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Vol. 06 - Nยบ 51 - Set/Out 2020

ISSN-2525-7129

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Índice

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04 Durabilidade de briquetes

10 Potencial bioquímico de hidrogênio a partir do bagaço de mandioca

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Efeitos da torrefação na biomassa florestal e agrícola para fins energéticos

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:

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24 Lodo doméstico, uma alternativa sustentável para produção de energia

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

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.

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Artigo

DURABILIDADE DE BRIQUETES Aliane do Carmo Oliveira Pereira1,2; João Lúcio de Barros1; Fábio Minoru Yamaji2

RESUMO O Brasil é um dos principais produtores de carvão vegetal do mundo e grande parte dessa utilização ocorre devido a necessidade de atender as demandas energéticas dos fornos siderúrgicos em substituição ao carvão mineral. O carvão vegetal pode substituir o carvão mineral no processo de siderurgia, entretanto deve atender alguns requisitos físicos, como por exemplo a resistência mecânica. Nesse sentido os briquetes podem favorecer e viabilizar o processo de utilização de combustíveis renováveis em substituição aos combustíveis fósseis. O objetivo do trabalho foi analisar a resistência dos briquetes de carvão mineral e carvão vegetal com diferentes proporções de aglutinante nos materiais. Para a produção dos briquetes foi utilizado uma prensa hidráulica e molde metálico, sem aquecimento externo. Foram realizados vinte diferentes tratamentos com diferentes proporções de carvão vegetal, carvão mineral e amido de milho. Os ensaios mostraram que a durabilidade dos briquetes estava diretamente ligada ao aumento da proporção de aglutinante. Os briquetes com maior porção de carvão vegetal também tiveram resultados médios melhores se comparados aos demais tratamentos. Com isso concluiu-se que os briquetes de carvão vegetal são promissores, além de poderem ser produzidos em diferentes proporções de carvão mineral e amido de milho. Palavras-chave: briquetes; carvão mineral; carvão vegetal; amido de milho; ligante. ABSTRACT Brazil is one of the main producers of charcoal in the world and a large part of this use occurs due to the need to meet the energy demands of steel furnaces to replace mineral coal. Charcoal can replace mineral coal in the steelmaking process, however it must meet some physical requirements, such as mechanical strength. Thus, briquettes can favor and facilitate the process of using renewable fuels to replace fossil fuels. The objective of the work was to analyze the resistance of briquettes of mineral coal and charcoal with different proportions of binder in the materials. For the production of briquettes, a hydraulic press and metal mold were used, without external heating. Twenty different treatments were carried out with different proportions of charcoal, mineral coal and corn starch. The tests showed that the durability of the briquettes was directly linked to the increase in the proportion of binder. Briquettes with a larger portion of charcoal also had better average results compared to other treatments. With that it was concluded that the charcoal briquettes are promising, besides being able to be produced in different proportions of mineral coal and corn starch. Keywords: briquettes; coal; charcoal; maize starch; binder.

O BRASIL É LÍDER MUNDIAL DE PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL

INTRODUÇÃO O Brasil é líder mundial de produção de carvão vegetal, com aproximadamente 11% de toda a produção mundial (FAO, 2017; EPE, 2018; IBÁ, 2019). Essa produção é consolidada é também impulsionada pelo mercado siderúrgico e energético, tendendo a um aumento de produção devido a alta demanda de mercado (MME, 2019). 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Câmpus Sorocaba, aliane@ifsp.edu.br 2 Universidade Federal de São Carlos, Campus Sorocaba, Programa de Pós-graduação em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis (PPGPUR)

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Considerando a utilização no setor siderúrgico, a produção de carvão vegetal possui grande potencial de crescimento devido a gradual substituição do carvão mineral utilizados nas siderúrgicas, pois o carvão mineral brasileiro não possui características favoráveis para a produção de coque (ROCHA, 2011; FONTES, 1984). Para atender a necessidade de mercado o carvão vegetal necessita possuir características de resistência físicas e mecânicas de acordo com sua utilização (DELATORRE et al, 2020). Durante e após a produção do carvão vegetal é gerado um grande volume de resíduos, denominados fi-


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STORAGE FÓRUM E FEIRA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

2021

F Ó R U M

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INTERNACIONAL DE MOBILIDADE URBANA E VEÍCULOS ELÉTRICOS

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Artigo

nos. Esses finos são derivados do processamento e transporte, e são também influenciadas devido ao tipo e anatomia da madeira utilizada na pirólise (VIEIRA et al., 2020).

rificado na balança analisadora de umidade. A granulometria foi verificada no peneirador vibratório utilizando peneiras com aberturas 35, 60, 100 e 200 meshs.

O fino de carvão vegetal pode ser misturado ao carvão mineral de baixa qualidade, contribuindo para com sua composição de carbono, e consequentemente favorecendo sua viabilidade técnica e comercial.

Os briquetes produzidos foram classificados em 20 tratamentos de acordo com a variação da proporção dos três materiais, conforme mostrado na Tabela 1.

A briquetagem possibilita a compactação um ou mais materiais com diferentes características. Esse processo possibilita o desenvolvimento de produtos com características físicas, químicas e/ou mecânicas especificas para cada aplicação. Além disso, existe uma diversidade de tamanhos e geométricas possíveis, facilitando o armazenamento, logística, transporte e alimentação automática de máquinas e equipamentos. Para atender algumas características físicas e mecânicas, e manter a compactação dos materiais, pode ser necessário a utilização de ligantes, entretanto, esse material pode aumentar o custo ou prejudicar a quantidade energética do produto, portanto, normalmente é desejável uma pequena proporção desse material. O amido de milho é um material de fonte renovável e com grande disponibilidade sendo um potencial material aglutinante na produção de briquetes O objetivo do trabalho foi avaliar a produção e resistência a durabilidade dos briquetes considerando as diferentes variações de tratamentos. MATERIAL E MÉTODOS Foram usados finos de carvão vegetal (CV), finos de carvão mineral (CM) e o amido de milho (AM), este último teve a nção de aglutinante. O teor de umidade dos materiais foi ve6

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Os briquetes foram compactados em prensa hidráulica manual sob 5 tf em um molde cilíndrico metálico com diâmetro interno de 35mm. Os briquetes produzidos ficaram com dimensões aproximadas de 35mm de diâmetro por 20 mm altura. Para o ensaio de durabilidade, foi utilizado equipamento de tamboramento com 30 rpm durante 5 minutos, resultando em 150 rotações. Para cada ensaio foi utilizado aproximadamente 100 gramas de material (3 a 4 unidades de briquetes). Após o ensaio os briquetes foram separados em peneira com 6,35 mm para separar e pesar a massa que permaneceu não fragmentada após o ensaio. A durabilidade dos tratamentos foi calculada pela diferença do percentual da perda de massa verificada no ensaio de durabilidade (tamboramento). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os materiais apresentaram umidade de 9,8% para o amido de milho (AM), 8,4% para po carvão vegetal (CV) e 2,5% para o carvão mineral (CM). A Figura 1 mostrou que AM teve maior concentração na peneira de 200 mesh. O CV e CM tiveram uma distribuição granulométrica mais equilibrada entre as peneiras, se comparado ao AM. A Figura 2 mostra os per-


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Artigo

centuais de perda de massa dos briquetes durante o ensaio de durabilidade, sendo que quanto menor a perda de massa, maior a durabilidade e consequentemente, melhor qualidade na característica física.

tratamentos.

Todos os tratamentos mostraram-se adequados para a produção de briquetes, porém há necessidade de se estudar proporções adequadas para atingir maiores resistências físico/meDe modo geral, os briquetes com cânicas. maior proporção de amido de milho, tiveram menos perda de massa e con- AGRADECIMENTOS sequentemente maior durabilidade. Agradecemos a UFSCar e ao GruPercebeu-se também que os briquetes com proporção de 100% e 75% de CM po de Pesquisa Biomassa e Bioenergia tiveram uma perda de massa média pela disponibilização e utilização dos consideravelmente maior aos demais recursos e equipamentos dos laboratratamentos. Os briquetes com 100 tórios. % de CV apresentaram os melhores resultados médios de durabilidade e REFERÊNCIAS perda de massa. resultados O briquete com maior durabilidade foi o tra- COLOMBO, S.F.O.; PIMENTA, A.S.; tamento 20 – 10CV100CM000, com HATAKEYAMA, K; Produção de 97,15% de durabilidade. carvão vegetal em fornos cilíndricos verticais: um modelo sustentável. CONCLUSÃO XIII SIMPEP. Bauru, SP, 2006. Concluiu-se que o amido de milho foi fundamental para o aumento DELATORRE, F. M. et al. Potencial da resistência e durabilidade dos bri- Energético dos finos de carvão vequetes, diminuindo a perda de massa getal. Engenharia Florestal: Desafios, na maioria dos tratamentos. Os bri- limites e potencialidades, 2020. quetes com maior proporção de carvão vegetal apresentaram melhores EPE - Empresa de Pesquisa Energéresultados se comparados aos demais tica. Balanço Energético Nacional -

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2018. FAO - Food And Agriculture Organization. The charcoal transition: greening the charcoal value chain to mitigate climate change and improve local livelihoods. FONTES, P.J.P.;QUIRINO, W.F.; PASTORE Jr, F.; Aglutinantes para briquetagem de carvão vegetal. Disponível em:http://www.mundoflorestal.com. br/arqui vos/aglutinantes.pdf; acessado em 14 de julho de 2013. IBÁ - Indústria Brasileira de Árvores. Relatório Anual 2019. Disponível em: https://iba.org/datales/publicacoes/relatorios/ iba-relatorioanual2019. pdf. Acesso em: 07 ago. 2020. ROCHA, J.D.; O carvão vegetal no Brasil e a produção de aço verde. EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Brasil, 2011. FONTES, P.J.P.;QUIRINO, W.F.; PASTORE Jr, F.; Aglutinantes para briquetagem de carvão vegetal. Disponível em: http://www.mundoflorestal.com.br/arquivos/aglutinantes.pdf; acessado em 14 de julho de 2013.


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POTENCIAL BIOQUÍMICO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DO BAGAÇO DE MANDIOCA Gabriel Eduardo Kupeniski Gomes1; Tamiris Uana Tonello1; Simone Damasceno Gomes1

RESUMO A utilização de resíduos orgânicos para a produção biológica de hidrogênio é uma abordagem bastante promissora, podendo haver o tratamento das águas residuárias de forma simultânea à geração de energia limpa. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi produzir hidrogênio a partir do bagaço de mandioca (BM), avaliando a granulometria e um pré-tratamento parcial do mesmo, a fim de completar o processo no potencial bioquímico de hidrogênio (BHP). O experimento utilizou o bagaço de mandioca in natura e submetido a um pré-tratamento térmico, no qual foi seco a 60ºC por 72 horas e posteriormente obteve-se duas granulometrias. Foram realizados três ensaios de BHP com água residuária sintética, inoculo e o bagaço quebrado, triturado e peneirado. Os ensaios foram incubados em estufa a 32°C por um período de 7 dias, nesses quais também foram realizadas medidas para quantificar o volume de biogás produzido. A produção volumétrica acumulada foi de 79 ml; 329,5 ml e 451 ml para os BHP1, BHP2 e BHP3, respectivamente. Os resultados do BHP2 e BHP3, foram influenciados pela quebra do material lignocelulósico, o que facilitou o término do processo de hidrolise gerada pelos microrganismos para posteriormente seguir com a digestão anaeróbia. PALAVRAS-CHAVE: pré-tratamento; água residuária sintética; amido.

Introdução O hidrogênio é leve, simples e o mais abundante de todos os elementos químicos do universo. O hidrogênio tem como vantagem o excepcional potencial energético por conteúdo de massa de 143 MJKg-1; possibilidades de transporte e armazenagem; segurança e emissão de poluentes reduzida [1], uma vez que, a combustão gera água como único subproduto [2]. Diante disso, estudos bus10 Revista Biomassa BR

cam por fontes energéticas eficientes, disponíveis e renováveis como alternativa aos combustíveis fósseis. A utilização de resíduos orgânicos para a produção biológica de hidrogênio é uma abordagem bastante promissora, uma vez que o tratamento das águas residuárias e geração de energia limpa podem ocorrer simultaneamente e com baixo requerimento energético. A possibilidade de utilizar resíduos orgânicos como substratos para produção de hidro-

gênio, torna o processo biológico bastante atrativo. Como os amidos são a principal fonte de carbono dos micro-organismos produtores de hidrogênio, o bagaço de mandioca é um substrato promissor para sua produção devido ao elevado teor de amido (84,85 g 100g-1) [3]. A geração de amido por meio do processamento de mandioca, vem cada vez mais crescendo economicamente em países tropicais, como o Brasil. No processo de industrialização da


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mandioca são gerados resíduos que podem causar impacto ambiental. Devido a isso, as indústrias procuram alternativas para transformar seus resíduos em produtos de interesse. No processamento de mandioca são gerados muitos resíduos, mas o tratamento desses resíduos ainda precisa de melhorias. O elevado teor de fibras, torna da industria de mandioca um produto de lenta degradação, necessitando de um pré-tratamento para despolimerização de moléculas complexas (lignina e celulose, que compõem o bagaço de mandioca)[4]. Diante disso o objetivo desse trabalho foi produzir hidrogênio a partir do bagaço de mandioca, avaliando a granulometria e um pré-tratamento parcial do mesmo a fim de que complete o processo no potencial bioquímico de hidrogênio (BHP). Metodologia O experimento foi conduzido no Laboratório de Reatores Biológicos, Saneamento Ambiental e Análises Agroambientais da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, campus de Cascavel. O bagaço de mandioca foi coletado em indústria de fécula de mandioca da região Oeste do Paraná e caracterizado quanto aos parâmetros: a) teor de umidade e cinzas, utilizando-se a metodologia do Instituto Adolfo Lutz (IAL, 1985) [5]; b) amido foi determinado por titulação utilizando o método de Lane-Eynon [6]; c) açúcares totais pela metodologia de Dubois et al. (1956) [7]. O bagaço de mandioca in natura foi submetido a um pré-tratamento térmico, no qual foi seco a 60ºC por 72 horas e posteriormente obteve duas granulometrias: 1) triturado em moinho 12 Revista Biomassa BR

e peneirado (60 Mesh); e 2) quebrado. O ensaios de BHP foram inoculados com inóculo proveniente do reator da estação de tratamento de esgoto da cidade de Cascavel. Oinóculo foi submetido a um pré-tratamento térmico para eliminação dosmicro-organismos consumidores de hidrogênio. No tratamento térmico o inóculo foi aquecido por 15 minutos à temperatura de 95° C, conforme recomendações de Sreethawong et al. (2010) [8]. Alimentação dos ensaios foi seguida de água residuária sintética com base de sacarose como carga orgânica, conforme a metodologia Penteado (2012) [9]. As condições experimentais dos ensaios de Potencial Bioquímico de Hidrogênio (BHP) foram realizadas em frascos de Duran 500 mL, sendo 200 mL de volume útil e 300 mL de headspace. Na avaliação do potencial bioquímico do bagaço de mandioca foram realizados três ensaios, que foram assim definidos: BHP1: definido como ensaio controle para a verificação da capacidade do inóculo na geração de hidrogênio água residuária sintética (180 mL), inóculo (20 mL) e sacarose (2 g.L-1); BHP2: água residuária sintética (180 mL), inóculo (20 mL)

e bagaço de mandioca seco e triturado (1,805 g, equivalente a 1,63g de sólidos voláteis); BHP3: água residuária sintética (180 mL), inóculo (20 mL) e bagaço de mandioca seco e quebrado (1,805 g, equivalente a 1,63 g de sólidos voláteis). O pH inicial do substrato foi ajustado para 6,5± 0,1 com HCl 37% e NaHCO3. Posteriormente todos os frascos foram purgados com nitrogênio gasoso (N2) durante 5 minutos para manter as condições de anaerobiose e em seguida incubados em estufa a 32°C. O volume do biogás foi quantificado todos os dias e a coleta para análise qualitativa do biogás foi realizada diretamente nos frascos. O tempo de condução dos ensaios fora dependente da produção de gás. Os constituintes do biogás (hidrogênio, dióxido de carbono e metano) foram determinados por cromatografia gasosa em cromatógrafo Shimadzu® 2010 equipado com coluna capilar Carboxen® 1010 plot (30 m x 0,53 mm x 0,30 µm). A metodologia de determinação foi descrita por Peixoto et al. (2011) [10]. A presença de hidrogênio no biogás foi verificada em todos os ensaios. Os indicadores de produção volumétrica de biogás (PVB), produção volumétrica


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et al. (2011) [11], (11,5 %). Dos sólidos presentes no BM, 98 % é volátil, tanto para o BM in natura e seco. O teor de amido presente no BM seco resultou em 75%. A produção volumétrica e a produção volumétrica acumulada de biogás é apresentada nas Figuras 1 e 2. O BHP1 (ensaio controle) apresentou uma PVB de aproximadamente 3 ml d-1 de biogás, porém nos primeiros dias de ensaios chegou a produzir 74 ml de biogás. Fato que pode estar relacionado a concentração de matéria orgânica no meio, onde foi adicionado apenas sacarose como matéria orgânica. Em comparação com os BHP 2 e 3 manteve-se um PVB de aproximadamente 51 ml d-1 e 71 ml d-1 de biogás, respectivamente. Esses resultados foram obtidos devido a concentração da matéria orgânica, sacarose mais o BM, que é rico em amido(sacarose) em sua composição, favorecendo a produção de hidrogênio. A produção volumétrica de biogás acumulada (PVBA) nos ensaios foi de 79 ml, 329,5 ml e 329,5 ml para os BHP1, BHP2 e BHP3, respectivamente.

acumulada (PVBA) e composição do biogás foram coletados diariamente durante 7 dias de coleta. Resultados e Discussões O bagaço de mandioca foi

caracterizado para realizar o calculo de concentração de sólidos voláteis adicionado em cada BHP e com isso analisada a concentração de umidade nele. O BM continha 7,5% de umidade mesmo seco em estufa, valor próximo aos relatados por Jasko,

A Figura 3 apresenta o percentual de hidrogênio no biogás que foi quantificado durante o tempo de incubação dos ensaios. A composição de hidrogênio para o BHP1 atingindo 29,46 % H2 nos primeiros dias de coleta; para o BHP2 que apresentou maior composição obteve média de 32,06% H2 e seguido

O BAGAÇO DE MANDIOCA FOI CARACTERIZADO PARA REALIZAR O CÁLCULO DE CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS VOLÁTEIS ADICIONADO EM CADA BHP E COM ISSO ANALISADA A CONCENTRAÇÃO DE UMIDADE NELE 14 Revista Biomassa BR


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NESSE TRABALHO FOI AVALIADA A PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO EM ENSAIOS DE BATELADA A PARTIR DO POTENCIAL BIOQUÍMICO DE HIDROGÊNIO UTILIZANDO BAGAÇO DE MANDIOCA JUNTAMENTO COM ÁGUA RESIDUÁRIA SINTÉTICA do BHP3 que atingiu média de composição de hidrogênio de 30,12% H2. Os resultados do BHP2 e BHP3, foram influenciados pela quebra do material lignocelulósico, o que facilitou o término do processo de hidrolise gerada pelos microrganismos para posteriormente seguir com a digestão anaeróbia. Conclusão Nesse trabalho foi avaliada a produção de hidrogênio em ensaios de batelada a partir do potencial bioquímico de hidrogênio utilizando bagaço de mandioca juntamento com água residuária sintética. As maiores concentraçoes de hidrogênio foram de 29,46%, 32,06% e 31,12%, referentes ao BHP1, BHP2 e BHP3 respectivamente. Como pode-se observar o BHP2 (água residuária sintética, inóculo, e bagaço de mandioca seco e triturado) foi o que apresentou maior produção de biogás quanto a porcentagem de hidrogênio, considerando a secagem e trituração do bagaço como pré-tratamento eficaz para a produção de hidrogênio. Referências [1] MAZLOOMI, K.; GOMES, C. Hydrogen as an energy carrier: Prospects and Challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.16, p.30243033, 2012.

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[2] ACAR, C.; DINCER, I. Comparative assessment of hydrogen production methods from renewable and non-renewable sources. International Journal of Hydrogen Energy, v. 39, p.1– 12, 2014. [3] FIORDA, F.A.; JUNIOR SOARES S.M.; SILVA F.A; SOUTO L.R.F.; GROSSMAM M.V.E. Farinha de bagaço de mandioca: aproveitamento de subproduto e comparação com fécula de mandioca. Pesquisa Agropecuária Tropical, v. 43, 408-416, 2013. ROSSI, E. Pré-tratamentos físico-químicos e digestão anaeróbia da palha de sorgo sacarino (Sorghum bicolor L. Moench). 2019. Tese de Doutorado (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola). Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Cascavel – PR. [5] IAL. Normas analíticas Instituto Adolfo Lutz. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 1985. [6] CARVALHO, H.H.; JONG, E.V.; BELLÓ, R.M.; SOUZA, R.B.; TERRA, MF. Alimentos: método físico e químicos. Porto Alegre: Ed. Universidade /UFRGS, 2002. [7] DUBOIS, M.; GILLES, K.A.; HAMILTON, J.K.; REBERS, P. A.; SMITH, F. Colorimetric method for determination sugars and related substance. Analytical Chemistry, v. 28, 350-356, 1956.

[8] SREETHAWONG, T.; CHATSIRIWATANA, S.; RANGSUNVIGIT, P.; CHAVADY, S. Hydrogen production from cassava wastewater using a anaerobic sequencing batch reator: Effects of operational parameters, COD: N ratio, and organic acid composition. International Journal of Hydrogen Energy, v. 35, 4092-4102, 2010. [9] PENTEADO, E. Influência da origem e do pré- tratamento do inóculo na produção de hidrogênio a partir de águas residuárias em biorreaotores anaeróbios. 2012. Dissertação de mestrado (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Hiráulica e Saneamento). Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo, São Carlos. [10] PEIXOTO, G.; SAAVEDRA, N. K.; VARESCHE, M. B. A.; ZAIAT, M. Hydrogen production from soft-drink wastewater in an upflow anaerobic packed-bed reactor. International Journalof Hydrogen Energy, v. 36, 8953-8966, 2011. JASKO, A.C.; ANDRADE J.; CAMPOS P.F.; PADILHA L.; PAULI R.B.; QUAST L. B.; SCHNITZLER E.; DEMIATE I.M. Caracterização físico-química de bagaço de mandioca in natura e após tratamento hidrolítico. Revista Brasileira de Tecnologia Agroindustria, v. l05, 427441, 2011.


Artigo

EFEITOS DA TORREFAÇÃO NA BIOMASSA FLORESTAL E AGRÍCOLA PARA FINS ENERGÉTICOS Sorane Moraes de Sousa1, Nathália Rodrigues da Silva1, Amanda Stephany Dutra de Oliveira1, Renata Carvalho da Silva2, Raquel Marchesan3

RESUMO Nos métodos de produção agrícola e florestal, a geração de resíduos pode se transformar em um desperdício quando não são reaproveitados, uma vez que estes nem sempre são convertidos em uma nova geração de renda para as empresas produtoras, principalmente quando incinerados de forma incorreta ou inadequada. Uma alternativa para amenizar esse problema seria a torrefação que é um processo termoquímico de conversão que vem ganhando destaque no pré-tratamento da biomassa para fins energéticos Essa prática reduz a umidade da biomassa originando um material hidrofóbico. Além disso, apresenta diversas vantagens como: Diminuição do custo de transporte e armazenamento. Este trabalho teve como objetivo analisar o efeito da torrefação na biomassa gerada em indústrias madeireiras e agroindustriais visando melhorar sua qualidade para a utilização em fins energéticos. O experimento foi conduzido na Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi-TO, no laboratório de Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais. Foram realizados 4 tipos de materiais diferentes: sabugo de milho, palha de milho, pinus e a combinação dos três (sabugo de milho x palha de milho x pinus), com 5 repetições cada. A aplicação da torrefação a 200 °C em forno mufla nas composições de biomassas favoreceu o aumento do teor de carbono fixo e a redução do teor de materiais voláteis em relação aos materiais onde não teve o processo de torrefação. Também observou um aumento no teor de cinzas, sendo que em alguns tratamentos o resultado ficou superior ao valor recomendado de 1,5%. O tratamento que melhor se adequou para uso energético foi o material em mistura pinus x sabugo de milho x palha de milho) com aplicação da torrefação, pois o mesmo apresentou baixos teores de cinzas e resultou na diminuição dos matérias voláteis e aumento do carbono fixo. PALAVRAS-CHAVE: Agroindústrias. Análise química imediata. Carbono fixo.

Introdução

uma vez que estes nem sempre são exista a exploração e pesquisa de reconvertidos em uma nova geração de cursos energéticos em um país, pois assim ele se torna menos vulnerável Nos métodos de produção agrí- renda para as empresas produtoras. a possíveis problemas futuros com sucola e florestal, a geração de resíduos pode se transformar em um desperÉ importante destinar uma aten- primento e abastecimento de energia dício quando não são reaproveitados, ção especial a minimizar e se reutilizar (SOUZA et al., 2016). os resíduos, de modo a se estabelecer A torrefação é um processo ternovos usos de produtos e subprodutos 1 Aluna do curso de Engenharia Florestal - Universidade Federal do Tocantins, campus de Gurupi. 1, e- mail(soraagroindustriais em substituição aos moquímico de conversão que vem nemoraes@hotmail.com) recursos não renováveis. De acordo ganhando destaque no pré- tratamen¹ Engenheira Florestal pela Univesidade Federal do Tocom Moraesa et al. (2017) as bio- to da biomassa para fins energéticos cantins massas que são produzidas no país (MARCEDO et al., 2014), um pro1 Aluna do curso de Engenharia Florestal - Universidade demandam avaliações mais precisas cesso de tratamento térmico que se Federal do Tocantins, campus de Gu rupi em relação ao seu potencial de utili- desenvolve na fase endotérmica da pi² Mestra em Ciências Florestais – Universidade Federal do rólise, entre 200 °C e 300 °C, em atzação como produtos energéticos. Tocantins mosfera inerte (PRINS ET AL., 2006; ³ Professora Doutora da Universidade Federal do TocanÉ de grande importância que ALMEIDA et al., 2010). tins

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Artigo

arranjo fatorial 4x2, considerando dois fatores: composição do material e tratamentos das partículas. Foi realizado o teste de normalidade pelo programa Statgraphics Centurion XVI.I. Constatando os dados normais, foi testada a homogeneidade das variâncias pelo teste de Bartlett e em seguida aplicada a Análise de Variância (ANAVA) para verificar a existência ou não de diferenças No intuito de valorizar os com- entre os fatores. Havendo a interação ponentes da biomassa para uso ener- entre os fatores fez-se o desdobramengético, faz-se necessário estudar os to do teste de Tukey no programa SISfatores que comprometem o seu ren- VAR 5.6. dimento, nesse contexto, o trabalho Resultados e Discussões teve por objetivo analisar o efeito da torrefação na biomassa gerada em marcenarias e agroindustriais da reConforme apresentado na Tabela gião sul do Tocantins, visando melho- 1, observa-se que houve diferença esrar sua qualidade para a utilização em tatística na interação dos fatores, em fins energéticos. Esse processo apresenta diversas vantagens como: Diminuição do custo de transporte e armazenamento (USLU et al., 2008), densidade energética superior ao seu estado natural (PRINS et al., 2006, CHEN et al., 2012) e melhora a moabilidade da biomassa (IBRAHIM et al., 2013, ARIAS et al., 2008, PHANPHANIICH et al., 2011).

Metodologia A. O presente trabalho foi desenvolvido na Univerdade Federal do Tocantins, no laboratório de tecnologia de produtos florestais. B. Para a realização deste trabalho foram utilizados resíduos de Pinus taeda (PI), sabugo de milho (Zea mays L.) (SM) e palha de milho (Zea mays L.) (PM) coletados em marcenarias e áreas agrícolas no município de Gurupi – TO, escolhidos pelo fato da quantidade de resíduos oriundos desses produtos na região. Após a determinação da composição, parte dos materiais foi levada a mufla para o processo de torrefação a uma temperatura de 200°C pelo período de 2 horas. Tanto os materiais sem torrefação, quanto os materiais torrefados foram submetidos a AQI (Análise química imediata) para a determinação do material volátil,carbono fixo e teor de cinzas. C. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com

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se tratando de materiais voláteis. A aplicação da torrefação teve uma influência positiva, diminuindo o teor de materiais voláteis em todas as composições. De acordo com Brito et al. (1977) há uma relação positiva entre carbono fixo da biomassa (Tabela 2) e o rendimento energético, no entanto teores de materiais voláteis relacionam-se de maneira negativa a esse rendimento. Existe uma relação positiva entre carbono fixo da biomassa e o rendimento. O teor de carbono fixo influência no aumento do poder calorífico superior dos materiais, que segundo Parikh et al. (2005) é um parâmetro excelente para se avaliar o potencial energético de combustível de biomassa. Segundo Gonçalves et al. (2009), o ideal é que o teor de cinzas não ultrapasse 1,5%, pois esse é um material indesejado quando se diz respeito a produção energética. As composições sem torrefação obtiveram-se resultado menor para o teor de cinzas. CONCLUSÃO Conclui-se que a aplicação da torrefação a 200 °C em um forno mufla em todas as composições da biomassa favoreceu o aumento do teor de carbono fixo e a redução do teor de materiais voláteis em relação ao material não torrefado. Porém, o teor de cinzas da palha de milho e sabugo de milho s (1,65% e 2,60%, respectivamente), teve um valor superior ao valor ideal de teor de cinzas que é de 1,5%. Já, as composições de pinus e a mistura (PI x SM x PM) obtiveram valores dentro do recomendado. O material da mistura (PI x SM x PM) com aplicação da torrefação foi o mais indicado para fins energéticos, pois o mesmo apresentou baixos teores de cinzas e resultou na di-


Artigo

minuição dos matérias voláteis e au- to em condensáveis da torrefação de resíduos vegetais. Pesq. flor. bras., mento do carbono fixo. Colombo, v. 34, n. 80, p. 417424, out./dez. 2014. Disponível Referências em <https://pfb.cnpf.embrapa.br/pfb/ Associação brasileira de normas index.php/pfb/article/ view/747/399> técnicas. NBR 8112: Carvão vegetal: Acesso em 14 de nov. 2018. análise imediata. Rio de Janeiro: MACEDO, L. A. Influência da comABNT, 1983a. 6p. posição da biomassa no rendimento GONCALVES, J. E.; Sartori, M. M. P.; em condensáveis do processo de torLeão, A. L. Energia de briquetes pro- refação. Dissertação de Mestrado em duzidos com rejeitos de resíduos só- Ciências Florestais, Publicação PPGElidos urbanos e madeira de Eucalyp- FL.DM - 189/2012, Departamento de tus grandis. Revista Brasileira de Engenharia Florestal, Universidade Engenharia Agrícola e Ambiental, de Brasília, Brasília, DF, 49p. v.13, p.657- 661, 2009. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/ MORAESA, S. L. et al. Cenário brarbeaa/v13n5/v13n05a21.pdf > Acesso sileiro da geração e uso de biomassa adensada, Revista IPT | Tecnologia e em: 12 de set. 2018. Inovação v.1, n.4, abr., 2017. DisponíIBRAHIM RHH, DARVELL LI, vel em: <http://revista.ipt.br/inJONES JM, WILLIAMS A. Physico- dex.php/revistaIPT/article/view/ 37>. chemical characterisation of torrefied Acesso em: 10 de set. 2018. biomass. J Anal Appl Pyrolysis 2013; PHANPHANICH, M. Mani S. Impact 103:21–30. of torrefaction on the grindability and MACEDO, L.A. Influência da com- fuel characteristics of forest biomass. posição da biomassa no rendimen- Bioresour Technol 2011; 102:1246–53.

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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

ROSA, M. F. et al. Valorização de resíduos da agroindústria. In: Simpósio internacional sobre gerenciamento de resíduos agropecuários e agroindustriais, 2., 2011, Foz do Iguaçu. Palestras... Concórdia, SC: Sbera, 2011. Disponível em <http://www. sbera.org.br/2sigera/obras/p12.pdf>. Acesso em: 10 set. 2018. SOUZA S. N. M. et al. Potencial de energia primaria de resíduos vegetais no Paraná – 4o Encontro de Energia no Meio Rural, Cascavel Paraná, 2016. Disponível em <http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?pid=MS C0000000022002000200042&script=sci_arttext> Acesso em: 08 de ago. 2018.

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LODO DOMÉSTICO, UMA ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL PARA PRODUÇÃO DE ENERGIA

Cristine Machado Schwanke1; Ingrid Augusto Caneca da Silva1; Wandressa Machado Moro1

RESUMO A população mundial cresce de forma progressiva, e no Brasil não é diferente. Portanto, cada vez mais a população necessita de recursos naturais; e, como consequência há o aumento na sua produção de resíduos. Entretanto, mesmo que diversos debates e acordos entre os países sejam realizados para combater o aquecimento global, a destruição da camada de ozônio, o desmatamento, a disposição e tramento inadequado de resíduos; estes, permanecem. O Brasil, há poucos anos atrás, elaborou a política nacional de resíduos sólidos, onde independente de sua origem, os resíduos sólidos devem ser coletados e descartados de maneira adequada, como em aterros sanitários, minimizando os possíveis prejuízos ambientais. Mas, alguns desses resíduos possuem um valor energético significativo no seu reuso; como é o caso do lodo de esgoto urbano. Uma alternativa tecnológica promissora é a utilização desse resíduo como biomassa na geração de energia, o biogás. À vista disso, o presente trabalho objetivou a análise do resíduo do tramento de esgoto para produção de energia. Assim, foi realizada, a coleta e a caracterização do lodo de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da cidade de Bagé; a análise do pH, condutividade elétrica, determinação dos sólidos totais, fixos e voláteis, determinação da demanda química e bioquímica de oxigênio; após, o processo de digestão anaeróbia, com controle de temperatura, pressão e agitação mecânica. O experimento durou 25 dias, sendo contabilizada uma geração de 0,0019 m³ de biogás; desta forma, o resíduo mostrou-se ter expressivo potencial para a geração de energia. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos. Aquecimento Global. Biogás.

Introdução

em estações de tratamento de esgoto (ETEs), que utilizam diferentes tipos de sistemas tecnológicos. Nesses sistemas, a água retorna aos mananciais com um bom grau de pureza. Todavia, ocorre a geração de um resíduo semi-sólido, pastoso e de natureza, predominantemente orgânica, denominado de lodo de esgoto. O destino desse lodo que é gerado nas ETEs é um grande problema ambiental para as empresas destinadas ao tratamento de mesmo (PETROZA, 2011).

Grande parte dos resíduos produzidos nos sistemas de tratamento de água e esgotos são uma preocupação mundial. Na atualidade, a produção de lodo no Brasil está estimada entre 150 mil e 220 mil toneladas de matéria seca por ano. Devido aos baixos índices de coleta e tratamento do esgoto ainda existentes no país e à pressão da sociedade por melhores condições ambientais, há um potencial tendência de ocorrer um incremento substancial na quantidade de lodo a Uma das alternativas ambientalser disposto na próxima década (AN- mente sustentável para a destinação DREOLI, 2001). do logo de esgoto é a degradação biológica anaeróbica da matéria orgânica; Os principais agentes poluido- nesse processo é produzido: metano, res de água, nas áreas urbanas, são amônia, dióxido de carbono, monóxios esgotos que, na maioria dos casos, do de carbono, sulfetos e dentre outras são lançados diretamente nos corpos substâncias. O Biogás é uma mistura de água sem qualquer tipo tratamen- dessas substâncias formadas na digesto. Frente à degradação intensa dos tão anaeróbica, tendo como o princirecursos hídricos, os esgotos das ci- pal gás o metano, por ter uma elevada dades brasileiras vêm sendo tratados capacidade calorífica. A quantidade de cada elemento do Biogás depende das condições de operação da ETE e 1 Doutorado, Graduanda, Graduanda – Unidas características físico-químico do versidade Federal do Pampa, Bagé, RS, cristilodo, como tempo de retenção, temneschwanke@unipampa.edu.br. 22 Revista Biomassa BR

peratura, pH, relação carbono-nitrogênio-fósforo (BILOTTA, ROSS, 2016). Além da produção de energia, o subproduto de degradação biológica pode ser utilizado como fertilizantes na agricultura, dando assim, um destino correto para esse resíduo. Desse modo, o presente trabalho pretende avaliar o potencial do uso do lodo doméstico, proveniente da estação de tratamento de esgoto da Vila Gaúcha da cidade de Bagé-RS, para a produção de biogás, propondo uma alternativa sustentável para a destinação deste resíduo. Para essa avaliação foram feitas análises da matéria-prima antes da degradação biológica e a quantificação do volume total produzido de Biogás durante 25 dias de experimento. Metodologia O estudo inicia com a elaboração de um roteiro de atividades para o detalhamento e organização de todas etapas da produção do Biogás. O roteiro apresenta todos os passos para a caracterização da biomassa utilizada,


dução total de Biogás durante os 25 dias foi de 0,0019 m³.

desde a adição do lodo sanitário ao reator até o recolhimento do gás produzido.

Diante do desempenho do experimento e as análise dos seus dados, comprova-se que a utilização do lodo de ETE como biomassa para a produção de energia se mostra uma alternativa com elevado potencial energético, além de ser uma opção ambientalmente sustentável. Para trabalhos futuros pretendem-se verificar a viabilidade econômica tanto de geração de energia como de implementação de um biodigestor na ETE avaliada neste experimeto.

A caracterização do lodo se dá a partir da análise de pH, condutividade elétrica (CE), sólidos totais (ST), sólidos fixos (SF), sólidos voláteis (SV), demanda química de oxigênio (DQO) e demanda biológica de oxigênio (DBO). As normas utilizadas para a caracterização estão descritas na Tabela 1, onde apresenta o tipo de análise e a norma empregada.

Agradecimentos A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) e ao Programa de DeA Tabela 2 apresenta as análises senvolvimento Acadêmico da PDAdo lodo de esgoto, sendo que cada UNIPAMPA pelos recursos recebidos amostra foi realizada em quatriplicata. em bolsas. Resultados e Discussões

Referências A coleta do lodo foi realizada na ETE localizada no bairro Vila Gaúcha-Bagé/RS, onde o este foi disposto em sacolas plásticas com auxílio de ferramenta de coleta. Na Figura 1 encontra-se imagens do local de coleta.

O experimento usou como biodigestor, um reator de bancada para a produção com controle de temperatura e agitação, previamente ajustados, para uso no processo de digestão anaeróbica para produção de Biogás; neste é adaptado uma base de Bernoulli, onde é possível a coleta e quantificação do volume de gás produzido, como apresenta a Figura 2 (a) e (b). Para uma maior precisão na coleta e análise dos dados durante o experimento, foram conectados dois sensores, de pressão e temperatura, onde os dados eram enviados para o software Sitrad Pro, como mostra a Figura 3.

[1] ANDREOLI, V. Resíduos sólidos do saneamento: processamento, reciclagem e disposição final. 1. ed. Rio de Janeiro: RiMa, ABES, 2001. [2] BILOTTA, P.; ROSS, B. Z. L.. Estimativa de geração de energia e emissão evitada de gás de efeito estufa na recuperação de biogás produzido em estação de tratamento de esgotos. Revista Engenharia Sanitária e AmbienOs resultados obtidos demostram tal, Rio de Janeiro, v.21, n. 2, p. 275que o lodo está propício ao desenvol- 282, abr./jun. 2016. vimento de bactérias metanogênicas, que não há perdas na qualidade dos [3] MENDONÇA, G. C. et al. Cabiofertilizantes e que possui grande racterização do Lodo de Esgoto da quantidade de material orgânico, fa- Cidade de Bagé - Potencial de Provorecendo a digestão anaeróbica, con- dução de Biogás. Anais do 10º Salão forme Mendonça (2019). Finalmente, Internacional de Ensino, Pesquisa a Figura 4 demostra a produção de e Extensão. Bagé: SIEPE 2018. DisBiogás durante o experimento. A pro- ponível em: <seer.unipampa.edu. br/index.php/siep e/ar t icle/ view/40524/25338>. Acesso em: 18 jun. 2019 PETROZA, M. M. Bio-óleo e biogás da degradação termoquímica do lodo de esgoto doméstico em cilindro rotativo. 2011. Tese (Doutorado em Engenharia Química) –Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. Revista Biomassa BR

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ESTUDO DO CONTEÚDO CALORÍFICO DE LIGNINAS EXTRAÍDAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR E CASCAS DE ABACAXI 1

Gabriela Ciribelli Santos Pompêu1, Reinaldo Ruggiero2

Universidade Federal de Uberlândia Instituto de Química, Uberlândia/MG, gabriela_csp@hotmail.com 2 Universidade Federal de Uberlândia Instituto de Química. Uberlândia/MG.

RESUMO Um dos avanços das novas tecnologias aplicadas nas biorrefinarias tende a desestruturar o complexo lignocelulósico das plantas, aproveitando as frações de hemicelulose e celulose, gerando assim, um novo subproduto orgânico: a lignina. Essa macromólecula ocupa a posição de segundo material orgânico vegetal mais abundante, responsável por cerca de 30 % dos carbonos e 40 % da energia dos materiais lignocelulósicos. Tem se tornado um material de grande interesse nos dias atuais, tendo em vista a redução dos impactos ambientais e disponibilização de energia elétrica a custos reduzidos, além de se tratar de uma fonte de energia limpa e renovável. Algumas pesquisas relacionam a quantidade de lignina presente na madeira e o poder calorífico e comprovam que quanto maior o teor de lignina encontrado, maior seu poder calorífico. Em razão de tais aspectos, teve-se como objetivo principal analisar e caracterizar, do ponto de vista termodinâmico, as ligninas extraídas de resíduos de duas plantas geradoras de grande quantidade de biomassa lignocelulósicas no Brasil (bagaço de cana-de-açúcar e casca de abacaxi). As ligninas foram extraídas destas biomassas por métodos similares, deslignificação básica com solução de hidróxido de sódio, focando no estudo calorífico individual de cada amostra e correlacionando essas energias caloríficas com a da biomassa de origem, com o intuito de avaliar o melhor aproveitamento energético. A metodologia se baseou em duas partes: a primeira envolve a caracterização das ligninas, com análises de FTIR, CHNSO e Teores de Cinzas e Umidade, e a segunda parte, na determinação do conteúdo energético das amostras, com análises de DSC e Poder Calorífico. Como prioridade de posteriores estudos de uso energético, destacamos os resultados da análise elementar e poder calorífico, respectivamente, sendo a lignina de bagaço de cana-de-açúcar com 58 % de carbono e 4413,24 kcal kg-1, e a lignina de abacaxi com 59 % de carbono e 5231,83 kcal kg-1. Algumas pesquisas apontam que o teor de carbono está relacionado ao poder calorífico, por isso quanto maior for o teor de carbono em um composto, maior será o seu potencial energético, mostrando que ambas têm alto potencial para o aproveitamento calorífico e energético, proporcionando alto rendimento na produção de bioenergia. Palavras-chave. Lignina. Biomassa. Bioenergia. Poder Calorífico.

Introdução

termelétrica, ou seja, cogeração de a cogeração em sistemas que utilizam energia elétrica a partir de sua queima a biomassa como fonte energética (FERNANDES; MIGUEL, 2011). A lignina, um dos componentes (FERNANDES; MIGUEL, 2011). que constituem a biomassa lignoceDentre as aplicações da biomasEssa energia proveniente de fonlulósica, provém de recursos renováveis, apresentada estruturalmente, tes orgânicas ou biomassas, acarretam sa, destaca-se o emprego na produção como uma macromolécula fenólica vantagens como: baixo custo, permite de combustíveis sólidos, líquidos e amorfa, de estrutura complexa, he- o reaproveitamento de resíduos, ser gasosos. De acordo com ANDRADE terogênea, tridimensional, com alto renovável , e por isso, é menos po- (2015), existem características funteor de carbono, presente em todos os luente que outras formas de energia damentais que capacitam determivegetais e ocupa a posição de segunda como aquela obtida a partir da utili- nada biomassa lignocelulósica para macromolécula orgânica vegetal mais zação de combustíveis fósseis como o aplicação de um bom combustível, abundante da natureza e a primeira petróleo e o carvão mineral (SACCO, como alto poder colorífico, baixa temem estruturas aromáticas (SOUTO et 2008). Outro destaque positivo para peratura de ignição, elevado teor de esse material, é que embora tenha efi- voláteis, baixa energia de ativação e al., 2015). ciência reduzida, seu aproveitamento baixo teor de cinzas. Esses parâmetros Tal fonte renovável tem se tor- pode ser feito diretamente, por inter- dependem não só da composição de nado uma alternativa nos dias atuais, médio da combustão em fornos e cal- cada biomassa, mas também de fatopois reduz os impactos ambientais e deiras. E para melhorar sua eficiência res operacionais durante a conversão disponibiliza energia elétrica a custos de processo e minimizar os impactos térmica. reduzidos, além de se tratar de uma socioambientais, novas tecnologias de Para o presente trabalho, foram fonte de energia limpa e renovável, a conversão mais eficientes vem sendo lignina pode ser utilizada para pro- desenvolvidas e aperfeiçoadas, como a escolhidos dois tipos de ligninas produzir energia através de uma usina gaseificação e a pirólise, sendo comum venientes de biomassas diferentes: 24 Revista Biomassa BR


lignina de bagaço de cana-de-açúcar e lignina das cascas de abacaxi. A primeira delas, proveniente das indústrias sucroalcooleiras, em que o Brasil está em primeiro lugar como maior produtor de cana-de-açúcar, e maior produtor de resíduo industrial (bagaço e palha); e a segunda lignina é proveniente das indústrias de sucos e compotas de abacaxi, onde é gerado em média 50 % do peso total da matéria-prima em resíduos sólidos. Assim, foram feitas caracterizações das amostras, e determinações energéticas do ponto de vista termodinâmico, focando no estudo calorífico individual de cada uma e correlacionando essas energias caloríficas com a da biomassa de origem, com o intuito de avaliar seu melhor aproveitamento energético. Material e Métodos As ligninas foram extraídas através da deslignificação em meio básico com NaOH, na qual as biomassas foram colocadas em presença de hidróxido de sódio e levadas a um reator a 170 °C obtendo um licor negro. A lignina foi então precipitada com ácido sulfúrico (QUINELATO, 2016). De cada biomassa, obteve-se um tipo de lignina, que foi submetida aos estudos de caracterização e análise térmica, sendo LigBg a lignina extraída do bagaço de cana e LigA a lignina extraída das cascas do abacaxi. Caracterização e Análise térmica das ligninas A metodologia se baseou em duas partes: a primeira envolve a caracterização das ligninas, com Espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Análise elementar das ligninas (CHNSO) e Teores de Cinzas e Umidade. Na segunda etapa, o objetivo central deste trabalho, foi na determinação do conteúdo energético das amostras, com foco em Análise calorimétrica exploratória diferencial (DSC) e Poder Calorífico. Resultados e discussão Espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) Os espectros possuem bandas ca-

racterísticas de lignina, contendo função mais descritiva e de confirmação da presença de grupos característicos das mesmas, como pode ser observado na Figura 1. Todos os espectros se assemelham em algumas bandas, alterando principalmente na intensidade e em sua estrutura molecular. Isso porque as bandas elementares podem ser atribuídas a determinados tipos de vibrações moleculares das unidades de formação da lignina.

na organização da estrutura da cadeia carbônica de ambas. Análise elementar das ligninas (CHNS/O) As determinações dos elementos carbono, nitrogênio, hidrogênio e enxofre foram medidas no equipamento, enquanto a quantidade de oxigênio presente foi estimada a partir da subtração da porcentagem dos outros elementos presentes.

Na tabela 1, observam-se as prinSabe-se que o teor de carbono cipais frequências apresentadas para cada amostra, enquanto na Tabela 2, está relacionado ao poder calorífico, o que essas atribuições representam e quanto maior for o teor de carbono Revista Biomassa BR

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em um composto, maior será o seu potencial energético, os resultados são comprovados ao correlacionar com os resultados de Poder Calorífico (Tabela 5). Os resultados dos teores de carbono, nitrogênio, hidrogênio e enxofre demonstram que possuem grande potencial energético, apresentando valores próximos a de outras biomassas encontrado nas referências. Segundo Protássio et al. (2011), para utilização e produção de bioenergia é necessário que a biomassa apresente altos teores de carbono e hidrogênio e baixos teores de oxigênio, visto que esses componentes da biomassa estão correlacionados ao poder calorífico. Teores de Cinzas e Umidade A Tabela 4 apresenta os valores médios dos teores de umidade e cinza. Para cada tipo de lignina a perda de massa é diferente, e estas reduções estão associadas à eliminação de água e material orgânico presentes nas mesmas. O teor de umidade mostra a porcentagem de água presente em cada material, relacionado ao seu peso seco. A lignina, devido à grande presença de aromáticos na estrutura, tem um caráter mais hidrofóbico. Por sua vez, o teor de cinzas fornece a quantidade de resíduo inorgânico que permanece após a queima. Nota-se que todas as amostras apresentaram poucas diferenças significativas em relação ao teor de umidade, com valores próximos aos que foram encontrados nas referências da literatura. Análise calorimétrica exploratória diferencial (DSC) e Análise termogravimétrica (TGA) ligninas têm diferentes capacidades de reter a água em sua estrutura: a LigBg possui menor capacidade de reter a água, enquanto a LigA tem maior capacidade de hidratação. Isso pode ser visto nas intensidades dos picos endotérmicos das ligninas em torno de 100 ºC. Afora o fato de que diferentes estruturas podem influenciar A primeira varredura (Figura 2-a) no caráter hidrofóbico das ligninas, a mostra a saída dos voláteis presentes presença de maior quantidade de ponas amostras, como a água principal- lissacarídeos, aumenta a hidrofilicidamente. O que se pode notar é que as de da amostra. As curvas (DSC) das ligninas extraídas estão apresentadas pelos termogramas da Figura 2, onde o comportamento térmico completo das amostras de lignina foi dividido em duas varreduras de temperatura para melhor visualização das etapas térmicas das amostras.

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A lignina das cascas de abacaxi também se diferencia na região entre os picos em torno de 80 ºC e em torno de 148 ºC, que pode ser por apresentar outros voláteis em sua estrutura, ou possuir águas mais ou menos ligadas na mesma. Na segunda varredura, com temperatura de 220 ºC até 450 ºC (Figura 2-b), observam-se as exotermas referentes à oxidação das ligninas, na qual ambas as amostras tem início em 370


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ºC indo até 440 ºC. Os máximos para a amostra de bagaço se situam em torno de 415 ºC, enquanto a lignina de abacaxi tem seu máximo de oxidação em 432 ºC. Poder Calorífico Para o poder calorífico, os resultados obtidos são apresentados na Tabela 5. Ao correlaçionar os valores obtidos para cada amostra com as suas respectivas biomassas referenciadas na literatura (Tabela 6), observa-se uma semelhança nos valores encontrados, comprovando terem potencial na avaliação da viabilidade do seu uso na geração de energia.

entre os materiais dos quais as ligninas foram extraídas e as próprias ligninas, o que possibilita, a estas biomassas, serem utilizadas no aproveitamento energético de maneira mais adequada e eficaz. A quantidade de umidade presente nestas amostras, que poderia ser um fator negativo no aproveitamento energético, pode ser contornada se levarmos em conta que durante as crises hídricas, período em que se utilizam fortemente as termoelétricas, esses materiais estariam secando devido à alta insolação em grande parte do Brasil. Agradecimentos

Os autores agradecem ao apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Conclusões Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), Pode-se concluir que ambas as lig- ao Conselho Nacional de Pesquisa ninas, têm alto potencial para aprovei- (CNPq) e à Coordenação de Apertamento calorífico e energético, visto feiçoamento de Pessoal de Nível Sunos resultados de poder calorífico e perior (CAPES) no desenvolvimento teor de carbono em suas composições, deste trabalho. o que configura alta rentabilidade na Referências Bibliográficas produção de bioenergia.

pósio De Educação Unisalesiano. A importância da utilização do bagaço de cana-de-açúcar na geração de energia em termelétricas. Brasil. PAULA, L. E. R. et al. (2011) Cerne. Characterization of residues from plant biomass for use in energy generation. v. 17, n. 2, p. 237-246. PROTÁSIO, T. P. et. al. (2011) Pesquisa Florestal Brasileira. Relação entre o poder calorífico superior e os componentes elementares e minerais da biomassa vegetal. Colombo, v. 31, n. 66, p. 113. QUINELATO, C. (2016) Dissertação de Mestrado. Métodos de extração da lignina do bagaço da cana-de-açúcar da região noroeste do estado de São Paulo. 95 f. SACCO, A. P. (2008) Tese de Doutorado. Caracterização e estudo do comportamento térmico de ligninas extraídas de bagaço de cana-de-açúcar e dos resíduos sólidos urbanos. 121 f.

ANDRADE, L. A. (2015) Dissertação de Mestrado. Aproveitamento do ca- SANTOS, M. L. G. (2018) Dissertação roço de manga: um estudo de viabili- de Mestrado. Processo pirolítico da dade da pirólise usando energia solar. biomassa residual do abacaxi. 85 f. 126 f SILVA, L. G. (2014) Tese de DoutoCHAVES, C. V. L. et al. (2014) XX rado. Obtenção de fibra de carbono a Congresso Brasileiro de Engenharia partir da lignina do bagaço de canaQuímica. Caracterização física do ba- -de-açúcar. 112 f. gaço de cana-de-açúcar. 19-22 out., SOUTO F. et al. (2015) Revista MatéFlorianópolis. ria. Fibras de carbono a partir de ligTambém foi possível fazer uma FERNANDES, A. S. MIGUEL, E. R. nina: uma revisão da literatura. v. 1, n. correlação energética (termoquímica) (2011) III Encontro Científico E Sim- 20, p.100-114. Quanto aos aspectos gerais dos resultados, podemos enfatizar que a lignina de bagaço de cana-de-açúcar se sobressai, pelo acesso e disponibilidade para utilização, além de maior quantidade de biomassa produzida pelo setor industrial, tanto das indústrias sucroalcooleiras quanto de etanol de segunda geração, cuja parte do conteúdo é inutilizada e com descarte impróprio.

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Nota

A CAPACIDADE INSTALADA E A FONTE BIOMASSA A capacidade instalada, atualmente outorgada no país pela ANEEL, é de 174.705 MW. A fonte biomassa em geral (que inclui as diversas biomassas) representa 9% da potência outorgada na matriz elétrica do Brasil, com 15.294 MW instalados, ocupando a 4a posição na matriz, atrás das fontes hídrica, eólica e gás natural.

A biomassa chegou a representar 32% do crescimento anual da capacidade instalada no país (em 2010). Em 2020, a biomassa já instalou 175 MW novos e deve instalar mais 241 MW até dezembro, totalizando 416 MW de acréscimo à matriz elétrica em 2020 (8,8% do total previsto a instalar por todas as fontes no país).

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Revista Biomassa Ed. 51  

• Durabilidade de briquetes • Potencial bioquímico de hidrogênio a partir do bagaço de mandioca • Efeitos da torrefação na biomassa floresta...

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• Durabilidade de briquetes • Potencial bioquímico de hidrogênio a partir do bagaço de mandioca • Efeitos da torrefação na biomassa floresta...

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