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An. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006

 

Caracterização energética de biomassas amazônicas

 

 

Genésio Batista Feitosa NettoI; Antonio Geraldo de Paula OliveiraII; Hebert Willian Martins CoutinhoI; Manoel Fernandes Martins NogueiraIII; Gonçalo RendeiroIII

IGraduando do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPA
IIMestrando do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPA
IIIProfessor Adjunto IV do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPA

 

 


RESUMO

Os sistemas isolados da Amazônia buscam uma alternativa a geração diesel. Dentre as energias renováveis, eventuais substitutas do petróleo, a biomassa é aquela capaz de fornecer grandes quantidades de energia tanto para transporte quanto para geração de eletricidade. Este trabalho apresenta os resultados da caracterização energética de 43 biomassas sólidas produzidos na Amazônia, através de análise imediata da biomassa seca (teor de voláteis, teor de carbono fixo e teor de cinzas), da determinação do poder calorífico superior e da densidade a granel. Essas informações são essenciais para a qualificação e quantificação do potencial energético disponível na biomassa residual amazônica.


ABSTRACT

In order to asses the potentiality of Amazon biomasses to generate power, either to supply electric energy to the grid or as fuel to plants supplying power for off-grid location, data for their proximate analysis must be available. A literature review on the subject indicated a lack of information and data concerning typical Amazon rain forest species. This work aimed to characterize (proximate analysis) 43 Amazon species in order to evaluate the energy resource from woody biomass wastes in Amazon region. Higher Heating Value, Carbon, Volatile and Ash contents were measured in a dry basis. The measurements were performed obeying the following Brazilian standards, NBR 6923, NBR 8112, NBR 8633, NBR 6922.


 

 

1° - Introdução

Os sistemas isolados da Amazônia buscam uma alternativa a geração diesel. A biomassa vem ganhando espaço no cenário energético, pois dentre as fontes renováveis de energia ela possui potencial de suprir grandes quantidades de energia, a preços competitivos e com um mínimo de impacto ambiental, a qualificando como candidato preferencial a substituto energético para os combustíveis fóssil (Silva, Rocha et al., ; Rosilo-Calle e Bajay, 2000; Nogueira e Cruz, 2004). No Estado do Pará são processados aproximadamente 10,8 milhões de metros cúbicos de madeira por ano dos quais 3,6 milhões são economicamente viáveis de serem exploradas quando comparadas com a geração diesel perfazendo um total de geração anual de 160 MW médios (Pinheiro, Nunes et al., ; Pinheiro, Rendeiro et al., 2004).

Outra grande aplicação da biomassa é a produção de carvão vegetal fabricado a partir da lenha pelo processo de carbonização ou pirólise. O Brasil é o maior produtor mundial desse insumo energético. No setor industrial (quase 85% do consumo), o ferro-gusa, aço e ferro-ligas são os principais consumidores do carvão de lenha, que funciona como redutor (coque vegetal) e energético ao mesmo tempo. O setor residencial consome cerca de 9% seguido pelo setor comercial com 1,5%, representado por pizzarias, padarias e churrascarias (Infoener e Cenbio, 2006).

Essa qualificação e quantificação do potencial energético da biomassa só podem ser possíveis se estiver disponível os seus parâmetros energéticos (Tillman, 1991). Essa caracterização é feita com a medição do poder calorífico superior, dos teores de voláteis, cinzas e carbono fixo e densidade a granel. Este trabalho apresenta o resultado da caracterização energética de 43 espécies de biomassa da região amazônica realizadas no laboratório do grupo de Energia, Biomassa e Meio Ambiente - EBMA - da Universidade Federal do Pará para dar suporte a determinação do potencial energético de resíduos de biomassa.

 

2° - Metodologias Empregadas

A metodologia empregada será descrita separadamente para cada um dos ensaios realizados.

2.1 - Amostragem e Preparação das Amostras

A preparação das amostras foi feita obedecendo à norma 6923 (Carvão Vegetal Amostragem e Preparação da Amostra). Este procedimento foi utilizado na preparação das amostras a serem utilizadas nos ensaios de teor de voláteis, cinzas, carbono fixo e tambem nos ensaios de poder calorífico superior e de densidade a granel. A aparelhagem e materiais utilizados foram:

 

 

2.2 Determinação do Poder Calorífico Superior (PCS).

Os ensaios de determinação do poder calorífico superior foram realizados obedecendo à norma. NBR 8633 (Carvão Vegetal Determinação do Poder Calorífico). Foi medido o poder calorífico superior em base seca da biomassa. A aparelhagem utilizada foi uma bomba calorimétrica digital (Modelo C2000 Control, Ike Werke), mostrada na Figura 2

 

 

2.3 Determinação do Teor de Voláteis.

Os ensaios de determinaçao do teor de voláteis foram realizados obedecendo à norma NBR 8112 (Carvão Vegetal - Análise Imediata). A aparelhagem e materiais utilizados foram:

 

 

2.4 - Determinação do Teor de Cinzas

Os ensaios de determinaçao do teor de voláteis foram realizados obedecendo à norma NBR 8112 (Carvão Vegetal - Análise Imediata). A aparelhagem e materiais utilizados foram:

 

 

2.5 - Determinação do Teor de Carbono Fixo

Os ensaios de determinaçao do teor de voláteis foram realizados obedecendo à norma NBR 8112 (Carvão Vegetal - Análise Imediata). A aparelhagem e materiais utilizados foram os mesmos do item 2.4.

2.6 - Determinação da Massa Específica (Densidade à Granel)

Os ensaios de determinaçao da massa específica foram realizados obedecendo à norma NBR 6922 (Ensaios Físicos Determinação da Massa Específica). Os materiais utilizados foram:

Balança com capacidade máxima igual à 130 kg e precisão de 50 gramas;

Caixa de paredes rígidas com as seguintes dimensões internas. 600x600x600 mm, e de massa conhecida.

 

3 - Resultados

A Tabela 1 mostra os resultados obtidos através dos ensaios realizados com as diferentes espécies de biomassa.

 

4° Conclusões

O valor médio do poder calorífico superior (PCS) encontrado foi de 4691,06 kJ/kg, apresentando um desvio padrão de 312,09 kJ/kg, a espécie com o maior PCS foi a casca de Amêndoa com 5308,33 kJ/kg e o menor foi a casca de Palmito com 3864,67 kJ/kg. Como mostrado na Figura 5.

Quanto ao teor de voláteis, a média foi de 80,06%, apresentando um desvio padrão de 5,19%, a espécie com o maior teor de voláteis foi o Melancieiro com 93,87% e com o menor foi o Angelin com 70%.

O teor de carbono fixo médio foi de 17,77% com um desvio padrão de 3,87%, a espécie com o maior teor de carbono fixo foi a cascas de Castanha do Pará e a que apresentou um menor teor foi o Melancieiro com 5,35% .

O teor de cinzas médio foi de 2,17% com um desvio padrão de 3% , tendo por espécie com maior teor de cinzas foi o Angelim com 14,85% e com menor foi o Angelim Vermelho com 0,05%.

A densidade a granel entre as espécies apresentou uma média de 246,63 kg/m3 com um desvio padrão de 36,182 kg/m3, onde a espécie de maior densidade a granel a Maçaranduba com 373 kg/m3 e a menor densidade obtivemos do Cacho Seco de Amêndoa com 200 kg/m3.

 

Referências Bibliográficas

Infoener e Cenbio. Banco de Dados de Biomassa no Brasil - Carvão Vegetal: http://infoener.iee.usp.br/scripts/biomassa/br_carvao.asp 2006.

Nogueira, M. F. M. e P. T. A. Cruz. Oportunidades para o Desenvolvimento da Biomassa Energética no Brasil. Biomassa Energia, v.1, n.2, p.29-36. 2004.

Pinheiro, G., M. V. Nunes, et al. Qualidade de Energia na Geração Distribuida - Caso de Usina de Biomassa. UFPA. Belém:

Pinheiro, G., G. Rendeiro, et al. Resíduos do Setor Madeireiro: Aproveitamento Energético. Biomassa & Energia,, v.1, n.2, p.199-208. 2004.

Rosilo-Calle, F. e S. V. Bajay. Uso da Biomassa para Produção de Energia na Industria Brasileira. Campinas: editora Unicamp. 2000. 447 p.

Silva, I. M. O. D., B. R. P. D. Rocha, et al. Biomass Residues for Energy Generation in Marajo Island, Brazil. UFPA. Belém:

Tillman, D. A. The Combustion of Solid Fuels and wastes. San Diego: Academic Press. 1991. 378 p.