Por Laura Maia, direto de Brasília-DF.
A biomassa pode ser definida como qualquer material de origem animal, vegetal ou de resíduos urbanos. E para sua utilização como fonte energética, é necessário conhecer suas propriedades físicas e químicas.
A energia química fornecida pela biomassa, por exemplo, é dada pela quebra das ligações entre moléculas de carbono, hidrogênio e oxigênio. São necessários processos físicos, químicos ou biológicos, que possibilitem a conversão dessa energia. A biomassa possui variadas fontes, como vegetais lenhosos e não-lenhosos, resíduos orgânicos- agrícolas, urbanos e industriais. Bem como os óleos vegetais – biofluidos.
Quando nos referimos à energia, estamos falando da energia química armazenada nos combustíveis. E esses combustíveis podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Você já deve ter ouvido falar sobre a serragem, ou bagaço de cana, casca de café ou de arroz que já serviram como fonte energética para algum processo. Esses resíduos são classificados como resíduos agrícolas e possuem alto potencial energético. Outros que também são muito conhecidos são os resíduos florestais: madeira, serragem e casca.
Como é possível extrair o máximo de energia da biomassa? Em primeiro lugar necessitamos caracterizá-las, ou seja, estudar todas as suas propriedades físico-geométricas, químicas e térmicas para que saibamos avaliar o seu comportamento durante o processo de conversão e poder dimensionar um sistema de potência.
Antes de falar sobre estas análises, apresentarei a estrutura da biomassa.
A biomassa lignocelulósica é composta por, basicamente, três estruturas: celulose, hemicelulose e lignina, que são componentes da parede celular. É preciso que ocorram vários processos para que essas estruturas sejam quebradas e obtidas separadamente.
Um exemplo bastante conhecido de uso industrial destas estruturas é a da celulose para obtenção do papel e papelão. Solventes orgânicos, ácidos e até mesmo o etanol também são provenientes da celulose.
De acordo com Morais, Rosa e Marconcini, em Procedimentos para análise lignocelulósica, publicado pela Embrapa em 2011, ainda que os materiais lignocelulósicos sejam renováveis e façam parte de diversas matérias-primas, eles ainda hoje são subutilizados.
A partir da lignina obtemos combustíveis sólidos sem enxofre. Com a hemicelulose, além de combustíveis, é possível também a produção de adesivos, emulsificantes, estabilizantes. Dessa forma, avaliar os teores de cada composto na biomassa é importante para determinar suas futuras aplicações.
Juntamente ao Laboratório de Produtos Florestais (LPF) do Serviço Florestal Brasileiro localizado na sede do IBAMA, em Brasília, e com o auxílio dos técnicos Bruno Sant’anna e Luiz Gustavo Galvão, a quem agradeço imensamente, foram feitas as seguintes análises: Análise de Poder Calorífico Superior com metodologia adaptada do LPF e Análise Imediata do Carvão segundo a NBR 8112.
As análises Lignocelulósica e Termogravimétrica foram feitas no laboratório da Universidade de Brasília – Faculdade do Gama junto à Dra. Sandra Luz e Dra. Rosineide Miranda Leitão. Contudo, nada teria acontecido sem a orientação, desde 2014, do Dr. Fábio Cordeiro de Lisboa, quando o meu projeto MacaRIA: macaúba e engenharia e a sua tese de doutorado se encontraram pelo caminho.
Vamos compreender estas análises com nomes complicados feitas com o endocarpo da macaúba!
A Análise Lignocelulósica tem por objetivo avaliar os teores de cada composto presente na estrutura da biomassa: celulose, hemicelulose e lignina.
O Poder Calorífico significa a quantidade de energia térmica liberada durante o processo de combustão por unidade de massa. Isso quer dizer que essa análise avalia, por cada quilograma de biomassa, a quantidade de ‘calor’ liberada. Ou seja, dependendo da umidade e da composição da minha biomassa, esse valor pode variar.
E podemos classificar o Poder Calorífico em dois tipos: inferior e superior. O Poder Calorífico Inferior determina essa quantidade de energia liberada sem contabilizar o quanto de energia necessária para evaporar a água contida na amostra. Já o superior nos dá esse valor levando em conta este fator da umidade.
A Análise Termogravimétrica é feita para avaliar o comportamento da amostra com o aumento da temperatura num determinado período de tempo.
Colocamos uma pequena quantidade de endocarpo triturado numa balança e os inserimos no equipamento de análise. Os aparelhos são conectados a um computador e devemos saber, de antemão, os dados de entrada: aumento de temperatura por segundo – rampa-, temperatura inicial e final.
A última, e não menos importante, é a Análise Imediata do Carvão. Mas por que carvão? Antes desta análise, é preciso submeter a amostra ao processo chamado pirólise.
A pirólise é um processo de transformação da biomassa, no nosso caso o coquinho, ou o endocarpo da macaúba, em carvão vegetal. Posicionamos a amostra num reator onde as temperaturas atingem de 4000C a 8000C. Após a pirólise, conseguimos analisar alguns teores que irão influenciar na gaseificação: umidade, cinzas, voláteis e carbono fixo.
Siga comigo nessa jornada sobre a macaúba!
Leia o final da série, na próxima segunda-feira!
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