25 e 26 de setembro de 2014



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25 e 26 de setembro de 2014





PROPRIEDADES ENERGÉTICAS DE BRIQUETES DE RESÍDUOS DE ERVA-MATE (Ilex paraguariensis)

C. M. BORTOLUZZI1*, L. F WATZLAWICK²


1 Universidade Estadual do Centro-Oeste, Mestrado em Bioenergia

² Universidade Estadual do Centro-Oeste, Docente Mestrado Bioenergia

*Autor correspondente E-mail para contato: camyllabortoluzzi@hotmail.com
RESUMO: O objetivo do presente trabalho é analisar as propriedades energéticas de briquetes de folhas cancheadas de erva-mate e serragem. A utilização de bioenergia contribui para o aumento da matriz energética e uma opção são os biocombustíveis sólidos, briquetes os quais através do processo de compactação adquirem um alto poder energético. As análises do teor de cinzas, umidade e poder calorífico verificam a eficiência dos briquetes. Para as análises de densidade, poder calorífico, umidade e teor de cinzas utilizou-se as normas vigentes bem como as padronizadas para verificação destes parâmetros. Os resultados obtidos indicam que estes briquetes apresentam características que os tornam viáveis para obtenção de energia, porém se faz necessários estudos que verifiquem a disponibilidade e viabilidade de utilização das folhas cancheadas evitando assim a competição.
PALAVRAS-CHAVE: biomassa, dendroenergia, co-produtos
ABSTRACT: The objective of this study is to analyze the energetic properties of grinded yerba mate leaves briquettes and sawdust. The use of sawdust contributes to the unity of the particles as a natural binder which makes the briquette economically and environmentally viable and yet provides satisfactory energy characteristics. The analysis of ash content, moisture and calorific check the efficiency of the briquettes in offering energy. For the analysis of density, calorific value, moisture and ash content was used itself current standards as well as the standard for verification of these parameters. The results obtained indicate that these briquettes have characteristics that make them viable for energy yet studies to verify the availability and feasibility of using grinded leaves avoiding thus the competition.
KEYWORDS: biomass, dendroenergia, co-products
1. INTRODUÇÃO

A erva-mate (Ilex paraguariensis) pertencente à família das Aquifoleaceae, classificada pelo botânico e cientista o francês Auguste François Cesar Prouvençal de Saint-Hilaire em 1822. Os países produtores de erva-mate são o Brasil e Paraguai. Recebe várias denominações levando em consideração a variação linguística de cada região. A sua produção contribui significativamente para a economia destes países, devido seu cultivo estar relacionado a um grupo de pequenos produtores (BONDARIK et al. 2006).

Nas indústrias ervateiras, a erva-mate passa por três processos: “sapeco, secagem e cancheamento”. O sapeco utiliza fogo de forma direta retirando boa parte da umidade presente nas folhas. Para o sapeco utiliza-se madeira de eucalipto, para evitar que a erva-mate adquira sabor. Na secagem, processo mais longo, a erva-mate passa por uma esteira onde as folhas são separadas dos palitos. As folhas seguem para o cancheamento onde são trituradas, e os palitos são adicionados à erva-mate, para cada 25 Kg de erva cancheada são adicionados 10 Kg de palitos para a comercialização do produto em sua destinação final erva para chimarrão, tererê e chás. Em algumas indústrias, os palitos são utilizados no sapeco, reduzindo a quantidade de eucalipto utilizado pela empresa durante esta etapa (ESMELINDRO et al. 2001).

Na Tabela 1 é possível observar a produção de folhas cancheadas de erva-mate pelas indústrias ervateiras no Brasil e nos estados produtores. Neste caso observa-se a parcela significativa do Paraná na produção de erva-mate no Brasil.



Tabela 1: Produção de erva-mate no Brasil e Estados.



Fonte: IBGE – PAM (Pesquisa Agrícola Municipal) 2012.

A utilização de energia proveniente de combustíveis não renováveis promove poluição mundial descontrolada além de transmitir a população uma insegurança com relação a sua disponibilidade futura. No entanto o Brasil vem desenvolvendo técnicas de aproveitamento de sua produção florestal e agrícola para geração de energias renováveis. De acordo com o MME (Ministério de Minas e Energia) (2013), a matriz energética mundial provida do uso de recursos renováveis encontra-se em torno de 13,2%, o Brasil quando se compara a este valor se destaca isto porque a utilização de energia proveniente de algum recurso que se refaz é compreendida em 42,4%



Uma maneira de aperfeiçoar a forma de obtenção de energia a partir dos resíduos lignocelulósicos provenientes do setor agroindústrial é a briquetagem a qual consiste em aglomerar as partículas de biomassa através do processo de compactação sobre uma elevada temperatura e pressão utilizando uma briquetadeira. Na Figura 1 observa-se um fluxograma do processo de produção de briquetes desde a colheita até a fase final. A alta temperatura possibilita que a lignina presente nos resíduos se torne “plástica” atuando como um ligante natural conferindo eficiência na compactação e resistência. Está lignina obtida quando os resíduos expostos a altas temperaturas dispensa a utilização de ligantes artificiais os quais elevam o custo dos produtos, desta forma obtemos briquetes que substituem equivalentemente a lenha (SCHÜTZ et al. 2010).


Figura 1: Fluxograma dos resíduos para produção de briquetes

Fonte: Nilson et al., (2012).

Para verificação da eficiência energética dos briquetes são analisados alguns parâmetros deste podemos destacar o poder calorífico o qual consiste na quantidade de energia na forma de calor, cujo este é liberado durante a combustão. O poder calorífico de acordo com o Sistema Internacional de medidas é expresso em Jg-1 (Joules/gramas-1). No entanto de acordo com Qurino (2000), podemos expressar o poder calorífico Cal/g (Calorias/grama) ou Kcal/Kg (Quilocalorias/Quilogramas). O poder calorífico se divide em inferior e superior. O inferior constitui na energia distribuída em unidade de massa pós a evaporação da água. Já o superior configura-se na formação de água no momento da combustão, está é condensada e recuperada (FELFLI, 2003).

Para analisar a viabilidade econômica dos briquetes vários análises devem ser levadas em consideração, como disponibilidade dos resíduos, custos e benefícios da implantação de uma briquetadeira, transporte, local apropriado para armazenagem. Com relação aos equipamentos o Instituto Asiático de Tecnologia (AIT), desenvolveu modelos de briquetadeiras de fácil operação e manutenção e economicamente acessíveis, estes equipamentos foram implantados no Brasil (FELFLI, 2003).

De acordo com Eriksson e Prior (1990), o Brasil apresenta diversas condições favoráveis para a produção e comercialização de briquetes:



  • Elevada disponibilidade de resíduos madeireiros, de indústrias agroflorestais, agroindústrias e resíduos urbanos, favorecendo a implantação de briquetadeiras próximo ou nestas indústrias, isto promove uma redução do uso de transportes para os resíduos;

  • Valorização da utilização de bicombustíveis;

  • Legislação que regulamenta a extração de madeira e implantação de florestas energéticas.


2. MATERIAIS E MÉTODOS
Para o presente trabalho utilizou-se briquetes de resíduos de erva-mate, para as analises energéticas foram preparadas amostras de cinco gramas as mesmas realizadas em tiplicada.

As análises foram realizadas mediante padronização e citações em outros trabalhos. As Normas utilizadas para cada amostra foram descritas por Capote (2012):

- NBR 8112 – Carvão vegetal;

- NBR 13999 – Madeira, utilizada para verificar o teor de cinzas, submetida a combustão a 525ºC.



Para verificação do teor de cinzas utilizou-se seguinte equação:

Onde:


TC(%) = Teor de cinzas

P cinzas = Peso das cinzas, em gramas, após incineração da amostra à 525°C.

PAS da amostra inicial = Peso da amostra, em gramas, antes da incineração à 0% de umidade.
Análises de teor de umidade realizadas de acordo com a norma NBR – 14929. Os briquetes após compactação foram submetidos à secagem em estufa 102ºC ± 1ºC, até peso constante, para a presente verificação, os resultados foram aplicados na equação abaixo:

Onde:


TU (%) = g kg-1 teor de umidade

Pu = peso inicial da mostra, em gramas



Ps = peso final da amostra, em gramas, após secagem em estufa.
Para verificação do Poder Calorífico a equação abaixo, determinando a densidade através da norma DIN - 51900 qual determina o parâmetro a combustíveis sólidos e líquido com auxilio da bomba calorimétrica. A determinação da densidade foi preconizada pela análise de massa e volume posteriormente.



3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A média do poder calorífico destes briquetes é de 1, 250 g -³.Este valor está de acordo com o estudo realizado por Paula et al. (2011), o qual utilizou metodologia semelhante, verificou está propriedade em briquetes produzidos com serragem apenas.

Mediante análise dos briquetes produzidos a partir de 50% folhas cancheadas de erva-mate e 50% de serragem obteve-se uma densidade média de 1,11 g -³. De acordo com Quirino (2000), a densidade compreendida em 1,1 g -³ confere ao briquete uma diminuição de volume com relação aos resíduos. Este valor atribui ainda ao bicombustível uma vantagem, os mesmos possuem uma menor possibilidade de decomposição ou fermentação tal característica confere benefícios aos mesmos com relação ao armazenamento e transporte.

A densidade dos bicombustíveis está relacionada ao equipamento em que o mesmo é produzido. No caso dos briquetes o modelo de briquetadeira influencia diretamente na pressão expressa durante a compactação. Estudos realizados por Capote (2012), ressaltam que briquetadeiras do modelo extrusão por “rosca sem fim” a qual produz briquetes com um orifício ao centro compacta os resíduos com melhor precisão, está característica confere a eles uma densidade vantajosa devido às partículas apresentarem-se unidas. Outra propriedade apresentada aos briquetes dependente do equipamento é a alta temperatura que a mesma opera isto confere a eles uma alta densidade. É importante ainda ressaltar que a densidade do briquete afeta completamente o transporte e armazenamento que influência a viabilidade econômica dos mesmos.

A densidade média dos briquetes em estudo é de 1074 g -3 De acordo com Quirino (2000), briquetes compactados em briquetadeira de extrusão por “rosca sem fim”, possuem uma densidade média compreendida entre 1070 e 1220 kg/cm³. Desta forma os briquetes deste estudo encontram-se dentro dos padrões estabelecidos.

Outro parâmetro é quantidade de umidade, no presente trabalho a umidade dos briquetes foi de 9 g kg-1. Nos briquetes é importante que a umidade seja reduzida através de um processo de secagem em estufa a aproximadamente 70º C constante há 72 horas. Segundo Quirino (2000) é imprescindível que a quantidade de água presente nos briquetes seja compreendida entre 8% e 12% esses valores permitem uma melhor compactação dos resíduos.

Também foi verificado nas amostras de briquetes de folhas cancheadas de erva-mate e serragem o teor de cinzas obtendo uma média de 4 g kg-1. Segundo Gonçalves (2010), o teor de cinza obtido após a queima completa do briquete é maior que 4 g kg-1 este valor não é vantajoso, pois promove desgaste e corrosão dos equipamentos. O teor de cinzas reflete no poder calorífico do briquete, durante a queima os produtos que apresentarem uma grande quantidade de cinzas certamente compreenderam um baixo poder calorífico.


4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com relação aos valores de poder calorífico os briquetes do presente estudo se mostraram energeticamente favoráveis, quando comparados com outros estudos que apresentam briquetes produzidos com outros resíduos e já estão sendo comercializados. Considerando que os briquetes de erva-mate possuem um favorável poder calorífico propriedade necessária para comercialização.

Outras propriedades importantes são densidade, teor de cinzas e umidade estes parâmetros quando observados com bicombustíveis utilizados na geração de energia os briquetes de erva-mate se mostraram nestes parâmetros eficientes.

Sendo assim este trabalho possibilitou analisar propriedades energéticas de briquetes de erva-mate , trazendo assim para a área da bioenergia uma nova opção de bicombustível.
5. REFERÊNCIAS

MSMMM, A.; MSBBBB, B.; ASMM, D. Título completo do artigo. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 50, p. 14-20, 2014.

SILVA, C. Título do livro. Rio de Janeiro: Editora XYZ, 2012.

BONDARIK, R., KOVALESKI, J.L. & PILATTI, L.A.. A produção de erva-mate e o início da atividade industrial no estado do Paraná. In: II Encontro de Engenharia e Tecnologia dos Campos Gerais. Ponta Grossa, Brasil, 2006.

BRIANE, D.; DOAT, J. Guide technique de la carbonisation: la fabrication du charbon de bois. Editora: ÉDISUD, 1985.
CAPOTE, F. G. Caracterização e classificação de co-produtos compactados da biomassa para fins energéticos. 2012. 73 p. Dissertação de mestrado- Interinstitucional em bioenergia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2012.

ESMELINDRO, M. C., TONIAZZO, G., WACZUK, A., DARIVA, C., OLIVEIRA, D. D. Caracterização físico-química da erva-mate: influência das etapas do processamento industrial. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 22, n.2, 2001.


ERIKSSON, S.; PRIOR, M. The briquetting of agricultural wastes for fuel, Roma: Editora: FOOD ANDAGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS, 1990.
FELFLI, F. F. Torrefação de biomassa, viabilidade técnica e potencial de mercado. 2003. 137 p. Tese (Doutorado) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas – Campinas.
GONÇALVES, J. E. Avaliação energética e ambiental de briquetes produzidos com rejeitos de resíduos sólidos urbanos e madeira de Eucalyptus grandis. 2010. 104 f. Tese (Doutorado em Agronomia – Energia na Agricultura) – Universidade Estadual Paulista – Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu – SP. 2010.
IBGE. – PAM - Pesquisa Agrícola Municipal 2012. Rio de Janeiro, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2010. Disponível em: < http://www.ibge.gov.br>. Acesso em: 01 de Julho de 2014.
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Disponível em: . Acesso em 01 de Julho de 2014.

NILSON, D.; BERNESSON, S.; HANSSON, P.-A. Pellet production from agricultural raw materials – a systems study. Biomass and Bioenergy, Oxford, v. 35, n. 1, p. 679-689, 2011.


PAULA, L. E. de R.; TRUGILHO, P. F.; REZENDE, R. N.; ASSIS, C. O. de; BALIZA, A. E. R. Produção e avaliação de briquetes de resíduos lignocelulósicos. Pesq. Flor. Bras., Colombo, v. 31, n. 66, p. 103-112, 2011.
QUIRINO, W. F., Utilização energética de resíduos vegetais. Laboratório de produtos florestais LPF/IBAMA. Módulo do curso “Capacitação de agentes 31 multiplicadores em valorização da madeira e dos resíduos vegetais”, p.4-32, 2000.
SCHÜTZ, F. C. A., ANAMI, M. H., TRAVESSINI, R. Desenvolvimento e ensaio de briquetes fabricados a partir de resíduos lignocelulósicos da agroindústria. Inovação e Tecnológia, v. 1, n. 1, p. 1-8, 2010.







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