ― Unicamp, Manoel Nogueira ― UFPA, Vanessa Pécora ― USP SUPERVISÃO Eliane T. Souza, Cristina Cardoso REVISÃO Maria Cristina Cardoso DISTRIBUIÇÃO Carlos Alberto Castilhos REDES SOCIAIS Matheus Vasques (WEB CONECTE) EDIÇÃO DE ARTE E PRODUÇÃO Gastão Neto - www.vorusdesign.com.br COLABORADORES Jackson E. S. Stein, Andersson D. Steffler, Eduardo Canepelle, Darlan W. da Silva, Marciel R. Arantes, Lima, Zanoni, Sá, Guilherme H. P. Santos, Tatiana R. da S. Baumgartner, Geovanny B. Besinela, Daniella M. de Souza, Ana P. B. Viana, Ricielly E. Rosseto, Reginaldo F. Santos, Flávio Gurgacz, Fernando Kaiser, Fernando L. da C. Balena, Doglas Bassegio, Camila F. Dias, Jessyca Fernades, Renata C. da Silva, Wendel M. F. L. dos Santo, Raquel Marchesan DISTRIBUIÇÃO DIRIGIDA Empresas, associações, câmaras e federações de indústrias, universidades, assinantes, feiras e eventos dos setores de biomassa, agronegócio, cana-de-açúcar, florestal, biocombustíveis, setor sucroenergético e meio ambiente.eventos do setor de energia solar, energias renováveis, construção sustentável e meio ambiente. VERSÕES:

TIRAGEM:

PUBLICAÇÃO:

Impressa / eletrônica

5.000

Bimestral

04 Potencial de produção de biomassa e etanol celulósico

08 Avaliação de um secador solar para secagem de resíduos de pupunha

20

Crescimento e produtividade de cártamo

24 Caracterização energética do carvão

PARA REPRODUÇÃO PARCIAL OU COMPLETA DAS INFORMAÇÕES DA REVISTA BIOMASSABR É OBRIGATÓRIO A CITAÇÃO DA FONTE.

CONTATO: Curitiba - PR - Brasil +55 (41) 3225.6693 - (41) 3222.6661 E-MAIL: contato@grupofrg.com.br A Revista Brasileira de Biomassa e Energia é uma publicação do OS ARTIGOS E MATÉRIAS ASSINADOS POR COLUNISTAS E OU COLABORADORES, NÃO CORRESPONDEM A OPINIÃO DA REVISTA BIOMASSABR, SENDO DE INTEIRA RESPONSABILIDADE DO AUTOR.

Revista Biomassa BR

3


Artigo

POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE BIOMASSA E ETANOL CELULÓSICO A PARTIR DE PLANTAS DE COBERTURA DO SOLO Jackson Eduardo Schmitt Stein1, Andersson Daniel Steffler², Eduardo Canepelle2, Darlan Weber da Silva2, Marciel Redin3 1

Aluno Curso Agronomia Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UERGS), jackson.s.stein@hotmail.com 2 Aluno Curso Agronomia Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UERGS), 3 Professor orientador de Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UERGS).

RESUMO O petróleo, recurso natural não renovável, é atualmente uma das principais fontes energéticas mundiais. Pesquisas por fontes renováveis e sustentáveis de produção energética, são evidentes. Deste modo, surge a utilização de plantas de cobertura do solo de duplo propósito, que não só atendam a prática de proteção do solo, mas também possam ser utilizadas em biorrefinarias para a produção de bioenergia. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de biomassa de diferentes plantas de cobertura do solo de estação primavera/verão, e posteriormente, realizar uma análise literária da viabilidade do uso destas cultivares para a produção de energia em biorrefinarias. As plantas de cobertura de solo foram conduzidas em delineamento de blocos ao acaso com 6 tratamentos e 3 repetições; Canavalia einsiformis, Cajanus cajan, Crotalaria spectabilis, Penisetum glaucum, Crotalaria juncea, e P. glaucum + C. juncea. As espécies foram semeadas manualmente, em condições naturais de clima e solo, sem controle de pragas e doenças. A determinação de biomassa foi realiza no pleno florescimento das espécies. A análise da viabilidade do uso das cultivares para a produção de energia em biorrefinarias foi feita através de uma análise literária disponível, utilizando modelos teóricos de produção de etanol. A produtividade de biomassa seca foi maior no consórcio entre P. glaucum + C. juncea, produzindo 13.872 kg/ha, as espécies de C. juncea, P. glaucum e C. cajan produziram respectivamente, 13.113 kg/ha, 8402 kg/ha e 7573 kg/ha e, não diferiram estatisticamente. A avaliação da produção teórica de etanol celulósico foi maior no tratamento com as espécies de Crotalaria juncea + Penisetum glaucum, rendendo 1.804 litros de etanol/ha. A utilização de algumas destas espécies pode ser potencialmente relevante em biorrefinarias para a produção de energia. Palavras-chave. Energia, Bioenergia, Biorrefinaria, Sustentabilidade.

N

os últimos anos a população brasileira está em crescimento, juntamente com o consumo energético aliado a renda per capita (EPE, 2017). Atualmente, o petróleo destaca-se como a principal fonte energética mundial, no entanto, é considerado um recurso não renovável e por este motivo surge novas pesquisas com objetivo de descoberta de fontes renováveis e sustentáveis de produção energética. Existe um número crescente de trabalhos relacionados a utilização de tecnologias já existentes em equipamentos de refinarias de petróleo, para a possível conversão e utilização nas chamadas biorrefinarias (Pervaiz & Correa, 2009) que serão usadas na produção de combustíveis, energia e produtos químicos basebio e, utilizam biomassa vegetal ou animal para a produção de energia. 4

Revista Biomassa BR

Neste sentido, os sistemas agrários buscam cada vez mais utilizar os recursos disponíveis (água, luz solar e nutrientes) com eficácia e agregar os 3 pilares da sustentabilidade, socialmente justo, economicamente viável e ecologicamente correto (Sontag et al., 2016). A produção de plantas alternativas, conhecidas como plantas de cobertura de solo (palhada), são escolhidas por características peculiares como a grande produção de biomassa, rusticidade as adversidades edafoclimáticas (Ferreira, 2018), e também as suas características físico-químicas que compõe sua biomassa vegetal (Redin, 2010). Além disso, buscam-se plantas que possam ser utilizadas no período de entressafra. No entanto poucas pesquisas dentro da região Celeiro no Rio Grande do Sul remetem a utilização de plantas de cobertura do solo de duplo propósito,

ou seja, que não só atendam a produção de cobertura do solo e seus múltiplos benefícios na agricultura, mas também possam ser utilizadas em biorrefinarias para a produção de bioenergia. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a produção de biomassa de diferentes plantas de cobertura do solo de estação primavera/verão, e posteriormente realizar, incluindo uma revisão literária, uma projeção do rendimento de etanol em biorrefinarias. Material e Métodos O experimento foi realizado em condições de campo na estação de primavera/verão de 2018 no município de Bom Progresso – RS, na área experimental da Escola Técnica Estadual Celeiro (ETEC). O solo da área experimental é caracterizado como


Artigo

Latossolo Vermelho Distrófico típico (EMBRAPA, 2013). O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com seis tratamentos e três repetições: feijão de porco (Canavalia einsiformis), guandu anão (Cajanus cajan), crotalária espectabilis (Crotalaria spectabilis), milheto (Penisetum glaucum), crotalária juncea (Crotalaria juncea), e milheto (P. glaucum) + crotalária juncea (C. juncea). As espécies foram semeadas manualmente, em condições naturais de clima e solo, sem controle de pragas e doenças. As plantas de crescimento espontâneo foram controladas com capinas manuais (quinzenais). A determinação de biomassa aérea das plantas foi realiza no pleno florescimento das espécies. Para tal, foram cortados dois segmentos de linhas centrais de 50 cm cada. No consórcio entre milheto e crotalária juncea, foi realizada a separação do material de cada uma das cultivares para análise individual de suas respectivas biomassas. As amostras coletadas foram colocadas em estufa a 65ºC até atingirem peso constante. Os resultados obtidos foram submetidos a análise de variância (Anova) os tratamentos que apresentaram diferença estatística foram submetidos ao teste Tukey a 5%. A análise da viabilidade do uso das cultivares para a produção de energia em biorrefinarias foi feita através dos resultados encontrados neste trabalho em consonância aos da literatura. Para calcular a rentabilidade em litros de etanol produzidos por hectare foi utilizado o modelo proposto por Santos (2012), adotando os seguintes rendimentos: hidrólise: 1,11 g/g, fermentação: 0,51 g/g e densidade do Etanol: 0,79. Foram realizadas as conversões da produtividade dos compostos celulósicos encontradas na literatura para uma mensuração teórica da produtividade de etanol em litros por hectare (L/ha).

Seguido dos melhores desempenhos em produção de biomassa seca, as espécies de crotalária juncea, milheto e feijão de porco produziram respectivamente, 13113,50 kg/ha, 8402,04 kg/ha e 7573,21 kg/ha e, não diferiram estatisticamente (Tabela 1). As menores produções de biomassa foram das espécies de feijão de porco, guandu anão e crotalária espectabilis, que produziram respectivamente 7573,21 kg/ha, 6160,64 kg/ha e 2078,94 kg/ha, não houve diferença estatística no entanto a menor média foi encontrada no tratamento com crotalária espectabilis (Tabela 1).

época do estudo em relação as perspectivas futuras, os anos de 1960 a 1980 foram caracterizados pelo início da indústria da celulose no Brasil (Silva et al., 2014), que remetem a utilização da espécie referida somente para a produção de celulose/papel, são raros os estudos que remetam a quantificação química da biomassa das espécies estudadas com o propósito de sua devida utilização em biorrefinarias.

O trabalho de Carvalho et al. (2010), realizou uma análise dos teores médios de hemicelulose, celulose e lignina em diferentes espécies de plantas de cobertura, encontrando uma No início dos anos 1960 até os produção de 3,14 t/ha de biomassa meados dos anos 1990 a crotalária seca em crotalária juncea, equivalente juncea era utilizada para a produção a 18,57% de celulose (tabela 2). de celulose na indústria do papel, Além disso, considerando o renelencada pelos trabalhos de Medina et al. (1961) e, Azzini et al. (1981). O dimento da biomassa seca em floração resultado destes estudos foi de que a encontrada nas espécies de Crotalaria produção de fibras de crotalária jun- juncea e Penisetum glaucum avaliacea pode chegar a 3t/ha rendendo até das neste trabalho em comparação as 60% desta massa em celulose e, o po- mesmas espécies avaliadas no estudo tencial produtivo na indústria é redu- de Carvalho et al. (2010), (tabela 2), zido quando estas plantas são cultiva- é possível notar um aumento signifidas num período de permanência no cativo da biomassa seca em floração campo menor que 90 dias. Os valores de C. juncea e P. glaucum de 317% e encontrados referentes a estas pesqui- 28%, respectivamente. O rendimensas estão sujeitos ao ano da pesquisa to de um modelo teórico da produe condições edafoclimáticas do local ção de etanol celulósico foi descrito e tipo de solo. Neste sentido, é im- no trabalho de Santos (2012) e, pode portante analisar as características da ser utilizado neste trabalho remeten-

Resultados e discussão A produtividade de biomassa seca foi estatisticamente maior no tratamento consorciado entre milheto e crotalária juncea chegando na produção total de 13872 kg/ha, 57% deste peso equivale a cultura do milheto, os outros 43% são da cultura da crotalária juncea (Tabela 1). Revista Biomassa BR

5


Artigo

S0006-87051961000100026. NASCIMENTO, Claudio Augusto Oller; MORO, Lincoln Fernando Lautenschlager. Petróleo: energia do presente, matéria-prima do futuro? May 2011. Rev. USP, São Paulo, n. 89. Disponível em <http://rusp.scielo.br/scielo.php ?script=sci_arttext&pid=S0103-99892011000200007& l n g = e n & n r m = i s o > . Acesso em: 29 abril. 2019. do as informações encontradas sobre a produtividade de biomassa seca de crotalária juncea e milheto no rendimento de etanol celulósico, descritos na tabela 3. O maior rendimento de etanol celulósico foi encontrado no consórcio entre milheto e crotalária juncea, com o valor de 1.804 litros de etanol/ha, supõe-se que esta produção esteja relacionada com a maior produtividade de biomassa encontrada no consórcio, considerando que as cultivares podem ser utilizadas na estação primavera-verão no período de entressafra são alternativas a ser utilizadas como fonte de renda extra aos produtores. Conclusões O consórcio de Crotalaria juncea + Penisetum glaucum apresenta maior produção de biomassa seca da parte aérea, equivalente a 13872,00 kg/ha. A biomassa da parte aérea de Crotalaria juncea + Penisetum glaucum apresenta, entre as espécies estudadas, o maior potencial teórico de produção de etanol celulósico, 1804,00 litros de etanol/ha. Referências Bibliográficas AZZINI, Anísio; SALGADO, Antonio Luiz de Barros; TEIXEIRA, João Paulo F. Curva de maturação da Crotalaria juncea L. em função da densidade básica do caule. Bragantia, Campinas, 1981 v. 40, n. 1, p. 1-10. Disponível em: <http://www. scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0006-87051981000100001 &lng=en&nrm=iso>. Acessado em 22 abr. 2019. CARVALHO, A. M.; DANTAS, R. 6

Revista Biomassa BR

A.; COELHO, M. C.; LIMA, W. M.; SOUZA, J. P. S. P.; FONSECA, O. P. & GUIMARÃES JÚNIOR, R. 2010. Teores de hemiceluloses, celulose e lignina em plantas de cobertura com potencial para sistema plantio direto no Cerrado. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados. 15 p - Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento. EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. 2013 Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 3.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Produção de Informação. 353p.

PERVAIZ, Muhammad; CORREA, Carlos A. Biorefinaria: desenvolvimento de plataformas químicas através de tecnologias integradas de biomassa. Polímeros, 2009. São Carlos, v. 19, n. 1, p. E9-E11, Disponível em: <http://www.scielo. br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282009000100005 & l n g = e n & n r m = i s o > . Acesso em: 22 abr. 2019.

REDIN, Marciel., COMPOSIÇÃO BIOQUÍMICA E DECOMPOSIÇÃO DA PARTE AÉREA E RAÍZES DE CULTURAS COMERCIAIS E PLANTAS DE COBERTURA DE SOLO, FERREIRA, Paula Santos. Plantas de 2010. Universidade Federal De Santa cobertura no controle de Meloido- Maria Centro De Ciências Rurais Progyne incognita e Meloidogyne javani- grama De Pós-Graduação em ciência ca. 2018. 56 f. Dissertação (Mestra- do solo. Dissertação de Mestrado. do em Agronomia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, SANTOS, Fernando A. et al. Po2018. Disponível em: http://dx.doi. tencial da palha de cana-de-açúorg/10.14393/ufu.di.2018.777. Acesso car para produção de etanol. Quím. Nova, São Paulo, v. 35, n. em: 17 Mai, 2019. 5, p. 1004-1010, 2012. Disponível <http://www.scielo.br/scielo. FIGUEIREDO, E. A. P. de; SOA- em: RES, J. P. Sistemas orgânicos de pro- php?script=sci_arttext&pid=S0100dução animal: dimensões técnicas e 40422012000500025&lng=en&nreconômicas. In: REUNIÃO ANUAL m=iso>. Acessado em 30 abr. 2019. DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA, 49., 2012, Brasília, DF. SILVA, Carlos, A.F., BUENO, JefferAnais eletrônicos... Brasília, DF: SBZ, son, M., NEVES, Manoel, R.. A IN2012. 31 p. Disponível em: . Acesso DÚSTRIA DE CELULOSE E PAPEL NO BRASIL., 2014 – Guia ABTCP. em: 22 Abr. 2019. Disponível em: http://www.eucalypMEDINA, Júlio César; CIARA- tus.com.br/artigos/2015_ABTCP_PaMELLO, Dirceu; PETINELLI, Ar- norama_Setorial.pdf Acesso em: 22 mando. Resultados experimentais abr. 2019. com a cultura da Crotalaria juncea L. L., como planta produtora de ce- SONTAG, A. G.; DA SILVA, E.; HOlulose para papel. Bragantia, Campi- FER, E. - ANÁLISE DA SUSTENnas, 1961 v. 20, n. unico, p. 659-668, TABILIDADE NO MEIO RURAL: Disponível em: <http://www.scielo. ESTUDOS PUBLICADOS NO BRAbr/scielo.php?script=sci_arttext&pi- SIL DE 2005 A 2014. Revista de Gesd=S0006-87051961000100026& tão Social e Ambiental; São Paulo lng=en&nrm=iso>. Acessado em: 25 Vol. 10, Ed. 2, (May-Aug 2016): pg abr. 2019. http://dx.doi.org/10.1590/ 70-86.


Revista Biomassa BR

7


Artigo

Avaliação de um secador solar para secagem de resíduos de pupunha Arantes, M. S. T.¹, Lima, E. A.², Zanoni, P. R. S.², Sá, F. P.³ ¹ Estagiário Embrapa Florestas e discente de Engenharia Química UFPR, matheussamponi@ufpr.br ² Pesquisador Embrapa Florestas ³ Pós-Doutoranda Embrapa Florestas

RESUMO A bainha da pupunha proveniente das indústrias de produção de palmito apresenta um alto teor de umidade, em torno de 85 %. A secagem deste material pode ser realizada utilizando secadores solar, visando o gerenciamento deste resíduo e possibilitando a sua aplicação em diversas áreas, inclusive para a geração de energia. Neste trabalho, a eficiência de um secador solar passivo foi avaliada na secagem do resíduo da pupunha in natura, fazendo-se um acompanhamento das condições meteorológicas, de umidade relativa do ar e temperatura da câmara de secagem e das condições de umidade em base úmida das bainhas ao longo do tempo de operação. Após 38 dias de experimento, a umidade da bainha de pupunha chegou a 22 %, com uma redução volumétrica de 1,7 m³ para 0,8 m³, apresentando um bom rendimento do secador. Palavras-chave. Secagem, Aproveitamento de resíduos, Biomassa.

A secagem é uma operação unitária que consiste na remoção da umidade presente em uma amostra e é realizada em diversos segmentos da indústria, no preparo de reagentes ou até mesmo no refino de produtos. Dentre os diversos tipos de secadores, destaca-se o secador solar, devido a grande economia de energia que se tem, uma vez que o gasto energético da secagem representa em torno de 10 a 15 % do gasto total em indústrias (HAGE, 2018). Tem-se, também, uma vantagem econômica na aquisição de secadores solar; uma economia de 92 % pode ser atingida comparando com secadores convencionais de mesmo volume (EMBRAPA AMAZÔNIA ORIENTAL, 2008).

utilizado para secagem de frutas e de tir da junção das duas características biomassas em geral, como resíduos de (AYUA, 2017; SHARMA, 2009). agroindústria. O presente trabalho tem como Na agroindústria de palmito, 70 objetivo a avaliação de um secador so% da biomassa colhida no campo tor- lar passivo misto na secagem da baina-se resíduo e não apresenta um uso nha externa de pupunha. consolidado. A secagem destes resíduMaterial e Métodos os se faz interessante, então, uma vez que o consumo de palmito pupunha O experimento foi realizado utitem crescido (SANTOS). Os resíduos gerados nas agroindústrias são dividi- lizando amostras de bainha externa dos em três partes: bainha de prote- de pupunha, obtida in natura em uma ção externa, bainha interna e a parte agroindústria de médio porte em Anbasal, que são todas descartadas, mas tonina, PR, que gera em torno de 3 topoderiam ser aproveitadas para várias neladas de resíduo por dia. aplicações, inclusive para geração de Primeiramente foi realizada a caenergia dentro da própria indústria, substituindo combustíveis fósseis no racterização da secagem do material aquecimento de água, uma vez que quanto a sua umidade livre. Cinco apresentam um bom poder calorífico, bainhas foram amostradas e alocadas promovendo uma queima mais eco- em uma estufa (FANEM 315 SE, Bralogicamente sustentável (NISHIGU- sil) a 110 °C. Foi realizada a pesagem CHI, 2016). Para tanto, deve-se secar das amostras a cada hora utilizando a biomassa, de modo a aumentar o uma balança digital (AAKER P6MT, Brasil), até massa constante. rendimento da queima.

Para se analisar a viabilidade de um secador solar, dois fatores a serem levados em consideração são o tipo de material que passará pelo procesDiversos modelos de secador so, que pode ser caracterizado quanto ao seu comportamento na etapa de solar são encontrados na literatura, secagem, e o carregamento do equipa- separados de acordo com o seu funcionamento quanto à exposição solar mento (HAGE, 2018). (secadores direto, indireto e misto) Além da aplicação para insumos e a sua operação (secadores ativo e industriais, o secador solar pode ser passivo), sendo classificados a par8

Revista Biomassa BR

A umidade em base úmida foi calculada para cada ponto e, para a determinação das características do sólido, calculou-se a taxa de variação da massa da amostra em função do tempo, obtendo-se o gráfico da taxa ao longo da umidade da amostra, que


Revista Biomassa BR

9


Artigo

foi comparado com curvas características de secagem de material disponíveis na literatura.

Figura 2. Comportamento da taxa de secagem da haste de pupunha ao longo da umidade da amostra a temperatura constante.

Uma vez caracterizado o material, o secador solar foi alimentado com uma batelada de 1,7 m³ de bainha de pupunha, que corresponde a 351 kg. O secador utilizado no experimento é mostrado na Figura 1, modelo adaptado a partir do proposto por EMBRAPA, 2008. Foram utilizadas três bandejas de secagem, de modo que o material a ser secado fosse separado em andares, para evitar o empacotamento do material e melhorar a circulação do ar. A disposição do material no interior do secador foi realizada com 4 camadas de bainha em direção perpendicular para cada bandeja do secador mantendo um espaço entre cada bainha de modo a facilitar a passagem de ar.

Fonte: Arantes, 2019.

acompanhar as condições de temperatura e umidade relativa do ar no interior da câmara de secagem e os dados meteorológicos foram obtidos a partir da base de dados do INMET Para o acompanhamento do expe- para a estação de Colombo, Paraná. rimento, amostras selecionadas foram Por fim, foram medidas as alturas identificadas e pesadas diariamente e logo retornadas aos lugares fixos de das bandejas para cálculo da redução onde eram retiradas, até que a taxa de volume e o material seco foi retirade variação da massa das amostras ao do do secador. longo do tempo fosse nula. Foi realiResultados e Discussão zada, então, a secagem total das amostras na estufa a 110 °C para o cálculo A partir da Figura 2, pode-se obde umidade. servar as características de secagem Um aquisitor de dados (MINIPA da pupunha. Pode-se separar o gráfico ezTemp-10, Brasil) foi utilizado para obtido em 4 fases: I) o início da secaFigura 1. Secador solar utilizado no experimento.

Fonte: Arantes, 2019.

10 Revista Biomassa BR

gem, que tem uma taxa intermediária devido ao fato de a amostra estar perdendo água, mas ainda não atingir o equilíbrio térmico com o ar; II) o período de taxa constante de secagem, com maior velocidade de perda de massa; III) a 1ª fase de taxa decrescente, mais acentuada; IV) a 2ª fase de taxa decrescente, com uma característica mais suave. Analisando as fases obtidas, pode-se observar que a capa da pupunha segue uma curva típica de velocidade de secagem de sólido higroscópico, como já esperado, uma vez que é um material orgânico com bastante afinidade com água e alto índice de umidade in natura. Na Figura 3, pode-se observar a curva de secagem das amostras no secador solar ao longo do tempo. Pode-se observar que a curva de secagem pode ser dividida em 4 fases: I) primeira fase de decréscimo pouco acentuado linear, entre os dias 0 e 4; II) fase constante, que ocorre entre os dias 4 e 8; III) segunda fase de decréscimo linear, mais acentuado, entre os dias 8 e 30; IV) fase de decréscimo exponencial, entre os dias 30 e 38. Ao analisar as Figuras 2 e 3, observa-se que secagem da bainha da pupunha segue o comportamento esperado, com exceção da fase II. A fase I representa a secagem moderada no início, quando o sólido úmido ainda não atingiu o equilíbrio térmico com o ar; na fase III, tem-se o período de


Revista Biomassa BR

11


Artigo Figura 2. Comportamento da taxa de secagem da haste de pupunha ao longo da umidade da amostra a temperatura constante.

Fonte: Arantes, 2019.

ser utilizada em diversas outras aplicações, como na produção de energia. Além disso, pôde-se observar a atratividade da aplicação da secagem solar com a economia em energia elétrica na secagem do material, o baixo custo de materiais para a construção do equipamento e as condições de secagem obtidas. Em 38 dias de secagem, o teor médio de umidade em base úmida da amostra de massa inicial de 351 kg de bainha externa de pupunha caiu de 85 % para 22 %. Para se diminuir o tempo de secagem, pode-se realizar uma menor batelada, de modo a se evitar a saturação do ar ou, ainda, instalar equipamentos que aumentem o fluxo de ar, como ventiladores ou exaustores elétricos.

uma redução de 53 % do volume iniReferências Bibliográficas cial. A massa de amostras retiradas do secador solar foi de 66 kg de bainha, obtendo-se uma redução de 81 % de AYUA, E. et. al. (2017). Comparison of a mixed modes solar dryer to a dimassa da batelada. rect mode solar dryer for African indigenous vegetable and chili processing. Conclusões Journal of Food Processing and PreserA partir dos dados de umidade O aproveitamento dos resíduos vation. V. 41. relativa do ar obtidos com o aquisitor de dados, mostrados na Figura 4, das agroindústrias produtoras de palpode-se observar que, entre os dias 4 mito pupunha se mostrou de grande EMBRAPA AMAZÔNIA ORIENTAL e 8, o ar na câmara de secagem esta- importância a partir deste trabalho, (2008). Secador solar para produtos va saturado, com a umidade relativa devido a dois fatores principais: pri- agroflorestais. Belém. Folheto, 4 p. atingindo 100 % em alguns períodos meiramente, a alta quantidade de resído dia, o que explica a fase II, de umi- duos sólidos gerados neste segmento HAGE, H. et. al. (2018). An investidade constante, da curva de secagem de indústria, uma vez que observou- gation on solar drying: A review with -se que o palmito comercializado re- economic and environmental assessda Figura 3. presenta apenas 30 % do volume que é ment. Energy. V. 157, pp. 815-829. O volume final de bainha de pu- colhido no campo, enquanto o restanpunha no secador após o tempo de te é descartado; além disso, o desper- NISHIGUCHI, S. E TABATA, T. secagem foi de 0,8 m³, representando dício da biomassa rejeitada, que pode (2016). Assessment of social, economic, and environmental aspects of Figura 3. Umidade relativa média das amostras ao longo do tempo de operação. woody biomass energy utilization: Direct burning and wood pellets. Renewable and Sustainable Energy Reviews. V. 57, pp. 1279-1286. taxa de secagem constante, com maior velocidade de secagem; a fase IV mostra o decaimento da velocidade de perda de água até atingir o estado de equilíbrio de umidade entre a amostra e o ar.

SANTOS, A. F., RODRIGUES, A. E JÚNIOR, J. F. P. Estatísticas de Produção. AGEITEC – Agência Embrapa de Informação Tecnológica. Disponível em http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/pupunha/arvore/CONT000h31l5ka102wx7ha06keammg0wu4ov.html. Acesso em 20/05/2019.

Fonte: Arantes, 2019.

12 Revista Biomassa BR

SHARMA, A., CHEN, C. R. E LAN, N. V. (2009). Solar-energy drying systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. V. 13, pp. 11851210.


Produção de biomassa em cultivos alternativos de chlorella sp. Utilizando resíduo líquido de fecularias suplementado com bicarbonato de sódio

Guilherme Henrique Porfírio Santos, Tatiana Rodrigues da Silva Baumgartner, Geovanny Broetto Besinela, Daniella Mariz de Souza, Ana Paula Becker Viana 1, 2, 5 Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Campus Toledo, 1 - guiporfirio27@gmail.com 3, 4 Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Campus Cascavel

RESUMO A produção da fécula gera um resíduo líquido com elevado potencial poluidor e sua reintrodução em outros processos produtivos pode ser apresentado como uma alternativa a mitigação dos possíveis impactos gerados nesse processo produtivo. A sua utilização na produção de microalgas pode ser apresentada como uma alternativa promissora quando se visa a produção de biomassa, desta forma, o trabalho buscou avaliar a capacidade de cultivo de microalgas do genêro chlorella sp. em meios alternativos com variação primeiramente de duas diferentes cepas (PPEQ-02 e BMAK7) sob condições de cultivo mixotrófica e heterotrófica, seguidas de um segundo cultivo realizado com o melhor resultado da primeira fase do estudo, no caso o cultivo com a cepa PPEQ-02 sob condição de cultivo mixotrófica. Para isto, foi realizada a variação da concentração de efluente (7-26%) suplementada com a variação de bicarbonato de sódio (0,1 – 15 g.L-1), onde os melhores resultados (820 mg.L-1) biomassa seca foram obtidos ao final do cultivo para as condições com maiores índices de bicarbonato de sódio (12,8 e 15 g.L-1). A variável concentração de efluente da indústria da fecularia não influenciou estatisticamente a resposta. Palavras-chave. Microalgas. Produtividade. Reutilização.

A

O resíduo líquido advindo do processo produtivo possui uma caracterização físico-química diversificada, pois sua composição vária de acordo com as operações unitárias existentes na fábrica processadora e das características genéticas da mandioca. Mas unanimemente, o descarte final inadequado deste efluente causa impactos ambientais negativos, tais como: eutrofização de corpos hídricos; a intoxicação dos seres vivos pelo contato com cianeto ou ácido cianídrico; a redução dos níveis de oxigênio dissolvido e aumento da carga orgânica Durante a produção da fécula é na água; aumento dos níveis de nitragerado um resíduo líquido, conhe- tos das águas subterrâneas (MATOS, cido também como manipueira que 2011; SPERLING et al., 2009). possui aspecto leitoso e cor amareloUma alternativa para a destina-clara. Estudos demonstram a geração de aproximadamente 2.000 litros de ção correta deste efluente é sua reuefluente por tonelada de fécula pro- tilização em outro processo produtiduzida, com teor de água próximos a vo, como exemplo, a utilização deste efluente como coproduto atrelado a 95% (CEPEA, 2016; MATOS, 2011). fécula se destaca mundialmente como o subproduto mais nobre da mandioca, pois o material tem uma grande aplicabilidade desde a indústria alimentícia até a extração de petróleo. Estimativas apontam que somente a Tailândia, o principal produtor mundial de fécula processa aproximadamente 3,2 milhões de toneladas de fécula anualmente, no cenário brasileiro as estimas giram em torno de 600 mil toneladas (CEPEA, 2018).

14 Revista Biomassa BR

DURANTE A PRODUÇÃO DA FÉCULA É GERADO UM RESÍDUO LÍQUIDO, CONHECIDO TAMBÉM COMO MANIPUEIRA QUE POSSUI ASPECTO LEITOSO E COR AMARELO-CLARA


Revista Biomassa BR

15


produção de microalgas pode ser destacada. Esta alternativa pode ser considerada atrativa na busca da construção de uma cadeia sustentável para as fecularias. Principalmente, devido aos vários estudos que demonstram o potencial das microalgas no tratamento de águas residuais, na biofixação de carbono e compostos poluentes (RIZWAN et al., 2018) . O potencial de aplicação das microalgas sobrepõe somente o tratamento destes efluentes, pois a biomassa produzida durante o processo apresenta grande quantidade e variedade de compostos bioquímicos, tais como, proteínas, carboidratos, lipídeos, enzimas, polímeros, biotoxinas (antimicrobianas e antivirais), pigmentos, entre outros com elevado valor agregado (LOURENÇO, 2006; RICHMOND, 2004; RIZWAN et al., 2018).

seguintes características: biorreatores tipo erlemeyers, 1000 mL; temperatura, 27 ± 2°C; aeração por bombas de aquário, 8 L min-1; fotoperíodo, 24 horas de luz (mixotróficas) e 0 horas de luz (heterotróficas); luminosidade, 6000 luxes.

lizado através de análise de variância. Por fim foi possível obter um modelo de regressão estatístico e montar uma superfície de resposta ajustada para o modelo.

Os procedimentos para montagem e esterilização do meio foram O delineamento experimental realizados através de filtragem para realizado foi dividido em duas fases remoção de sólidos grosseiros e audistintas. A primeira avaliou a produ- toclavagem a 121 °C por 20 minutos. tividade máxima de biomassa (g L-1) Todos os procedimentos de inoculaA partir disto, o trabalho teve das estirpes BMAK07 e PPEQ02 sob ção foram realizados em câmaras de como objetivo estudar o crescimento condições mixotrófica e heterotrófica, fluxo laminar desinfectados com álde microalgas do gênero Chlorella sp. durante um cultivo de 7 dias. Onde os cool 70% (p/v) e UV por 15 minutos em meio de cultivo alternativo, conti- biorreatores foram preenchidos (600 (LOURENÇO, 2006). do de diferentes concentrações de re- mL) com meio de cultura 9:1 (veflu/vbbm) síduo líquido suplementado com bi- e inóculo (250 mg L-1), nas proporções Resultados e discussão carbonato de sódio e avaliar os níveis de 90% e 10%, respectivamente (BORde concentração da biomassa obtidos GHETTI, 2009). Os resultados de produtividade ao final do cultivo. máxima encontrados na primeira fase Na segunda fase, os experimentos do cultivo para os cultivos mixotrófiMaterial e Métodos foram realizados conforme delinea- cos utilizando a estirpe BMAK07, 487 mento de composto central rotacional mg L-1, e a estirpe PPEQ02, 643 mg As estirpes de microalgas do gê- (DCCR), com pontos (-α, -1, 0, 1, α), a L-1, foram significativamente maiores nero Chlorella sp. utilizadas no tra- partir do melhor resultado da primei- comparados aos cultivos heterotróbalho foram cedidas pelo Instituto de ra fase. Variações da concentração de ficos, com aumento médio de 2,08 e Oceanografia da Universidade de São bicarbonato de sódio (CBS) serão de 4,07 vezes para as respectivas estirpes Paulo, São Paulo (BMAK07) e pelo 2,2 g L-1 a 12,8 g L-1 (-1, 1) para pontos (Tabela 1). Este fato pode estar relaLaboratório de Engenharia Química mínimo e máximo e para o resíduo lí- cionado aos cultivos heterotróficos, da Universidade Estadual do Oeste do quido foram de 7% e 26% (v/vH2O) quando contidos de carboidratos Paraná, Toledo (PPEQ02). O resíduo (-1,1). Nesta fase do experimento os apresentarem taxas de crescimento líquido foi coletado na empresa Fino biorreatores foram preenchidos (700 relativamente menores do que em culAmidos Ltda. em Toledo, PR. Estas mL) com as diferentes proporções e turas fotossintéticas (mixotróficas), amostras do efluente foram caracte- inoculados (300 mg L-1) nas mesmas além disto, as estirpes podem aprerizadas e acondicionadas em conge- proporções da fase 1. Ao final des- sentar baixa afinidade com os comlador, na temperatura de -8°C até sua te experimento foi possível avaliar a postos orgânicos presentes no meio posterior utilização. As características produtividade máxima de biomassa (RICHMOND, 2004). do efluente foram: DQO (5.359 mg O2 (g L-1), através da análise de concenL-1 A partir da análise dos dados da tração máxima de microalgas por ); pH (7,21), Cor (1052 uC). método gravimétrico (BORGHETTI, primeira fase, a segunda fase do estudo foi realizada através do cultivo O inóculo foi realizado primeira- 2009). sob nutrição mixotrófica e utilização mente em Meio Bold’s Basal (BBM) As análises e tratamento dos da- da cepa PPEQ – 02. A Tabela 2 mosconforme descrito pela Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP), dos foram realizados sob software tra os resultados de produtividade de e mantido em biorreatores do tipo er- STATISTICA 10.0 e ACTION 2.9, biomassa (mg L-1) ao final do cultivo lenmeyer 500mL com densidades ce- com a finalidade de verificar se o mo- (166 horas), obtidos através do planelulares necessárias para os experimen- delo matemático se ajustava aos dados jamento DCCR que utilizou as varitos. A câmara de cultivo apresentou as obtidos no estudo, isto pode ser rea- áveis concentração de efluente (%) e 16 Revista Biomassa BR


(MONTGOMERY, 2013). Ao observar o baixo p-valor do “modelo” (<α=0,10) e o alto valor da falta de ajuste (>α=0,10), pode-se afirmar que o modelo da regressão estatística gerado é adequado para descrever os resultados obtidos nos experimentos. Além disto, os valores obtidos para o R² (0,94) e R²ajust (0,91) indicam os altos níveis de ajuste da regressão. Na tabela 3 também ficam evidenciados que a variação dos níveis de efluente não tem efeito significante sobre as respostas obtidas no estudo, e somente os níveis de CBS tem significância. Isto pode ser observado através dos níveis de p-valor menores que menores que o α (0,10) adotado na análise de dados. Após a validação do modelo matemático obtido através dos dados foi possível obter o modelo da regressão estatística: Biomassa (mg L-1) = 775,24 – 3,96*Man – 3,68*(Man)2 + 59,62*CBS – 21,77*CBS2 + 12,35*Man*CBS. Por fim, através do modelo matemático e dos dados obtidos no estudo foi possível gerar um gráfico de superfície de resposta apresentado na Figura 1. Este gráfico representa o comportamento do cultivo das microalgas do gênero chlorella sp. através da produção de biomassa ao final do cultivo, ao utilizar como variáveis a concentração de efluente e bicarbonato de sódio.

concentração de bicarbonato de sódio (g L-1). Ao observar a Tabela 2 pode-se dizer que a produtividade máxima de biomassa foi alcançada nos ensaios 4 e 12, com 26% e 17% de efluente e 12.8 e 15 g.L-1 de CBS, respectivamente, que chegaram a 820 mg L-1. Estes picos de produção podem ser explicados pelo aumento dos níveis de bicarbonato de sódio no meio de cultura, pois o mesmo confere uma fonte extra de carbono assimilável as células através da sua quebra em carbonatos solúveis, além disto, também geram um meio mais

A Figura 1 mostra os picos de concentração de biomassa quando o meio de cultura aplicado as microalalcalino, que por sua vez é mais acon- gas têm suas variáveis (CBS e efluente) selhável ao cultivo de microalgas deste levados aos pontos axiais positivos, na genêro (ANDERSEN, 2005; RIZWAN região limite da superfície. Isto mostra a possibilidade caminhar na suet al., 2018). perfície de resposta a fim de encontrar A tabela 3 demonstra os resulta- valores maiores para a produtividade dos da análise de variância (ANOVA) de biomassa ao aumentar os valores da concentração final de biomassa dos fatores. observada ao final da segunda fase Conclusões do experimento. Ao realizar o teste F encontrou-se o valor de F calculado As cepas de chlorella sp. denomi= 26,18 e quando comparado ao valor de F tabelado5;5;0,10= 3.45 demons- nadas PPEQ-02 mantidas sob conditrou que o modelo obedece a premis- ção mixotrófica tem maior potencial sa para a sua validação, apresentando de produção de biomassa, quando uma relação Fcalc/Ftab = 7,58 elevada comparadas a forma de nutrição heRevista Biomassa BR

17


terotrófica e a qualquer condição de cultivo aplicada a cepa BMAK7 ao utilizar a meio de cultivo constituído de efluente. O aumento de bicarbonato no meio de cultivo tem efeito positivo sob a produtividade de biomassa em meios de cultivo constituídos de efluente. A variação das concentrações do efluente no meio de cultivo não influenciaram estatisticamente a produtividade final de biomassa. Agradecimentos À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo custeio financeiro dos pesquisadores durante o desenvolvimento da pesquisa. Referências Bibliográficas ANDERSEN, R. A. (2005) Algal Culturing Techniques. Editora Elsevier, pp. 589.

BORGHETTI, I. A. Avaliação do crescimento da microalga Chlorella minutissima em meio de cultura com diferentes concentrações de manipueira. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 2009. Dissertação (Mestrado).

Ambiental: Impactos no meio físico. Editora UFV, pp. 260.

Centro de Estudos Avançados em Econômia Aplicada (CEPEA). Boletim da mandioca. Expansão industrial e maior oferta de raiz sustentam produção recorde de fécula em 2015. Piracicaba (2016).

RICHMOND, A. (2004) Microalgal Culture: Biotechnology and Applied Phycology. Editora Blackwell Science, pp. 577.

MONTGOMERY, D. C. (2013) Design and Analysis of Experiments. Editora John Wiley & Sons. pp. 730.

RIZWAN, M. et al. (2018) Exploring the potential of microalgae for Centro de Estudos Avançados em new biotechnology applications and Econômia Aplicada (CEPEA). Bole- beyond: A review. Renewable and Sustim da mandioca. Análise econômica tainable Energy Reviews, V. 92, N. 1, p. mensal sobre o setor da mandioca e de- 394–404. rivados no Brasil. Piracicaba (2018). SPERLING, M. VON et al. Impacto LOURENÇO, S. O. (2006) Cultivo de dos Nutrientes do Esgoto Lançado microalgas marinhas: Pricípios e Apli- em Corpos de Água. Nutrientes de esgoto sanitário: utilização e remoção. cações. Editora RiMa, pp. 606. 1. ed. Rio de Janeiro: ABES, 2009. MATOS, A. T. de. (2011) Poluição v. 1p. 428.

O AUMENTO DE BICARBONATO NO MEIO DE CULTIVO TEM EFEITO POSITIVO SOB A PRODUTIVIDADE DE BIOMASSA EM MEIOS DE CULTIVO CONSTITUÍDOS DE EFLUENTE 18 Revista Biomassa BR


Revista Biomassa BR

19


Artigo

Crescimento e produtividade de cártamo em função da profundidade de semeadura e pressão da roda compactadora 1

Ricielly Eloyze Rosseto1, Reginaldo Ferreira Santos1, Flávio Gurgacz1, Fernando Kaiser1, Fernando Luiz da Cruz Balena1, Doglas Bassegio1 Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE, PPGEA – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Energia na Agricultura, Cascavel – PR

RESUMO Frente a atual busca pelo desenvolvimento e viabilização de novas alternativas de energia renováveis e ambientalmente sustentáveis, as chamadas “culturas energéticas” vêm ganhando destaque no fornecimento de energia através do óleo de suas sementes. O cártamo, com introdução recente no Brasil atrai essa ótica devido às suas propriedades e capacidade no fornecimento de óleo que poderão ser potencialmente utilizados tanto na fabricação de biocombustíveis como na indústria alimentícia. A fim de contribuir com estudos para a viabilização desta cultura no país os quais ainda são carentes no manejo da semeadura, o estudo teve por objetivo avaliar a mecanização da semeadura de um genótipo de cártamo em duas profundidades de semeadura (4,5 e 6,5 cm) e três níveis de cargas aplicadas à roda compactadora na semeadora (117,7; 156,9 e 196,1N) no crescimento e produtividade da cultura durante os estágios de floração e colheita. O delineamento experimental utilizado foi blocos ao acaso em esquema fatorial 2 × 3, com quatro repetições. A altura de planta, diâmetro de caule, número de ramos principais, número de capítulos por planta e plantas por metro no estádio de 50% da floração plena não foram afetados pelas profundidades e pressões da roda compactadora. A produtividade de grãos foi maior em semeadura na profundidade de 4,5 cm, enquanto que em relação ao fator pressão de roda compactadora, maior produtividade de grãos foi observada em pressão de 196,1 N. Palavras-chave. semeadora, semeadura de precisão, culturas energéticas.

Já cultivada na maioria dos continentes, a cultura do cártamo vêm ganhando cada vez mais espaço e destaque nas pesquisas pelo mundo, tanto na esfera das culturas com potencial energético, como também nos estudos de óleos para a nutrição humana (SAMANCI; OZKAYNAK, 2003; NOSHEEN et al., 2011; OMIDI et al., 2012). Todo este êxito se deve as propriedades que a semente do cártamo possui, tais como o teor de óleo que pode chegar de 35-50%, com 1520% de proteína e 35-45% de fibras (NOSHEEN et al., 2011). E aos teores de ácidos graxos, sendo 6-8% de ácido palmítico, 2-3% ácido esteárico, 16-20% de ácido oleico e 71-75% de ácido linoleico (ABUD et al., 2010; SAMANCI; OZKAYNAK, 2003).

além de uma nova alternativa para a rotação dos cultivos, possa se tornar economicamente rentável nas entressafras ou até mesmo nas safras brasileiras (DANTAS et al., 2011; BELLÉ et al., 2012).

Na operação de semeadura o desempenho de uma semeadora-adubadora é influenciado por todos os componentes da máquina não se restringindo apenas ao mecanismo dosador. Deste modo, a regulagem da profundidade de semeadura, tipo de roda compactadora e pressão aplicada no solo, entre outros componentes, além de variáveis externas, como a umidade do solo e condições climáticas, podem interferir no desempenho das semeadoras. Atuando conjuntamente, tais variáveis podem dificultar o estudo da interação máquina-solo-planta em pesquisas a campo e as conclusões dos estudos podem se tornar inconsistentes se todas essas variáveis não forem levadas em consideração (REIS et al., 2003).

Sabe-se que o manejo adequado é um dos elementos que mais podem contribuir para o sucesso da produtividade de uma cultura, podendo ser definido logo no início de sua implantação pelo desempenho da mecanização durante a semeadura. Uma operação de semeadura realizada criteriosamente evitará o surgimento de eventuais problemas os quais só poderão ser vistos após os estádios de germinação e desenvolvimento das plantas e se complicações ocorrerem nestes períodos, dificilmente poderão Considerando a escassez da liteRecentemente, estudos vêm sen- ser corrigidas, bem como demandado realizados no Brasil, a fim de ava- rem altos custos e comprometerem ratura quanto ao manejo do plantio liar a adaptação e determinar o ma- a produtividade (MODOLO et al., mecanizado do cártamo, o estudo teve por objetivo avaliar parâmetros de nejo adequado para que o cártamo, 2007). 20 Revista Biomassa BR


Artigo

e 196,1 N). As cargas foram definidas de acordo com o aumento da tração do sistema de molas existente na semeadora-adubadora, ou seja, para a carga de 117,7 kgf cm-2 não foi utilizada nenhuma força de compressão Material e Métodos da mola, apenas a carga da roda; carga 156,9 kgf cm-2 foi utilizada a primeiO experimento foi realizado em ra regulagem de compressão da mola; maio de 2018, em área experimental carga 196,1 N foi obtida com a segunparticular localizada no distrito de da regulagem de compressão da mola. Vila Nova, pertencente ao município de Toledo (24°32'38.84"S, longitude O experimento foi avaliado quan53°47'42.00"O e altitude de 550 m), do as plantas atingiram 50% da flooeste do Estado do Paraná. A Tabela ração, com a coleta de amostras para 1 apresenta as características quími- a realização das análises não destrucas do solo para a área experimental tivas. A última etapa compreendeu na profundidade de 0-20 cm. as avaliações do final do ciclo, com a coleta de amostras para os dados de Para a operação de semeadura produtividade a partir da colheita e foi utilizada semeadora-adubadora debulha manual das cápsulas. O ciclo modelo IMASA 908 de 7 linhas de teve duração de 160 dias. plantio espaçadas de 0,45 m. Os mecanismos para abertura de sulcos de Os resultados obtidos foram subsementes são do tipo disco duplo e metidos à análise de variância (ANOpara distribuição de fertilizantes são VA) e as médias pelo teste de Tukey a do tipo facão. O órgão de recobrimen- 5% de probabilidade de erro utilizanto de sulcos, rodas compactadoras, é do o software SISVAR® (FERREIRA, constituído por um sistema de duas 2011). rodas de metal revestidas com borracha sólida com ângulo “V”. crescimento e produtividade em função de duas profundidades de semeadura e três níveis de cargas aplicadas pela roda compactadora sobre o solo impostos na operação de semeadura.

Resultados e discussão A altura de planta, diâmetro de caule, número de ramos principais, número de capítulos por planta e plantas por metro no estádio de 50% da floração plena não foram afetados pelas profundidades e pressões da roda compactadora, bem como pela interação dos fatores (Tabela 2). A produtividade de grãos foi influenciada pelas profundidades e pressões de forma isolada. Maior produtividade de grãos foi obtida para a semeadura na profundidade de 4,5 cm com rendimento de 868 kg ha-1 em comparação a semeadura em profundidade de 6,5 cm (Tabela 2). Em relação ao fator pressões de roda compactadora, maior produtividade de grãos foi observada em pressão de 196,1 N em comparação com a pressão de 117,7 N, com valores de 725 e 443 kg ha-1, respectivamente (Tabela 2). A visibilidade de diferença estatística na variável produtividade em relação a profundidade de semeadura

As parcelas experimentais foram constituídas por 3 linhas de 10 m, com espaçamento entre linhas de 0,45 m. Foi utilizado um genótipo de cártamo fornecido pelo Instituto Mato-grossense do algodão-IMAmt. O genótipo possui percentual germinativo de 50%, conforme análises laboratoriais previamente realizadas. O delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados (DBC), em esquema fatorial 2 × 3, com 4 repetições. Os tratamentos foram constituídos por duas profundidades de semeadura (4,5 e 6,5 cm) e três cargas de pressão aplicadas sobre o solo pela roda compactadora (117,7; 156,9 Revista Biomassa BR

21


Artigo

MENORES PROFUNDIDADES DE SEMEADURA PERMITEM QUE PLÂNTULAS EMERJAM COM MENOR GASTO DE ENERGIA, RESULTANDO EM PLANTAS MAIS FORTES 4,5 cm pode estar atrelada ao fato de que esta configuração de profundidade amenizou os efeitos do baixo vigor das sementes, identificados no estádio de emergência e promoveu o crescimento das plântulas. Menores profundidades de semeadura permitem que plântulas emerjam com menor gasto de energia, resultando em plantas mais fortes (ZUO et al., 2017). A existência de diferença estatística na variável produtividade pode estar relacionada ao fato de que maiores cargas impostas pela roda compactadora, de acordo com as condições físicas e umidade do solo no momento da semeadura, favoreceram o processo de crescimento do cártamo. Conforme Cortez, Carvalho Filho e Silva (2004), a compactação adequada pelas rodas compactadoras eleva a permeabilidade do solo, maximiza a condução de água e absorção de nutrientes na zona radicular. Deste modo, para o presente estudo, supõem-se que o sistema de preparo tenha mobilizado o solo e alterado superficialmente sua estrutura, pelo fraturamento dos agregados e desenvolvimento de poros. Em um segundo momento, para as fases de crescimento das plantas de cártamo, a compactação exercida pela semeadora na maior tensão de carga aplicada pelas rodas compactadoras, favoreceu o melhoramento da estrutura do solo anteriormente desestruturado, diminuiu a macroporosidade excessiva e aumentou a densidade que nestas condições afetaria a disponibilidade de água às plantas temporalmente. Assim, contribuiu para a redução da rápida perda de água no solo no período de déficit hídrico, registrado no decorrer da fase de pré-florecimento. A baixa produtividade da cultura pode estar relacionada a um período de veranico ocorrido entre os meses de julho a agosto, período que coincidiu com os estádios de pré-floração e formação dos capítulos. Conforme os dados do SIMEPAR (2018) o regime pluviométrico entre estes dois meses 22 Revista Biomassa BR

ficou abaixo dos 100 mm o qual não atendeu o mínimo exigido para a cultura do cártamo antes da floração de 300 mm de chuva (OYEN; UMALI, 2007).

Estatística. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 35, n. 6, p.1039-1042.

MODOLO, A. J. et al. 2007. Efeito do teor de água do solo e da carga aplicada pela roda compactadora na velocidade de emergência da soja. Acta Conclusões Scientiarum Agronomy, Maringá, v. A altura de planta, diâmetro de 29, p. 587-592. caule, número de ramos principais, número de capítulos por planta e NOSHEEN, A. et al. 2011. Effect of plantas por metro no estádio de 50% plant growth promoting rhizobacteda floração plena não foram afetados ria on root morphology of Safflower pelas profundidades e pressões da (Carthamus tinctorius L.). African Journal of Biotechnology, Africa, v. 10. roda compactadora. n. 59, p. 12639-12649. A produtividade de grãos foi maior em semeadura na profundida- OMIDI, A. H. et al. 2012. Effect of culde de 4,5 cm, enquanto que, em rela- tivar and water regime on yield and ção ao fator pressão de roda compac- yield components in safflower (Cartadora, maior produtividade de grãos thamus tinctorius L.). Turkish Journal foi observada em pressão de 196,1 N. of Field Crops, Turkey, v. 17, n.1, p.1015. Referências Bibliográficas OYEN, L. P. A.; UMALI, B. E. 2007. ABUD, H. F. et al. 2010. Emergên- Carthamus tinctorius L. In: HAM, V. cia e desenvolvimento de plântula D. V.; MKAMILO, G. S. (Editores). de cártamos em função do tama- Prota 14: Óleos vegetais / oléagineux. nho das sementes. Revista Ciência [CD-ROM]. PROTA, Wageningen, Agronômica, Fortaleza, v. 41, n. 1, p. Holanda. 95-99. REIS, E.F. et al. 2003. Influência de BELLÉ, R. A. et al. 2012. Safflower mecanismos rompedores de solo no grown in different sowing dates desempenho de uma semeadora-aduand plant densities. Ciência Rural, badora de plantio direto. Revista CiSanta Maria, v. 42, n. 12, p. 2145-2152. ências Técnicas Agropecuárias, Cuba, v. 12, p. 1-6. CORTEZ, J.W.; CARVALHO FILHO, A.; SILVA. R.P. 2004. Plantadeiras: SAMANCI, B.; O¨ ZKAYNAK, E. adensamento. Cultivar Máquinas, Pe- 2003. Effect of Planting Date on Seed Yield, Oil Content and Fatty Acid lotas, n. 35, p. 14-16. Composition of Safflower (Carthamus DANTAS, C. V. S. et al. 2011. Influ- tinctorius L.) Cultivars Grown in the ência da sanidade e déficit hídrico na Mediterranean Region of Turkey. J. germinação de sementes de Cartha- Agronomy & Crop Science, Berlin, n. mus tinctorius L. Revista Brasileira de 189, p. 359-360. Sementes, Londrina, v. 33, n. 3 p. 574 SIMEPAR. 2018. Sistema Meteorolo– 582. gico do Paraná. EMBRAPA, 2014. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema ZUO, Q. et al. 2017. The effect of Brasileiro de Classificação de Solos, sowing depth and soil compaction on the growth and yield of rapeseBrasília, DF: Embrapa, 4ed. ed in rice straw returning field. Field FERREIRA, D. F. 2011. Sisvar: Um Crops Research, China, v. 203, p. 47– Sistema Computacional de Análise 54.


Revista Biomassa BR

23


CARACTERIZAÇÃO ENERGÉTICA DO CARVÃO DE Araucaria angustifolia (Bertol.) O. Kuntze Camila Freire Dias1, Jessyca Fernades2, Renata Carvalho da Silva3, Wendel Marciano Freitas Lima dos Santos 4, Raquel Marchesan5 1 Aluna de graduação do curso de Engenharia Florestal da Universidade Federal do Tocantins. camila_freire@mail.uft.edu.br. 2 Engenheira Florestal pela Universidade Federal do Tocantins. 3 Aluna do programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e ambientais, 4 Aluno de graduação do curso de Engenharia Florestal da Universidade Federal do Tocantins. 5 Professora Orientadora, Curso de Engenharia Florestal da Universidade Federal do Tocantins.

RESUMO O objetivo deste estudo foi produzir e caracterizar o carvão de Araucaria angustifolia com o intuito de utilizar os resíduos da colheita e da indústria como fonte de energia. As amostras foram provenientes de um plantio seminal de 39 anos de idade, localizado no município de Palma Sola, SC. Os corpos de prova foram obtidos nas posições base, DAP e 75% da altura de quatro árvores e dimensionados com 2,5 x 2,5 x 5,0 cm. A massa específica básica da madeira foi calculada pela norma ASTM D-2395. A determinação da massa específica aparente do carvão foi determinada segundo a norma NBR 9156 da (ABNT) (1985). O rendimento gravimétrico foi calculado a partir da relação entre a massa seca de carvão e a massa seca de madeira foi obtida por meio de pesagem em balança analítica. A Análise Química Imediata foi realizada e por fim foi calculado o poder calorífico do carvão. A madeira de araucária possui densidade básica média (0,40 g.cm-3). Os teores de materiais voláteis (34,67%) e carbono fixo (64,53%) não apresentaram valores aceitáveis, apenas o teor de cinzas (0,78%) encontra-se dentro do recomendável. O poder calorífico apresentou-se abaixo do recomendado para o carvão de qualidade. Palavras-chave. Carvão vegetal; Densidade básica; Análise química imediata; Poder calorífico.

A

Araucaria angustifólia (Bertol.) O. Kuntze (1898), também conhecida como pinheiro-do-paraná ou simplesmente araucária, é uma espécie nativa. Árvore característica da Floresta Ombrófila Mista, é considerada a mais valiosa conífera nativa de importância econômica nas regiões Sul e Sudeste do Brasil (ROSA et al., 2010).

do dos últimos anos. Uma alternativa utilizada pela humanidade desde os primórdios de sua existência é a biomassa como fonte de energia. No Brasil a biomassa é constituída em grande parte por madeira, que quando empregada para geração de energia, é dividida entre a produção de carvão vegetal e o consumo direto da lenha para produção de calor e energia (SANTOS et al., 2011).

No passado, a espécie ocupava grandes áreas, porém houve uma exploração indiscriminada, colocando-a na lista de espécies em extinção, na categoria EN (em perigo). Atualmente, dos 20 milhões de hectares originalmente cobertos pela floresta de araucária, foram desmatados cerca de 80% (MARTINELLI et al., 2013).

O carvão vegetal terá suas propriedades estabelecidas de acordo com sua matéria prima de origem e a qualidade da mesma, as propriedades do material serão determinadas por análises como a AQI (Análise Química Imediata) e poder calorífico, que determina a quantidade de energia liberada durante o processo de combustão (OLIVEIRA et al., 2010).

O aumento no consumo de energia no mundo vem acompanhando o crescimento populacional desenfrea24 Revista Biomassa BR

terizar o carvão de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze com o intuito de utilizar os resíduos gerados na na colheita e na indústria madeireira como fonte de energia. Material e Métodos Localização e características da região de coleta da madeira Para o presente estudo, foram utilizados resíduos de quatro árvores de araucária abatidas com 39 anos de idade, provenientes de um talhão de 30 ha de um plantio seminal comercial da empresa Palmasola S/A. A área localiza-se no Município de Palma Sola, Santa Catarina. Amostragem

De cada árvore foram coletadas Diante do exposto, o objetivo do amostras da base, do DAP e a 75% presente estudo foi produzir e carac- de altura. Foram confeccionados dez


corpos de prova de cada posição com dimensões aproximadas de 2,5 x 2,5 x 5,0 cm, totalizando 15 corpos de prova por árvore e 60 corpos de prova no total, os quais foram demarcados com o número da árvore de proveniência e a posição de origem. Massa específica básica da madeira A massa específica básica da madeira foi determinada pelo método da balança hidrostática, baseado-se na norma ASTM D-2395 da American Society for Testing and Materials (ASTM) (2005). Produção e caracterização física do carvão vegetal Após a determinação da massa específica básica, as amostras secas foram destinadas à carbonização em um sistema de forno metálico adaptado para laboratório, onde a carbonização foi realizada com cinco corpos de prova por vez durante 30 minutos, alcançando temperatura interna de

aproximadamente 500 ºC.

Poder calorífico do carvão vegetal

O poder calorífico do carvão, foi A determinação da massa específica aparente do carvão vegetal a estimado de acordo com Vale et al. qual foi determinada baseando-se na (2002). norma NBR 9156 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Análise estatística (1985). O delineamento experimental O rendimento gravimétrico foi utilizado foi inteiramente casualizado calculado a partir da relação entre a com arranjo fatorial 4x3, consideranmassa seca de carvão e a massa seca do dois fatores: Árvore e Posição do de madeira obtidas por meio de pesa- disco. Primeiramente foi realizado o teste de normalidade de Shapiro-Wilk gem em balança analítica. (W) e em seguida foi testada a homoComposição química imediata do geneidade das variâncias por meio da ANOVA para verificar a existência carvão vegetal ou não de diferença entre os fatores. O material foi triturado separada- Após, utilizou-se o teste de Tukey mente, acondicionado em cadinhos, para a comparação das médias. pesado e colocado para secar em estufa a 100° C por 30 minutos. A com- Resultados e discussão posição química imediata foi realizaNa Tabela 1 são apresentados os da baseando-se nas normas ASTM D 1762-84 (ASTM, 2007) onde determi- valores médios para massa específica naram-se os percentuais de material básica da madeira (ME), densidade volátil, carbono fixo e cinzas do car- aparente do carvão (DA) e o rendimento gravimétrico do carvão (R%) vão.

FEED AND BIOFUEL

I M PU L S I O N A N D O S E U N E G Ó C I O D O CA M P O AO CO M B U S TÍ V E L

VA M OS A B AST ECE R O SE U N EG Ó CI O Quando se trata do futuro do seu negócio, nosso comprometimento envolve todo o ciclo de sua operação. Desde a primeira análise da matéria-prima no campo, até a sua produção. Como para a Georgia Biomass, uma das maiores plantas de biomassa do mundo, que conta com um centro de serviço ANDRITZ dedicado à sua planta. Descubra como nossas soluções em processos e serviços podem abastecer o seu negócio em andritz.com/ft.

C O M O P O D E M O S A J U DA R A ABASTERCER O SEU NEGÓCIO ?

ANDRITZ FEED & BIOFUEL Rua Progresso 450 Pomerode - SC - Brasil 89107-000 Tel: +55 47 3387 9198 E-mail: andritz-fb.br@andritz.com

Revista Biomassa BR

25


para a espécie Araucária angustifólia e para as três posições avaliadas. De modo geral houve um efeito decrescente nos valores de massa específica básica da madeira em relação a posição das amostras no sentido base/topo. Os valores médios encontrados no presente estudo variaram de 0,464 g.cm-3 a 0,289 g.cm-3. Este valor foi próximo ao encontrado por Dias et al. (2017) ao estudar araucária com 39 anos, em que encontraram valor médio de 0,410 g.cm-³. De acordo com IBAMA (2015), que classifica as madeiras conforme suas densidades, sendo leves (<0,50 g.cm-3) moderadas (0,51 a 0,72 g.cm3 ) e pesadas (>0,73 g.cm-3). De acordo com esta classificação, a Araucaria angustifolia se enquadra na categoria de madeiras leves, sofrendo influência conforme sua posição no tronco e idade. O resultado de densidade aparente do carvão de Araucária angustifólia foi inferior (0,228 g.cm-3) ao encontrado por Santos et al. (2011) de 0,38 g.cm-3 para carvão de Eucalyptus que é o gênero mais utilizado para a produção de carvão vegetal. O rendimento gravimétrico do carvão apresentou diferenças significativas entre as posições, isso pode ser explicado por sua relação direta com a densidade da madeira que tende a diminuir no sentido base/topo. O valor médio total foi de 29,67%, bem próximo ao encontrado por Mendoza et al. (2015), para carvão produzidos com madeira de árvores com 12 anos de idade de Pinus tecunumanii, que foi de 26,97%. Segundo Santos et al. (2011), outro fator que contribui no rendimento e na heterogeneidade química do carvão são as características do processo de carbonização como a temperatura de aquecimento e a temperatura final da carbonização. Na Tabela 2 são apresentadas as médias para materiais voláteis (MV), carbono fixo (CF), teor de cinzas e poder calorífico (PC) para Araucaria angustifolia e para as respectivas posições estudadas. 26 Revista Biomassa BR


por Santos et al. (2011) (8.210 a 8.515 kcal/kg kcal kg-1) são superiores aos encontrados no presente estudo. O poder calorífico do carvão de Araucaria angustifólia foi considerado baixo quando comparado com as espécies do gênero Eucalyptus, isto pode ter ocorrido pelo fato do teor de carbono fixo ter sido baixo e o teor de matérias voláteis apresentou-se alto neste estudo. O teor de carbono fixo, juntamenO teor de matérias voláteis para a te com o teor de materiais voláteis, são espécie Araucaria angustifolia e para as principais características que deteras posições avaliadas não está de acor- minam o poder calorífico (OLIVEIdo com a Resolução SAA-40, de 14 RA et al., 2010). dezembro de 2015, a mesma determina que para o carvão ser de qualidade Conclusões deve apresentar teor de materiais voA madeira de Araucaria angusláteis inferior a 23% (RESOLUÇÃO tifolia possui massa específica básica SAA 40, 2015). média, que a coloca na categoria de Os índices de carbono fixo são in- madeira leve, sofrendo influência da versamente proporcionais ao teor de posição do tronco e da idade. O renvoláteis (Oliveira et al., 2010). Men- dimento gravimétrico do carvão apredoza et al. (2015), observaram valor sentou-se abaixo de valores encontramédio de 66,64% para carbono fixo dos na literatura para Eucalyptus sp., para o carvão de Pinus, próximos aos pois foi afetado pelo processo de carbonização. encontrados nesse estudo. As médias de materiais voláteis para o carvão de Araucaria angustifolia variaram de 31,91% a 35,72%. Santos et al. (2011), obtiveram para clones de Eucalyptus, valores variando entre 11,74% e 14,27% valores inferiores ao observado neste estudo. As espécies usadas para comparação são as mais utilizadas para produção de carvão vegetal.

D 1762-84: Standard method for chemical analyses of wood charcoal. Philadelphia: ASTM International, p.2, 2007 INSTITUTO BRASILEIRO DE MEIO AMBIENTE E DOS RECURSOS NATURAIS RENOVÁVEIS - IBAMA. (2005) Banco de dados de madeiras brasileiras. Disponível em: http://www.ibama.gov.br/ipf/ madeiras/resultado. Acesso em: 24/04/2019. MARTINELLI, G.; MORAES, M. A. (2013). Livro vermelho da flora do Brasil. CNCFLORA (centro nacional de conservação da flora). CIP, Brasil, 1100 p. MENDOZA, P. H. B. et al. (2015) Potencial energético da madeira de Pinus tecunumanii Eguiluz & Perry. Multitemas.

OLIVEIRA, A. C. et al. (2010). Parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus pellita F. Muell. Scientia Forestalis, Piracicaba, O carvão produzido com a ma- v. 38, n. 87, p. 431-439. Os teores de carbono fixo neste estudo apresentaram-se inferiores a deira da Araucaria angustifolia apre73% para a espécie e as posições ava- sentou teor de voláteis e de carbono RESOLUÇÃO SAA, 40. Norma de liadas, ou seja, não estão de acordo fixo com valores não recomendados Padrões Mínimos de Qualidade para com o recomendado pela Resolução para a produção de carvão de quali- Carvão Vegetal. Estado de São Paulo. SAA-40, de 14 dezembro de 2015, dade. Os teores cinza apresentaram-se Dezembro de 2015. onde o teor de carbono fixo (CF) deve dentro do aceitável para produção de ser maior que 73% (RESOLUÇÃO carvão. O poder calorífico superior ROSA, T. S. HILLIG, É.; VIANA, L. apresentou valor baixo do recomen- C. (2013). Propriedades físicas da maSAA 40, 2015). dado para o carvão de qualidade. deira de Araucaria angustifolia (Bert.) A Araucaria angustifolia apresenO. Kuntze e sua relação com os anéis tou teor de cinzas de 0,70% a 0,93%, de crescimento. Ciência da Madeira, valores considerados maiores quando Referências Bibliográficas Pelotas, v.4, n.1, p. 01-14. comparados com os encontrados por Mendoza et al. (2015) para carvão ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEI- SANTOS, R. C. et al. (2011). Correde Pinus que foi de 0,49%. Os teores RA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR lações entre os parâmetros de quade cinzas neste estudo estão dentro 8112 - Carvão vegetal: análise imedia- lidade da madeira e do carvão vegedo indicado pela Resolução SAA-40, ta. Rio de Janeiro, 1985. tal de clones de eucalipto. Scientia de 14 dezembro de 2015, que infere Forestalis, Piracicaba, v.39, n.90, p. padrões mínimos. Para que o carvão AMERICAN SOCIETY FOR TES- 221-230. produzido adquira este selo o teor TING AND MATERIALS. ASTM de cinzas (TC) devem ser menor que D-2395: Standard Test Methods for VALE, A. T. et al. (2002). Estimativa 1,50% (RESOLUÇÃO SAA 40, 2015). Specific Gravity of Wood and Woo- do poder calorífico superior do card-Based Materials. Philadelphia, p.8, vão vegetal de madeiras de Eucalyptus O poder calorífico da Araucaria 2005 grandis em função do Teor de Carboangustifolia variou de 6.574,58 kcal no Fixo e do Teor de Material Volátil. kg-1 a 7.036,98 kcal kg-1. Os valores AMERICAN SOCIETY FOR TES- Revista Brasil Florestal, Brasília, v. 21, encontrados em clones de Eucalyptus TING MATERIALS - ASTM. ASTM n. 73, p. 47-52.

Revista Biomassa BR

27


28 Revista Biomassa BR


Revista Biomassa BR

29


Nota

Submissão para trabalhos técnicos do CIBIO 2020 foi prorrogada Interessados agora podem submeter resumos até maio

A submissão de trabalhos técnicos para a quinta edição do Congresso Internacional de Biomassa (CIBIO 2020) foi prorrogada para 31/05. O evento, que acontecerá entre os dias 02 e 03 de setembro, aumentou o prazo para a entrega dos resumos simples, a qual estava prevista até o final deste mês. Voltado para o setor de Biomassa e Energia do país, o CIBIO 2020 tem um papel importante na nova fase da matriz energética brasileira, onde a mesma busca a inserção de tecnologias limpas para gerar energia e suprir a demanda energética do país. Os interessados em participar do congresso de forma acadêmica devem enviar os seus arquivos para o comitê organizador através do site do evento www.congressobiomassa. com/trabalhos. Para que o artigo seja aceito é necessário seguir todas as regras impostas para a submissão, uma vez que trabalhos em outros formatos não serão aceitos. Tanto o template como o regulamento estão disponíveis no site para verificação. Caso o participante ainda tenha dúvidas sobre sua inscrição e outros procedimentos o mesmo pode entrar em contato através do e-mail cibio@grupofrg.com.br.

CIBIO 2020 O QUE É: Quinta edição do Congresso Internacional de Biomassa. ONDE: Goiânia, Goiás - Brasil QUANDO: 02 e 03 de setembro de 2020. OBJETIVO: discutir o atual cenário da Matriz Energética Nacional e temas ligados a geração de energia a partir da biomassa no Brasil e no mundo. MAIS INFORMAÇÕES: Grupo FRG Mídias & Eventos contato@grupofrg.com.br - (41)3225.6693 30 Revista Biomassa BR


Revista Biomassa BR

31


32 Revista Biomassa BR

Profile for Revista Biomassa Br

Revista Biomassa BR Ed. 47  

• Potencial de produção de biomassa e etanol celulósico • Avaliação de um secador solar para secagem de resíduos de pupunha • Crescimento e...

Revista Biomassa BR Ed. 47  

• Potencial de produção de biomassa e etanol celulósico • Avaliação de um secador solar para secagem de resíduos de pupunha • Crescimento e...

Advertisement

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded