DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO DE MUFLA PARA OBTENÇÃO DE BIOCARVÃO ATRAVÉS DA PIROLISE

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1 180 DESENVOLVIMENTO DE PROTÓTIPO DE MUFLA PARA OBTENÇÃO DE BIOCARVÃO ATRAVÉS DA PIROLISE REACTOR PROTOTYPE DEVELOPMENT FOR BIOCHAR OBTAINED THROUGH PYROLYSIS Ubajara C. Mozart Proença 1 Wanderley José de Melo 2 Gilberto Aparecido Rodrigues 3 Rodolfo Lizcano Toledo 4 Riviane Maria Albuquerque Donha 5 Resumo O destino adequado aos resíduos urbanos, agrícolas ou industriais através de processamento térmico pela pirolise é uma prática sustentável. O objetivo foi idealizar um protótipo produção de biochar através da pirolise. Os resíduos orgânicos utilizados foram o lodo de esgoto e diferentes composições de lodo de esgoto com serragem de eucalipto. Os resultados mostraram que é plenamente possível produzir biochar com o equipamento simplificado. As características dos produtos biotranformados são muito promissoras para desenvolver futuramente equipamento com maior controle sobre a qualidade do biochar. Palavras-chave: Biocarvão. Resíduos orgânicos. Lodo de esgoto. Abstract The appropriate destination for urban, agricultural or industrial waste through thermal processing by pyrolysis is a sustainable practice. The aim of this study was to devise a prototype production of biochar through pyrolysis. to. The organic waste used were sewage sludge and different compositions of sewage sludge with eucalyptus sawdust. The results showed that it is fully possible to produce biochar with simplified equipment. The characteristics of biotranformados products are very promising for the future to develop equipment with greater control over the quality of biochar. Keywords: Biochar. Organic waste. Sewage sludge. 1 Mestrando em Agronomia, FCAV, Unesp, Jaboticabal, ubajaracesare@yahoo.com.br 2 Prof. Dr da FCAV-Unesp, Jaboticabal, wymelo@gmail.com 3 Prof. Dr do Curso de Agronegócio, Fatec-Tq, gilberto.rodrigues@ fatectq.edu.br 4 Mestrando em Agronomia, FCAV, Unesp, Jaboticabal, rodolfolizcano@gmail.com 5 Mestranda em Agronomia, FCAV, Unesp, Jaboticabal, rividonha@gmail.com

2 181 1 INTRODUÇÃO Considerado durante muito tempo um mistério da natureza, a Terra Preta da Amazônia, ou também conhecida como Terra Preta de Índio (TPI) (LEHMANN, et al., 2006), ou mesmo Terra Preta Arqueológica (TPA), ou simplesmente Terra Preta, tem como característica ser extremamente fértil, e vem despertando o interesse dos estudiosos da área de solos. O biochar é produzido pelo processo de aquecimento da matéria orgânica, biomassa, na ausência total ou parcial de oxigênio, processo conhecido como Pirólise, gerando este produto rico em carbono, estável e de alta porosidade e outros subprodutos, que são utilizados para geração de energia, como o Bioóleo e Gás de Síntese. Todos os solos possuem naturalmente, em sua constituição, algum teor de carvão orgânico, biochar, portanto, é um produto que se conhece muito bem e que até hoje não foi comprovado qualquer risco para o solo, vegetal ou para quem os consome. A biomassa é geralmente composta por celulose, hemicelulose, extractives e material mineral. Com o aquecimento na ausência ou presença parcial de oxigênio (respectivamente pirólise e gaseificação), ligações químicas são quebradas, levando à formação de compostos orgânicos intermediários não muito voláteis. Esses compostos intermediários sofrem então decomposição termal secundária para formar produtos voláteis, ou passam por reações de polimerização, resultando em produtos de alto peso molecular, como o carvão. YANG e SHENG(2012) verificaram que é possível discriminar biochars produzidos sob diferentes temperaturas de pirólise, avaliado por espectrofotometria, relatando uma boa precisão na avaliação dos materiais testados, madeira de cedro, pinus e resíduos de algodão. Estes autores identificaram, através da pirolise, que o potencial de produção de energia calorifica dos materiais foram muito próximos, variando de 25,1 Mj.kg -1 a 300 o C até 29,5 Mj.kg -1 a 600 o C, para os materiais testados. O objetivo deste estudo foi criar um protótipo simples de mufla para pirolise de materiais orgânicos. O objetivo deste estudo e idealizar um protótipo de equipamento para pirolise de resíduos orgânicos. 2 MATERIAL E METODOS O protótipo de mufla foi desenvolvido com base nas estudos de OLIVEIRA(2011), mas utilizando materiais recicláveis disponíveis em depósitos de sucatas. Estes materiais, todos de origem metálica, constituídos de ferro e alumínio, forma adquiridos por valores insignificantes. Dentre os materiais foram adquiridos panela de pressão de alumínio, com espessura de 3 mm, e capacidade de 4,5 litros de volume (Figura 1 A). Os demais materiais constituídos por chapas de ferro, de aproximadamente 4 mm de espessura (Figura 1 A, B) recipiente cilíndrico externo

3 182 e perfurado, de volume aproximado de 50 litros. Outros materiais para constituir a chaminé do forno(mufla), foi constituído de metal galvanizado de 1 mm de espessura, para expelir a produção de gases (Figura 1 C). Foi adaptado três pés com canos de materiais galvanizados, oriundos de descarte de rede hidráulica, com espessura de 2 mm e diâmetro de 1,5 cm, com altura de 70 cm, sendo os três pés soldados com eletrodos para ferro, em três pontos do reservatório externo (Figura A), o qual iria receber a panela de pressão de alumínio, contendo os materiais a serem pirolisados, e uma adaptação captura de eventual óleo produzido, soldado abaixo do recipiente cilíndrico externo. Os materiais utilizados para serem testados constituíram-se de osso de galinha, lodo de esgoto(le) puro, seco ao sol, e lodo de esgoto em misturas com serragem de eucalipto(se), composto por serragem de pinus nas proporções de 25% LE+75% SE, 50% LE+50% SE e 75% LE+25% SE, na forma de blocos compactados. Figura 1- A) Panela adaptada para queima. Fonte: Os autores(2016) Figura 2-B) Acomodação de panela de pressão para início de pirolise. C) Material comburente acomodado para início de combustão para atingir a temperatura de pirolise.

4 183 Figura 3- D) Detalhe do forno de incineração, sendo extremamente feito com placa de metal de 5mm. E Vista superior de panela com a boca invertida, adicionado material comburente celulósico seco. F) Chaminé a ser colocada sob o compartimento com a panela invertida(d). Momento de preparar a queima no forno, é necessário colocar material comburente que fornecerá calor (no caso madeira) abaixo, ao redor e em cima da mufla, na tentativa de fornecer uma temperatura uniforme por toda a superfície da mufla. O protótipo simplificado utilizado de maneira experimental gerou o calor suficiente para a transformação dos produto citados em biochar (Figura 4 G, H) Figura 4 - G) Adição de material orgânico (ossos de frango) e resíduos de lodo de esgoto. H) Material pirolisado após 2 horas de pirólise.

5 184 3 RESULTADO E DISCUSSÃO Foi possível verificar que através de um modelo simples de uma mufla é possível atingir a temperatura de pirólise. Não foi possível monitorar a temperatura neste estudo, devido ao caráter rudimentar do equipamento, e também à pouca experiência com a técnica para produção de biochar. Mas os resultados visuais do bioproduto formado são animadores, em relação aos resultados verificados por Yang e Sheng(2012) em relação às temperaturas de pirolise, as quais são dependentes das características dos materiais a serem pirolisados, e nos anima a prosseguir no desenvolvimento de equipamento com melhores acessórios, para ter um controle efetivo da qualidade do material a ser processado. 4 CONCLUSÃO A produção de biochar a partir de diferentes resíduos orgânicos permite dar uma alternativa técnica para resíduos de diferentes naturezas. A técnica de pirolise mostra-se acessível, mesmo com equipamentos muito simplificados. Visivelmente foi possível constatar que mesmo nas condições limitadas de estudo foi possível obter o bioproduto proposto. REFERENCIAS LEHMANN, J.Bio-energyintheblack, FrontiersinEcologyand the Environment, vol. 5, no. 7, p , OLIVEIRA, L. A. de Desenvolvimento de uma unidade pirolitica com reator de cilindro rotativos: obtenção de bio-óleo p. Tese(doutorado), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, YANG, H.; SHENG, K. Characterization of biochar properties affected by different pyrolysis temperatures using visible-near-infrared spectroscopy.international Scholarly Research Network, ISRN Spectroscopy, Volume 2012,7 p. doi: /2012/712837