DESENVOLVIMENTO DE BRIQUETES AUTORREDUTORES COM RESÍDUO DE FUNDIÇÃO E FIBRA DA PALMEIRA

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1 FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA MESTRADO PROFISSIONAL EM MATERIAIS TAÍSE AZEVEDO DE SOUSA DESENVOLVIMENTO DE BRIQUETES AUTORREDUTORES COM RESÍDUO DE FUNDIÇÃO E FIBRA DA PALMEIRA VOLTA REDONDA 2012

2 FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA MESTRADO PROFISSIONAL EM MATERIAIS DESENVOLVIMENTO DE BRIQUETES AUTORREDUTORES COM RESÍDUO DE FUNDIÇÃO E FIBRA DA PALMEIRA Dissertação apresentada à Fundação Oswaldo Aranha do Campus Aterrado, Centro Universitário de Volta Redonda, para a obtenção do título de Mestre em Materiais. Orientada: Taíse Azevedo de Sousa Orientadora: Prof. Dr a. Daniella Regina Mulinari VOLTA REDONDA 2012

3 Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim. Chico Xavier

4 FOLHA DE APROVAÇÃO Aluna: Taíse Azevedo de Sousa Título: Desenvolvimento de briquetes autorredutores com resíduo de fundição e fibra da palmeira Orientador: Prof. Dr a. Daniella Regina Mulinari VOLTA REDONDA 2012

5 AGRADECIMENTOS Quando chega um certo momento da vida que pensa que nada irá dar certo, e parece que a luz se apagou; é neste momento que Deus na sua imensidão mostra o quão importante você é e coloca pessoas de valor inestimável a qual não inventaram palavras para classificação, mesmo com todos os defeitos que o ser humano apresenta e com toda esta disputa pelo materialismo incontrolável, ainda sim pode aparecer alguém no fim da escuridão e te dar a mão. Assim foi a Prof a Dr a Daniella Mulinari, um anjo de Deus que me ajudou e ajuda a evoluir. Agradeço a minha mãe Tânia Maria Azevedo de Sousa e meu pai Carlos dos Santos de Sousa, pelas orações e por acreditarem no fruto do amor deles. Ao meu eterno amor Ricardo de Paula Silva a dedicação, amor e paciência dispensados a mim. Ao meu irmão Thiago Azevedo de Sousa por permitir que eu participasse de sua vida e seus problemas, um exemplo de perseverança, pessoa na qual acredito e quero estar sempre ao lado. As pessoas mais que especiais, as quais se encontrão em extinção: Ao Prof. Dr. José Vitor de Sousa obrigada por permitir que eu conviva e aprenda a querer ser melhor como ser humano, Prof Nilson José, Profº.Drº. Sinésio de Almeida Marques; Profº. Dr. Claudinei dos Santos. Ao grande amigo Engº. Alberto Kondo exemplo de dedicação e empenho, como metalurgista, e por acreditar no meu projeto. Ao engenheiro Marco Antônio Baptistella que despertou ainda mais o meu interesse pela briquetagem, pessoa que admiro pela competência.

6 Aos amigos da BRMETALS FUNDIÇÕES, os quais realmente quero sempre ao meu lado, Jandir Fernandes, David Lidugério, Fernanda Teixeira, Jorge José Santos, Luiz Fernando Pontes, Sidnei Souza, Hailton (cubilot), sem o apoio de vocês o sonho não poderia se tornar realidade. A Sr a Selma Goulart UNFLA (Universidade Federal de Lavras). A empresa Terra Marajó pelo fornecimento da fibra de palmeira. Aos amigos do laboratório de areias e químico da BR Metals Fundições. Ao INPE, na pessoa de Maria Lucia Brison de Mattos, pela possibilidade de realizar as microscopias eletrônicas de varredura.

7 SOUSA, T. A., DESENVOLVIMENTO DE BRIQUETES AUTORREDUTORES COM RESÍDUO DE FUNDIÇÃO E FIBRA DA PALMEIRA f. Dissertação (Mestrado Profissional em Materiais) Fundação Oswaldo Aranha do Campus Três Poços, Centro Universitário de Volta Redonda, Volta Redonda. RESUMO O presente trabalho consiste no aproveitamento das fibras da palmeira e resíduo de fundição para a produção de briquetes. A avaliação do potencial de aproveitamento da fibra da palmeira pode ser uma alternativa para diminuir o espaço ocupado por estes resíduos no aterro sanitário, e desta forma aumentar a vida útil do mesmo. O briquete produzido com este resíduo surge também como alternativa para fornecimento de energia preservando as florestas nativas ou plantadas com espécies exóticas. No entanto, na geração de energia a partir da biomassa vegetal, um parâmetro que deve ser controlado é o teor de umidade uma vez que, quanto menor o teor de umidade maior será a produção de calor por unidade de massa, sendo que a presença de água representa poder calorífico negativo, pois parte da energia liberada é gasta na vaporização da água e se o teor de umidade for muito variável, poderá dificultar o processo de combustão, havendo necessidade de constantes ajustes no sistema. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o teor de umidade das fibras provenientes da palmeira, bem como a composição (EDS- Espectroscopia de Energia Dispersiva) das mesmas e o teor de cinzas e lignina, para posteriormente utilizá-la para a produção de briquete. O resíduo de fundição apresentou características necessárias, para a mistura com a fibra. O percentual de carbono na fibra permite a aglomeração da mesma a o resíduo na tentativa de formação de briquete. O teor de umidade das fibras de 18,3%, a qual permitirá a aglomeração. Palavra chave: briquete, fibra da palmeira, resíduo de fundição, teor de umidade.

8 SOUSA, T. A., DEVELOPMENT OF BRIQUETTES WITH FOUNDRY RESIDUE AND PALM FIBERS f. Dissertação (Mestrado Profissional em Materiais) Fundação Oswaldo Aranha do Campus Três Poços, Centro Universitário de Volta Redonda, Volta Redonda. ABSTRACT This paper concerns about the utilization of the palm fibers and iron residue for the briquettes production. The evaluation of the utilization potential of the palm fibers means a path to reduce the gap taken by these residues on the sanitary landfill, in order to increase their useful life. The briquettes which are produced from these residues take form as an alternative for the energy generation, preserving so the native as the planted forests with exotic species. Therefore, the generation of energy from vegetables biomass, a parameter to be controlled is the moisture content since the lower the moisture content the greater the heat production per unit mass.thus, the objective of this study was to evaluate the moisture content of the palm fibers, composition, ash and lignin content for subsequent use it for briquette production.the residue iron showed the characteristics necessary for mixing with the fiber. The percentage of carbon fiber allows the clustering of the same residue in an attempt to form briquettes and the fibers presented 18.3% moisture content, which allow agglomeration. Keywords: briquette, palm fiber, foundry residue, moisture content.

9 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO Objetivo e Justificativa REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Briquetagem O processo de briquetagem Briquetagem com aglomerantes Características dos briquetes Biomassa: uma energia brasileira Biomassa e Bioenergia O briquete de fibra da palmeira Auto-Redução Ferros fundidos Fornos elétricos de indução MATERIAIS E MÉTODOS Obtenção das matérias-primas Fibras naturais Resíduo de pó de jateamento de ferro fundido Caracterização das matérias-primas Microscopia eletrônica de varredura Determinação do teor de umidade das fibras Caracterização química das fibras Determinação de carboidratos e ácidos orgânicos por CLAE Determinação de lignina insolúvel em ácido Determinação do teor de cinzas Determinação da lignina solúvel Determinação de furfural e hidroximetilfurfural Análise elementar das fibras Briquetes Preparação dos briquetes Obtenção do briquete Caracterização dos briquetes... 38

10 Ensaio de compressão Determinação do poder calorífico RESULTADOS E DISCUSSÃO Microscopia eletrônica de varredura Determinação do teor de umidade Caracterização química das fibras Análise Elementar das fibras Caracterização dos briquetes Determinação do poder calorífico Ensaio de compressão CONCLUSÕES REFERÊNCIAS TRABALHOS FUTUROS... 52

11 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1: Exemplos de aglomerantes (CETEM, 2011) Tabela 2.2: Características dos briquetes (BIOMACHINE, 2011) Tabela 3.1: Materiais utilizados na composição do briquete Tabela 4.1: Composição química das fibras da palmeira Tabela 4.2: Análise elementar das fibras Tabela 4.3: Análise do poder calorífico... 43

12 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Cavidades dos rolos de briquetagem (RENOVA RECICLAGEM, 2011). 19 Figura 2.2: Compressão em prensas de rolos (CETEM, 2011) Figura 2.3: Esquema do processo de briquetagem (RENOVA RECICLAGEM; 2011) Figura 2.4: Fluxo de 1850 a 2100 da demanda em % de combustíveis fósseis, biomassa e outras energias (GENTIL, 2008) Figura 2.5: Resíduos obtidos da palmeira (SIMAS et al, 2010) Figura 2.6 : Aglomerado auto-redutor Figura 3.1: Fluxograma das etapas de análise Figura 3.2: (a) Fibras da palmeira e (b) Triturador Figura 3.3: Peneiras granulométricas Figura 3.4: Equipamento de análise elementar: Vario Micro Cube Figura 3.5: (a) Confecção dos briquetes; (b) Briquete obtido na RENOVA Figura 3.6: Calorímetro digital IKA C Figura 4.1: MEV das fibras da palmeira Figura 4.2: EDS das fibras da palmeira Figura 4.3: MEV do ferro fundido em diferentes aumentos Figura 4.4: EDS do ferro fundido Figura 4.5: Ensaios de compressão comparativo entre briquete de fibra de palmeira e briquete comercialmente vendido Renova

13 LISTA DE SIGLAS CST - Companhia Siderúrgica de Tubarão CLAE - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Clig - Concentração de Lignina EDS - Espectroscopia de Energia Dispersiva Fe Ferro Fe-C-Si - Ferro Carbono Silício FeO - Óxido de Ferro INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Mu - Massa Úmida Ms - Massa Seca MEV - Microscopia Eletrônica de Varredura Mesh - Unidade de Medida de Peneira Granulométrica Tu - Teor de Umidade UFLA - Universidade Federal de Lavras

14 13 1. INTRODUÇÃO Energia, economia e sustentabilidade são três fatores fundamentais para a sobrevivência da humanidade. E o aquecimento global causado pelo efeito estufa e produzido pelo excesso de carbono na atmosfera devido à queima dos combustíveis fósseis, tem gerado uma preocupação por alternativas energéticas que atendam à demanda humana sem causar a poluição e as mudanças climáticas (SILVEIRA, 2008). Durante a Conferência da ONU realizada em Estocolmo em 1972, aumentouse significativamente a preocupação da sociedade, com os desequilíbrios econômico, social e ambiental. Foi o marco da idéia de desenvolvimento sustentável; este concilia o desenvolvimento a partir da exploração dos recursos produtivos, com a preservação ambiental. Almejando uma melhoria para as futuras gerações, com a consciência de produção menos poluente e impacto mínimo no ecossistema. O conceito de desenvolvimento sustentável visa uma produção de materiais ecológicos de baixo custo e redução do consumo de energia, bem como a perpetuação de um ambiente saudável (CENBIO, 2011). Desta forma, alternativas energéticas tais como, estudos da energia da biomassa, elétrica, eólica, hidráulica, solar e atômica entre outras tem aumentado. Da mesma forma, há uma tendência mundial para a descarbonização da economia e para a co-geração elétrica com biomassa onde ela é farta, de boa qualidade e de baixo preço (GONÇALVES; SARTORI; LEÂO, 2009; PEREIRA Jr., 2001). E dentre as alternativas energéticas, a biomassa tem sido uma das alternativas aos combustíveis fósseis pelas suas características ambientais, renováveis a cada plantio, de baixo preço, farta e com um potencial de produção no limite das terras cultiváveis que o planeta oferece (CENBIO,2011). Entre os tipos de biomassa mais promissores e que tem maiores níveis de energia e baixo preço, estão os lignocelulósicos, oriundos de resíduos agroquímicos (BRIQUETES, 2011). Uma das biomassas que tem ganhado destaque são as fibras provenientes da palmeira real australiana, a qual é um subproduto da indústria do palmito. A

15 14 agroindústria brasileira do palmito é responsável pela maior produção mundial de palmito envasado, gerando como consequência, toneladas de resíduos no meio ambiente. O processo de extração do palmito se dá pelo corte da palmeira, na qual somente a bainha interna é utilizada para o consumo, o restante composto por caule (estipe), folíolos e bainhas externas e internas são descartados tornando-se um passivo ambiental (VASCONCELLOS, 2002), outra utilização do resíduo do palmito é como adubo orgânico. Desta forma, a briquetagem constitui uma das alternativas para o melhor aproveitamento dos resíduos de biomassa, consistindo num processo de trituração e compactação que utiliza elevadas pressões para transformar os referidos resíduos metálicos e vegetais em blocos denominados de briquetes, estes apresentam elevado potencial de geração de calor (energia) quando comparado aos resíduos in natura (MOTA, 2009). A briquetagem consiste na compactação de resíduos, é um processo muito vantajoso no que diz respeito à armazenagem de material, onde ocorre uma grande redução de volume do material, isso implica em um armazenamento de energia maior em um menor espaço para estocagem. A grande quantidade de resíduos gerados pelas indústrias é um fato que traz inúmeros problemas para os fabricantes, o meio ambiente e a sociedade em geral. Nesse contexto, a briquetagem, destacou-se como método adequado ao processamento desses materiais e tornou-se o método pioneiro de aglomeração. A primeira patente relacionada à briquetagem foi concedida a William Easby, em O processo desenvolvido por Easby possibilitava a formação de aglomerados sólidos de tamanho e forma variados, a partir de frações finas de qualquer tipo de carvão, por meio da pressão exercida sobre esse material. Por esse processo, materiais de pequeno ou quase nenhum valor agregado podiam ser transformados em um produto de elevado valor combustível para máquinas a vapor, forjas, culinária e outras aplicações, permitindo recuperar grande parte dos finos considerados como rejeito do processo de beneficiamento de carvão (CETEM, 2011).

16 15 Na geração de energia a partir da biomassa vegetal, um parâmetro que deve ser controlado é o teor de umidade < 25% uma vez que, quanto menor o teor de umidade maior será a produção de calor por unidade de massa, sendo que a presença de água representa poder calorífico negativo, pois parte da energia liberada é gasta na vaporização da água e se o teor de umidade for muito variável, poderá dificultar o processo de combustão, havendo necessidade de constantes ajustes no sistema (AMAYA et AL., 2007; ANDREJKO; GROCHOWICZ, 2007). Portanto, o objetivo deste projeto foi avaliar o teor de umidade das fibras provenientes da palmeira real australiana, bem como a composição (EDS) das mesmas e o teor de cinzas, para utilizá-la para a produção de briquete e estudar a capacidade de reaproveitamento do resíduo ferroso de fundição, reciclados em forma de briquetes auto-redutores Objetivo e Justificativa O objetivo principal do projeto foi desenvolver um briquete a partir do reaproveitamento do resíduo ferroso de fundição e resíduos provenientes da fibra da palmeira. Para avaliar a capacidade da fibra da palmeira e do resíduo de ferro fundido na obtenção do briquete foram necessárias as seguintes etapas de caracterização: Determinação do teor de umidade e cinzas das fibras da palmeira; Caracterização química das fibras da palmeira; Obtenção do briquete; Determinação do poder calorífico do briquete; Determinação da resistência à compressão.

17 16 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Briquetagem O Brasil possui 60 indústrias de briquetagem entre pequenas, médias e grandes com uma produção mensal de 51,7 mil toneladas de briquetes comercializados e uma quantidade de 350 briquetadeiras mecânicas de pistão em funcionamento parcial ou total. Cerca de 70% das indústrias de briquetagem trabalham independentes, compram descartes de terceiros, industrializam este material e vendem briquetes para o mercado industrial ou de serviços como agroindústrias, padarias, pizzarias e restaurantes (GENTIL, 2008). Uma das primeiras iniciativas de utilização industrial do processo de briquetagem ocorreu no início da década de 60 na Companhia Siderúrgica Belgo Mineira, com a instalação de um equipamento da empresa alemã Humboldt, para briquetagem de finos de carvão vegetal (CETEM, 2011). Em 1965, a Companhia Brasileira de Briquetes, situada em Mateus Lemes, MG, iniciou suas atividades de prestação de serviços de briquetagem, principalmente de finos de carvão vegetal, com uma máquina de fabricação japonesa, para uso doméstico e na siderurgia, em fornos cubilot. A empresa trabalhou também na fabricação de máquinas e instalações de briquetagem (CETEM, 2011). A partir de 1974, a Empresa Carvel, estabelecida em Contagem, MG, iniciou suas atividades na área de briquetagem, fabricando equipamentos e processando diversos materiais, entre os quais o carbonato de sódio, usado na dessulfuração de gusa nas usinas siderúrgicas integradas (CETEM, 2011). Em 1994, a CST Companhia Siderúrgica de Tubarão iniciou seus trabalhos voltados para o aproveitamento de seus resíduos, colocando em operação uma instalação experimental de briquetagem de lama de aciaria e outros resíduos, contando atualmente com uma capacidade instalada de briquetagem da ordem de t/mês (CETEM, 2011).

18 17 A recente preocupação ambiental, resultando em leis cada vez mais rígidas, fez com que a briquetagem ganhasse um novo impulso de aplicação na indústria. Hoje ela constitui-se numa excelente alternativa para a reutilização de rejeitos industriais (finos de carvão vegetal, turfa, plásticos, lixo biológico, limalhas metálicas e outros) seja como fonte de energia, ou seja, como matéria prima (SILVA, 2007). Porém devem-se avaliar para o processo de briquetagem os seguintes parâmetros: Avaliação do material que será briquetado, com levantamento das propriedades após briquetagem, características físicas e químicas; Avaliação do processamento de briquetagem com aglomerante ou sem; processo à quente ou à frio; Cálculo do percentual de adição dos aglomerantes e agente redutor; Definição do pré-processamento para secagem, avaliação granulométrica para mistura; teor de umidade; Condição de estocagem e armazenamento após processamento. Finalmente avaliação da viabilidade econômica e custo benefício do processamento O processo de briquetagem O termo aglomeração é empregado para designar algumas operações aplicadas a materiais de granulometria fina para transformá-los em corpos ou fragmentos coesos, por meio da ligação rígida das partículas entre si, através de mecanismos físicos e/ou químicos, conferindo-lhes tamanho e forma adequada à sua utilização. As tecnologias de aglomeração surgiram da necessidade de aproveitamento das frações mais finas do processamento de minérios, carvões ou ainda resíduos em geral. Os três principais processos de aglomeração de finos usados na indústria mínero-metalúrgica são a pelotização, a sinterização e a briquetagem, cujos produtos respectivos são a pelota e o briquete (CETEM, 2011).

19 18 A briquetagem consiste na aplicação de pressão na mistura de finos de resíduos com objetivo de obter um corpo compacto de forma pré-definida. Neste processo são utilizados moldes ou matrizes de tamanho e forma convenientes e pode ser executado com auxílio ou não de aglutinantes, dependendo da matériaprima empregada e das propriedades requeridas ao elemento constituído, denominado briquete (ZAGO et al., 2010). Os aglutinantes são utilizados quando o material a ser aglomerado não possui resistência à compressão e ao impacto após a compactação. Em resíduos siderúrgicos normalmente é empregado um aglomerante composto de cal (CaOH) e melaço de cana. Outros aglomerantes utilizados são o silicato de sódio ou ainda resíduos da indústria alimentícia ou papeleira, como o lignosulfonato ou soluções de dextrina. Os briquetes produzidos com aglutinantes são normalmente produzidos em baixas pressões, de maneira a evitar uma nova fragmentação das partículas. Para a produção de briquetes sem aglutinantes, necessita-se que as partículas estejam situadas o mais próximo possível uma das outras, compensando a ausência de uma substância aglutinante. Muitos materiais orgânicos e inorgânicos podem ser briquetados sem a utilização de aglutinantes (RENOVA RECICLAGEM; 2011). Depois de fabricados, os briquetes devem possuir as qualidades necessárias à sua aplicação, tais como: resistência à compressão, ao impacto, à abrasão e à penetração de água (MELO, 2000). Essas características permitirão aos briquetes serem manuseados, estocados e resistirem a choques ou gradientes térmicos, mantendo sua integridade. Dentre os ensaios a serem realizados pode-se medir a resistência à compressão, à quedas e a gradientes de temperatura sem colapso, ou seja, temperatura de choque ou percentual de briquetes crepitados em determinada faixa de temperatura. Estes são fatores importantes a serem medidos em briquetes que terão por finalidade a inclusão na carga de fornos de fundição (MELO, 2000). Na Figura 2.1 evidencia o esquema de funcionamento da briquetagem através de rolos e da forma das cavidades presentes nos rolos em um equipamento aberto. O material após misturado é vertido na prensa que copiará seu perfil e dimensão.

20 19 Figura 2.1: Cavidades dos rolos de briquetagem (RENOVA RECICLAGEM, 2011). No processo de aglomeração de partículas finas em prensas, as forças de atração intermolecular de Van der Waals apresentam uma forte influência na união das partículas. Entretanto, somente, tornam-se efetivas, quando a distância entre essas partículas é reduzida pela ação de uma elevada força externa (RENOVA RECICLAGEM; 2011). Na aplicação da pressão externa ao material a ser briquetado, podem ser utilizados três processos: Briquetagem em prensas de rolos (Figura 2.2), onde o material flui continuamente, entre dois rolos paralelos, com cavidades ou moldes dispostos em sua superfície, de tamanho e forma adequados, rigidamente ligados entre si, girando com a mesma velocidade de rotação, todavia em sentidos contrários; Briquetagem por extrusão contínua em máquinas do tipo maromba; Briquetagem em prensas hidráulicas, em que os moldes são preenchidos, de forma intermitente (RENOVA RECICLAGEM; 2011).

21 20 Figura 2.2: Compressão em prensas de rolos (CETEM, 2011) Os briquetes apresentam as seguintes vantagens: Excelente relação custo x benefício, quando comparado a substituição parcial por sucata de aço; Opção adicional de matéria-prima: substituição parcial das matérias-prima padrão (sucata de ferro, ferro gusa, sínter, etc.); Preparação dos cestos de sucatas: por ter alta densidade, o briquete é um agente facilitador no processo de montagem de cargas frias; Facilidade de armazenamento e transporte; Produto com composição química pré-definida conhecida e garantida em função de se conhecer a composição dos materiais adicionais para mistura e confecção dos briquetes; Matéria prima própria.

22 21 A Figura 2.3 evidencia o processo de briquetagem. Figura 2.3: Esquema do processo de briquetagem (RENOVA RECICLAGEM; 2011) Briquetagem com aglomerantes O aglomerante é utilizado para melhorar a resistência à compressão e ao impacto, e proporcionar a adesão das partículas. Os aglomerantes podem ser classificados em líquidos, sólidos, solúveis e insolúveis em água. Na Tabela 2.1 apresenta alguns tipos de aglomerantes. Tabela 2.1: Exemplos de aglomerantes (CETEM, 2011). Tipo Matriz Tipo Filme Aglutinantes Químicos Alcatrão Água Ca(OH) 2 + melaço Asfalto de petróleo Silicato de Sódio Silicato de sódio + CO 2 Cimento Portland Lignosulfonatos Epóxis

23 Características dos briquetes Godinskii et al. (2003) fez uma avaliação referente à empregabilidade de briquetes de resíduos siderúrgicos para fornos a arco, defendendo a idéia de reciclagem dos resíduos gerados pela planta metalúrgica no local de geração. A principal razão dos pesquisadores é a compatibilidade entre resíduos gerados e a carga utilizada no processo. Enfatizam que os briquetes de resíduos siderúrgicos, com auxílio de agente redutor e ligantes viabilizam a reintrodução dos resíduos na indústria. Segundo Santos (2011) as características básicas dos briquetes não alteram muito de um resíduo para outro, com exceção dos briquetes produzidos a partir de cascas de arroz, os quais apresentam vantagens e desvantagens. Como desvantagens podemos citar: O teor de Fe contido na composição do briquete, onde poderá ocorrer oxidação antes destes se incorporarem ao banho e acarretar maior formação de escória; A densidade, que é definida como a relação entre a sua massa e o seu volume, quanto maior a densidade maior incorporação ao banho no forno; Cálculo para atingir a composição química adequada do briquete, que implicará a incorporação de alguns teores dos elementos específicos para alcançar a composição. E como vantagens podemos citar: Alta densidade de resíduos prensados, com elevado poder calorífico; Controle do descarte de resíduos; Formato geométrico que facilita transporte e manuseio; Possibilidade de adequação da composição química para substituição parcial ou total da carga de sucata de aço, gusa, ou retorno de canal no forno. A Tabela 2.2 evidencia as características obtidas pela Biomachine (primeira empresa de briquetagem).

24 23 Tabela 2.2: Características dos briquetes (BIOMACHINE, 2011). Características Valores Umidade 10 a 12% Carbono Fixo 13,6 % Cinzas 2% Materiais Voláteis 84,40% Poder Calorífico 4300 a 5000 Kcal/kg Densidade 1000 a 1300 Kg/m Biomassa: uma energia brasileira O termo Biomassa é ainda pouco conhecido, mais está a cada dia sendo mais estudado para atuar no cotidiano brasileiro. Por ser considerado uma fonte de energia não poluente, a biomassa é caracterizada como matéria orgânica, de origem animal ou vegetal, podendo ser utilizada na produção de energia (BUZIN, 2009). Todos as fontes biológicas que podem ser aproveitados como fontes de energia são chamados de biomassa; dentre as matérias-primas mais utilizadas estão a cana-de-açúcar, o eucalipto, o lixo orgânico (que dá origem ao biogás), resíduos (casca de arroz, casca da soja, bagaço da laranja, entre outros), além de alguns óleos vegetais (amendoim, soja, dendê), as fibras (de coco). Espera-se, que a utilização da biomassa como fonte de energia, aumente consideravelmente, através de uma política clara de comercialização, pela sua vantagem de geração descentralizada, próxima aos pontos de carga e pelos benefícios ambientais decorrentes da sua utilização (ĐERČAN et AL., 2012) Biomassa e Bioenergia A biomassa é uma fonte de energia abundante em nosso país, sendo muito utilizada em processos industriais. Ao longo dos anos o homem vem se aproveitando do potencial econômico dos vegetais, dessa forma usinas, serrarias, industriais, entre outros, utilizam-se da biomassa vegetal para inúmeros processos de

25 24 beneficiamento de matérias ou para a obtenção de energia, porém as indústrias com base no setor florestal possuem baixo rendimento, aproveitando uma pequena parte do material, gerando assim, uma grande quantidade de resíduos lignocelulósicos (BUZIN, 2009; LUCENA et al., 2008). Boa parte dos resíduos lignocelulósicos gerados pelas indústrias podem ser reaproveitados para fazer pequenos objetos, chapas, ou para gerar energia, sendo queimados diretamente ou transformados em pellets ou briquetes, sendo que este último representa uma das fontes tecnológicas de melhor aproveitamento de resíduos(saidur et al., 2011). A briquetagem é um processo eficiente, concentrando uma grande quantidade de energia oriunda da biomassa em uma pequena unidade de área, tendo em vista que os briquetes possuem no mínimo cinco vezes mais energia que os resíduos que os originaram, sendo que seu poder calorífico é superior até ao da lenha (BUZIN, 2009). A briquetagem é um processo muito vantajoso no que diz respeito à armazenagem de material, visto que com a briquetagem ocorre uma grande redução de volume do material, isso implica em um armazenamento de energia maior em um menor espaço para estocagem. Além disso, há vantagem de diminuir os custos com o transporte, visto que, em decorrência do fato do material estar condensado, poderá ser transportada uma quantidade muito superior de biomassa em espaço físico reduzido (BIOMAX, 2011). Estima-se para 2100 oito tipos de energia, sendo carvão 2% e lenha 2%. Ou seja, seis novos tipos de energia entrarão no cenário civilizatório, entre elas a moderna biomassa e dentro desta, os descartes ligno-celulósicos e o briquete de madeira. O destaque desta projeção para 2100 é que a energia solar seria a dominante (GENTIL, 2008). A Figura 2.4 elucida este fato.

26 25 Figura 2.4: Fluxo de 1850 a 2100 da demanda em % de combustíveis fósseis, biomassa e outras energias (GENTIL, 2008) O briquete de fibra da palmeira As fibras de palmeira podem ser extraídas de várias espécies. Uma característica fundamental da espécie eleita é a qualidade do produto (rendimento, textura, coloração, etc) e o tempo necessário para a planta estar apta à colheita. Palmeiras do gênero Archontophoenix vêm sendo usadas recentemente para a produção de palmito devido às suas características de qualidade, precocidade e rusticidade. Como o cultivo é recente, não é sabido se há diferenças na produtividade e qualidade do palmito entre as espécies (HUSAIN; ZAINAC; ABDULLAH, 2002).

27 26 Figura 2.5: Resíduos obtidos da palmeira (SIMAS et al, 2010) Auto-Redução Auto-redução é aplicada ao processamento metalúrgico de óxidos metálicos onde um agente de redução sólido, geralmente material com teores razoáveis de carbono fixo está intimamente misturado com os óxidos metálicos a serem reduzidos. Desta forma ocorre a coesão, na qual ao ser submetido a um gradiente térmico em atmosfera controlada, realiza à redução do metal. Estes aglomerados auto-redutores podem ser considerados auto-reagentes (BUZIN, 2009). Na Figura 2.6 visualiza-se uma representação esquemática e simplificada de um aglomerado auto-redutor. Figura 2.6 : Aglomerado auto-redutor. A função da fibra é atuar como um agente redutor em virtude do percentual de carbono da mesma somado com o percentual de carbono do carvão vegetal utilizado