Influência do tratamento térmico nas características energéticas de resíduos lenhosos de eucalipto e pinus: poder calorífico e redução granulométrica

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1 Influência do tratamento térmico nas características energéticas de resíduos lenhosos de eucalipto e pinus: poder calorífico e redução granulométrica A. Lúcia P. S. M. Pincelli¹ R. Nunes¹ G. Almeida¹ J. O. Brito¹ P. Perré² ¹LIQCE/ESALQ/USP. ²LERFoB - AgroParisTech, Nancy, France.

2 Introdução Utilização racional da biomassa não eficiente heterogeneidade (aspectos físico e químico); Tratamentos adicionais: secagem, uniformização granulométrica e densificação; Processos de tratamento térmico: Termorretificação e torrefação - mudanças nas características da madeira (resultados positivos para usos energéticos).

3 Introdução Tratamento térmico: Modificações químicas na madeira; Reduções das resistências físicomecânicas; Baixo teor de umidade final (caráter hidrofóbico); Concentração de energia disponível em um novo produto.

4 Objetivo Avaliar a influência do tratamento térmico (torrefação) no poder calorífico e na granulometria dos resíduos lenhosos gerados na colheita florestal de eucaliptos e pinus; Testar a hipótese de que, após tal tratamento, poderia haver maior facilidade na redução da granulometria do material, considerando-se sua transformação em pó, para aplicação do material para fins energéticos.

5 Material Madeira com casca com diâmetro médio situado entre 3 e 6 cm, gerado como resíduo da colheita florestal de: E. grandis, 2ª rotação, 7 anos; P. caribaea var. hondurensis, 11 anos. Empresa: Duratex (Duraflora S.A.) Lençóis Paulista SP. Resíduos lenhosos de eucalipto Resíduos lenhosos de pinus

6 Floresta Lençóis Paulista Área total: ha; N de fazendas: 8; Gêneros cultivados: Eucalyptus e Pinus; Fornece madeira para fábrica de Botucatu e Agudos; Madeira transformada em MDF e chapa de fibra. Derrubada e processamento das árvores e madeira de pinus com o uso do Harvester.

7 Coleta dos resíduos Eucalipto: Área do talhão: 31,92 ha (3 m x 2 m); 5 parcelas aleatórias (200 m²). Pinus: Área do talhão: 50 ha (3 m x 1,65 m); 4 parcelas aleatórias (100 m²). Permanência mínima de 30 dias no campo.

8 Demarcação da parcela na área de pinus. Demarcação da parcela na área de eucalipto.

9 Coleta de resíduos lenhosos de pinus. Coleta de resíduos lenhosos de eucalipto.

10 Picagem do material Resíduos lenhosos de eucalipto. Resíduos lenhosos de pinus.

11 Resíduos lenhosos picados Resíduos de eucalipto. Resíduos de pinus.

12 Secagem Cavacos secos em estufa a 100 C; Após a secagem: cavacos colocados numa câmara metálica (65 x 65 x 15 cm); Bandejas com resíduos dentro da câmara. Câmara fechada introduzida na estufa Fanem Modelo 320 Digital.

13 Tratamentos térmicos Temperaturas finas: 140, 220 e 300 C; Taxa de aquecimento: 0,139 C/minuto; Temperaturas de 220 e 300 C: introduzidas doses de nitrogênio no interior da câmara; Permanência das amostras no interior da estufa em resfriamento natural até 30 C; Avaliação da perda de massa.

14 Caracterização dos resíduos Poder calorífico superior (ABNT NBR 8633). Calorímetro

15 Caracterização dos resíduos Granulometria (ABNT NBR 7402) Quantidade porcentual de material retido em cada peneira. Agitador eletromagnético < 4 Abertura mm

16 Caracterização dos resíduos Resistência a moagem: reduzir, por ação mecânica, o tamanho do material (Merkblatt V/105-VZIPC) HIPÓTESE :nas mesmas condições de moagem, o material torrado sofreria uma fragmentação mais intensa que o material original; Determinação da granulometria dos materiais antes e após a moagem e suas frações médias; Tempo: 5 minutos.

17 Moinho centrifugal Jokro-Muhle 220 o C 300 o C Antes Depois Antes Depois

18 Perda de massa (%) Perda de massa dos resíduos após o tratamento térmico Eucalipto Pinus Tratamento ( o C)

19 Poder calorífico superior (MJ/kg) Poder calorífico superior Eucalipto Pinus 5 0 Testemunha Tratamento ( o C)

20 Porcentagem do retido Porcentagem do retido 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 Testemunha 140oC 220oC 300oC 10,0 0,0 16,0 8,0 4,0 < 4,0 Abertura da malha (mm) 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 Testemunha 140oC 40,0 220oC 30,0 20,0 10,0 0,0 16,0 8,0 4,0 < 4,0 Abertura da malha (mm) 300oC Análise granulométrica antes e após a moagem - EUCALIPTO

21 Tamanho médio (mm) Tamanho médio - Eucalipto 12,00 10,00 8,00 y = -1,687x + 11,91 R 2 = 0,8651 6,00 Antes da moagem Depois da moagem 4,00 2,00 0,00 y = -1,659x + 9,725 R 2 = 0,8688 Testemunha Tratamento ( o C) (Reduções: 24,5%, 21,3%, 25,5% e 46,3%)

22 Testemunha 140 C 220 C 300 C Resíduos de eucalipto retidos em peneiras de malhas 16, 8, 4 e < 4,0 mm - análise granulométrica antes da moagem.

23 Testemunha 140 C 220 C 300 C Resíduos de eucalipto retidos em peneiras de malhas 16, 8, 4 e < 4,0 mm - análise granulométrica após a moagem.

24 Porcentagem do retido Porcentagem do retido 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 Testemunha 140oC 220oC 300oC 10,0 0,0 16,0 8,0 4,0 < 4,0 Abertura da malha (mm) 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 Testemunha 140oC 40,0 220oC 30,0 20,0 10,0 0,0 16,0 8,0 4,0 < 4,0 Abertura da malha (mm) 300oC Análise granulométrica antes e após a moagem - PINUS

25 Tamanho médio (mm) Tamanho médio - Pinus 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 y = -0,248x + 11,41 R 2 = 0,817 y = -2,424x + 12,295 R 2 = 0,8822 Testemunha Tratamento ( o C) Antes da moagem Depois da moagem (Reduções: 15,4%, 19,6%, 65,0% e 71,3%)

26 Testemunha 140 C 220 C 300 C Resíduos de pinus retidos em peneiras de malhas 16, 8, 4 e < 4,0 mm - análise granulométrica antes da moagem.

27 Testemunha 140 C 220 C 300 C Resíduos de pinus retidos em peneiras de malhas 16, 8, 4 e < 4,0 mm - análise granulométrica após a moagem.

28 Conclusões As temperaturas de tratamento térmico exerceram influência nas perdas de massa para ambos os resíduos, com aumento dos valores com o acréscimo da temperatura. A 220 e 300 C, a perda de massa foi maior para os resíduos de eucalipto; O poder calorífico superior, para ambos os resíduos, apresentou uma tendência de aumento com a elevação da temperatura; As temperaturas de tratamento alteraram a distribuição granulométrica dos resíduos de eucalipto e pinus;

29 Conclusões Após a moagem, houve um aumento da quantidade de material < 4,0 mm, principalmente a 300 o C, onde 84,4% e 84,2% do material foi assim transformado, respectivamente, para os resíduos de eucalipto e pinus; Antes e após a moagem, para ambos os resíduos, observou-se uma tendência no decréscimo do tamanho médio das partículas com o aumento da temperatura, mais expressivo para os materiais após a moagem; Houve uma maior facilidade de moagem dos materiais após os tratamentos térmicos, comparativamente aos materiais in natura, o que pode indicar potencialidade de obtenção de material pulverizado para uso em fornalhas de combustão de biomassa, o que sugere a continuidade de estudos sobre o tema; Considerando-se ainda a resistência a moagem, os resultados indicaram a necessidade de estudos adicionais para se estabelecer o tamanho ideal do material para uso como combustíveis sólidos pulverizados.

30 Obrigada!