ju. Workshop de Rede de Nanotecnologia Aplicada {/O Agronegócio

CARBONIZAÇÃO HIDROTÉRMICA DE BIOMASSA

Guiotoku, M.I,2*; Magalhães, W. L. E.I; Rambo, C. R.2;Hotza, D.2

'Embrapa Florestas, Colombo/PR,2Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PGMAT), Universidade

Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis/SC.*marcela @cnpf.embrapa.br

Projeto Componente: PC4 Plano de Ação: 01.05.1.01.04.02

ResumoEste trabalho teve como objetivo principal, estudar um novo processo de carbonizaçãoque utiliza meio aquoso, catalisador ácido e temperatura máxima de reação de 200°Cem resíduo de serragem de Pinus silvestris. Foram estudados tempos de reação de 60 e120 minutos e concentração de catalisador de 1,5 moI.L·I. Resultados preliminaresmostraram que cerca de 40% da celulose presente no material foi carbonizada e seupoder calorífico mostrou-se levemente superior ao da madeira de pinus seca.

Palavras-chave: biomassa, carbonização hidrotérmica.

IntroduçãoDo ponto de vista energético, a biomassa édefinida como todo recurso renovável oriundo dematéria orgânica (de origem animal ou vegetal)que pode ser utilizada na produção de energia. NoBrasil, a proporção da energia total consumida écerca de 35% de origem hídrica e 25% de origemem biomassa, significando que os recursosrenováveis suprem algo em tomo de 2/3 dosrequisitos energéticos do país. As conversõestérmicas da biomassa são aquelas em que omaterial sofre alterações na sua estrutura química,causadas por uma elevação acentuada datemperatura. A finalidade é transformar abiomassa em combustível adequado ao consumo,facilitar seu manuseio, armazenamento ~transporte. As conversões térmicas abrangemtecnologias que transformam biomassa em calor(energia térmica), gás combustível. derivadosquímicos e carvão vegetal.O carvão vegetal é produzido a partir de materiaislenhosos pelo processo de carbonização oupirólise e é praticado tradicionalmente em fomosde alvenaria com ciclos de aquecimento(temperatura média de 500°C) e resfriamento queduram vários dias.

Neste trabalho, será estudado um novo processode carbonização, que utiliza meio aquoso etemperatura de reação de 200°C. A matéria primautilizada será o resíduo de serragem de pinusmoído e passado por peneira 32 mesh. Osmateriais carbonizados obtidos serãocaracterizados quimicamente e estruturalmente.

Materiais e métodosO procedimento para obtenção dos materiaiscarbonizados é descrito na Figura 1.

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Figura 1 - Fluxograma ilustrativo para o processode carbonização hidrotérmica.

Os tempos de reação estudados foram de 60 e 120minutos a 200°C. A quantidade de catalisadorpara todas as reações foi mantida em 1,5 moI.L·I.

Etubrapa Soja, Londrina, 15 e 16 de outubro de 2007

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3ª Workshop de Rede de Nauotecnologia Aplicada ao Agronegócio

Resultados e discussão

°gráfico de análise termogravimétrica que ilustraa estabilidade térmica das amostras carbonizadase do resíduo in natura em função da temperatura émostrado na Figura 2 abaixo.

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Figura 2 - Análise termogravimétrica dosmateriais carbonizados em -60 minutos, -120minutos e o - resíduo de pinus in natura.

É possível observar que a perda de massa queocorre entre 300 a 400°C referente à celulose ébem menos pronunciada nos materiaiscarbonizados em relação ao resíduo de pinus. Istoindica que cerca de 40 % da celulose presente noresíduo está sendo carbonizada. Entre os materiaisobtidos após 60 e 120 minutos de reação, asperdas de massa são semelhantes. . .Nas medidas do poder calorífico dos matenarscarbonizados, observou-se que para a amostracarbonizada por 120 minutos o valor encontrado élevemente superior ao valor para a madeira secade pinus, como mostra a Tabela 1. ° resultadodesta análise é expresso como PCS (podercalorífico superior), que é aquele obtido pelabomba calorimétrica a partir do material seco.

Tabela 1 - Valores de poder calorífico da madeirade pinus e material carbonizadohidrotermicamente or 120 minutos.

Madeira seca de inusMaterial carbonizado*

Também foram realizadas análises pormicroscopia eletrônica de varredura dos materiaiscarbonizados, como mostrado na Figura 3.

Figura 3 - Micrografia de pinus carbonizadohidrotermicamente por 120 minutos a 200 "C.

Nota-se que após a carbonização, a microestruturado material de partida foi mantida, sem perda dasua morfologia.

ConclusõesAtravés da análise termogravimétrica, observou-se que cerca de 40 % da celulose presente noresíduo de pinus está sendo carbonizadahidrotermicamente. ° valor encontrado nadeterminação do poder calorífico do materialcarbonizado indica que o potencial energéticodeste material é promissor.Com base nestes resultados preliminares, mostra-se que através do processo de carbonizaçãohidrotérmica é possível obter combustíveis sólidosutilizando um processo que não produza resíduos,possa ser realizado a temperaturas muito maisbaixas que o processo de carbonizaçãoconvencional, que seja rápido, ecologicamente eeconomicamente viável.Serão estudadas de agora em diante, diferentescondições do processo de forma a se obtermelhores resultados.

Referências1 BRIDGWATER, A. V. Chem Eng. J., [S. 1.], v.91, p. 87-102,2003.2 BRITO, J. A.; Energia, [S. 1.], v. 64, 1990.3 ISHIMARU, K.; HATA, T.; BRONSVELD, P.;MEIER, D.; INAMURA, L J. Mater. Sei., [S. 1.],v. 42, p. 122-129,2007.4 COUTO, L. c., COUTO, L.; WATZLAWICK,L. F.; CÂMARA, D. Biomassa & energia, [S. 1.],v 1(1), p. 71-92,2004.5 MOCHIDZUKI, K.; SATO, N.; SAKODA, A.Adsoprtion, [S. 1.], v. 11, p. 669-673, 2005.

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