Valorização energética de resíduos florestais: o caso dos cepos de eucalipto

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Kléber Rosa Gonçalves
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1 Valorização energética de resíduos florestais: o caso dos cepos de eucalipto Jorge Gominho Ana Lourenço, Helena Pereira Workshop sobre Biocombustíveis Sustentáveis- Culturas Energéticas Lisboa, 17, Novembro years

2 QUESTÃO: é possível valorizar os cepos da Eucalyptus globulus como matéria-prima para uma biorrefinaria florestal?

3 A valorização de uma biomassa como matéria-prima para uma biorrefinaria exige que se conheça: - a sua estrutura (micro e macro), - a sua composição química, - qual a plataforma de transformação.

4 Biorrefinaria Combustíveis e Energia Combustíveis e Energia Petróleo Produtos Biomassa Produtos Químicos Refinaria Químicos Biorrefinaria Uma biorrefinaria é uma instalação industrial que procura a utilização integral da biomassa, de forma sustentável, para a produção simultânea de biocombustíveis, energia, materiais e produtos químicos, preferencialmente de valor acrescentado. [SIADEB, 2010]

5 Os cepos Os cepos são a parte basal da árvore (base do caule + raízes) resultantes da reconversão de povoamentos florestais. Quando explorado em talhadia é a parte mais velha da árvore, portanto: tem mais cerne, apresenta tecidos cicatriciais provenientes de anteriores cortes, maior teor em lenho de reação.

6 Os cepos 67% - Biomassa aérea Uso Final (% do total) 20% Ramos Energia 14% Casca Energia 33% Lenhina Energia 33% Celulose Pasta (40-60 toneladas ha -1 ) 33% - Biomassa subterrânea (cepos e raízes) Uso Final (% do total) 100 % Energia [ENCE, 2009]

7 Os cepos Energia Produção de energia elétrica 3,7 TWh Consumo de energia elétrica 2,6 TWh [CELPA, 2015]

8 Os cepos Triturados e incorporados no solo

9 Os cepos Pré-processados no campo Arranque Rechega dos cepos Transporte Pilha em parque fabril Queima / Pasta

10 Pré-processados no campo Os cepos Arranque Rechega dos cepos Pré-trituração em cavacos Trituração Transporte Queima

Amostragem Em povoamentos Local Tipo de exploração Idade Número de Ano do último rotações rebentamento Data de corte Farrestelo Talhadia 24 2ª 1998 Julho 2010 Herdade dos Fidalgos Talhadia 38 4ª 2008

11 Amostragem Em povoamentos Local Tipo de exploração Idade Número de Ano do último rotações rebentamento Data de corte Farrestelo Talhadia 24 2ª 1998 Julho 2010 Herdade dos Fidalgos Talhadia 38 4ª 2008 Julho 2010 Serra d Ossa Talhadia 40 4ª 2010 Fevereiro 2010 Taipadas Talhadia 42 4ª Vale Andorinho Alto fuste >35 1ª - Novembro 2010 Loure Alto fuste >35 1ª - Novembro 2010 Em parques fabris - The Navigator Company (Setúbal) - Altri - Celtejo (Vila Velha de Rodão)

12 Produção de Energia

13 Produção de Energia Cepos (Média dos seis locais) Densidade básica (g cm -3 ) Cinzas (%) PCS PCI (MJ kg -1 ) (MJ kg -1 ) 0,63 0,6 18,9 17, 7 Cepos Industriais Cepos lavados - 0,8 18,1 17,0 Cepos não lavados - 4,4 - -

14 Produção de Energia Cepos Ar/O 2 Gaseificação Syngas a) Cepos b) Cepos torrefeitos (250 ºC, 30 min) c) Cepos densificados (pellets) d) Cepos Torrefeitos e densificados (pellets) [Gonçalves, 2016]

15 Produção de Energia Torrefação Cepos Pellets [Gonçalves, 2016]

16 Composição do gás (% [base seca]) Produção de Energia Composição do gás de síntese a diferentes temperaturas de gasificação dos cepos de eucalipto 60.0 H2 CO CO2 CH4 CnHm Temperatura de gasificação ( C) [Gonçalves, 2016]

17 Composição do gás (% [base seca]) Produção de Energia Torrefação H2 CO CO2 CH4 CnHm Temperatura de gasificação ( C) [Gonçalves, 2016]

18 Composição do gás (% [base seca]) Produção de Energia Densificação H2 CO CO2 CH4 CnHm Temperatura de gasificação ( C) [Gonçalves, 2016]

19 Composição do gás (% [base seca]) Produção de Energia Torrefação e Densificação H2 CO CO2 CH4 CnHm Temperatura de gasificação ( C) [Gonçalves, 2016]

20 PCS (kj/nl) Produção de Energia Sem pré-tratamento Densificação Torrefação Torrefação e Densificação Temperatura de gasificação ( C) [Gonçalves, 2016]

21 Pasta para papel

22 Os cepos Pré-processados na fábrica Rechega dos cepos Trituração Lavagem Transporte Trituração Crivagem

23 Composição química (matéria seca, %) Cinzas Extractivos Lenhina Holocelulose Cepos (Média dos seis locais) Biomassa aérea Lenho [Neiva et al., 2014] 0,4 15,1 24,8 67,0 0,4 4,4 21,3 74,5 Casca [Neiva et al., 2014] 1,9 6,0 18,5 74,2 Ramos [Miranda et al., 2012] 1,0 3,0 17,8 - Elevado teor em extractivos Maior teor em lenhina Menor teor em holocelulose

24 Biometria Cepos (Média dos seis locais) Comprimento (mm) Largura (µm) Lúmen (µm) Espessura de parede (µm) 0,9 21,4 9,0 6,1 Lenho [Carvalho, 1962] 0,8-1,2 13,5-19,8 8,4-8,7 2,7-4,4 Casca [Quilhó, 1998;2000] 0,9-1, ,5-6,4 A biometria apresenta valores indicativos de uma boa aptidão papeleira

Pasta para papel Cepos Kraft (Média dos seis locais) Rendimento (%) Índice Kappa Viscosidade (ml/g) Brancura (%) 42,7 14,0 941 25,9 ASAM (Média dos seis locais) 49,3 36,0 929 23,6 Biomassa aérea

25 Pasta para papel Cepos Kraft (Média dos seis locais) Rendimento (%) Índice Kappa Viscosidade (ml/g) Brancura (%) 42,7 14, ,9 ASAM (Média dos seis locais) 49,3 36, ,6 Biomassa aérea Lenho (kraft) [Gominho et al., 2015] 48,4 13, Casca (kraft) [Neiva et al., 2016] 45,5-41,0 25,4-17, Os cepos revelaram uma boa aptidão para a produção de pasta para papel com bons índices de deslenhificação

26 Fonte de produtos naturais

Produtos naturais n-hexano Etanol Metanol 75% Etanol Rendimento (o.d., %) 0.4 9.3 12.0 8.

6 Taninos (mg GAE/g extracto) 13.4 ND ND ND Extractivos Flavonoides (mg QE/g extracto) 47.

8 Actividade Antioxidante Pobre Muito Forte Muito Forte Muito Forte [Ângelo et al.

27 Produtos naturais n-hexano Etanol Metanol 75% Etanol Rendimento (o.d., %) Composição fitoquímica Fenólicos totais (mg GAE/g extracto) Taninos (mg GAE/g extracto) 13.4 ND ND ND Extractivos Flavonoides (mg QE/g extracto) Actividade Antioxidante Pobre Muito Forte Muito Forte Muito Forte [Ângelo et al., 2014] Extractivos presentes na biomassa dos cepos foram investigados de modo a identificar compostos fitofarmacêuticos com atividades antioxidante, antimicrobianas ou antitumorais.

28 Sustentabilidade Avaliação da qualidade solos Área de cada parcela: 40 x 40 m 2 ; Cercal - Fonte do Corcho 5 tratamentos x 3 repetições 2,4 ha C touças + resíduos de abate; S touças; SA touças + cinzas; R Remoção das touças e resíduos de abate; RA Remoção das touças e dos resíduos de abate + cinzas.

29 Conclusões Os cepos da Eucalyptus globulus podem ser utilizados como matéria-prima num contexto de biorrefinaria, com potencial para: - Produção de energia, - Produção de pasta para papel, - Fonte de compostos verdes.

30 PTDC/AGR-FOR/3872/2012 ENERSTUMPS Biomassa subterrânea do Eucalyptus globulus: uma componente esquecida na sustentabilidade florestal 40years

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