UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO UNIDADE ACADÊMICA ESPECIALIZADA EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS - UECIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FLORESTAIS QUALIDADE DE BRIQUETES PRODUZIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE BAMBU E SERRAGEM DE MADEIRA DJAILSON SILVA DA COSTA JÚNIOR ALEXANDRE SANTOS PIMENTA Macaíba - RN, 2015

2 2 DJAILSON SILVA DA COSTA JÚNIOR QUALIDADE DE BRIQUETES PRODUZIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE BAMBU E SERRAGEM DE MADEIRA Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como pré-requisito para obtenção do título de Mestre. Orientador: Prof. Dr. Alexandre Santos Pimenta Macaíba - RN, 2015

3 3 Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da Publicação na Fonte. Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba Biblioteca Setorial Professor Rodolfo Helinski Costa Júnior, Djailson Silva da. Qualidade de briquetes produzidos a partir de resíduos de bambu e serragem de madeira / Djailson Silva da Costa Júnior. Macaíba, RN, f. - Orientador (a): Prof. Dr. Alexandre Santos Pimenta Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba. Programa de Pós- Graduação em Ciências Florestais. 1. Biomassa Dissertação. 2. Energia Renovável Dissertação. 3. Lenha Ecológica Dissertação. 4. Resíduos Agroflorestais Dissertação. I. Pimenta, Alexandre Santos. II. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. III. Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba. IV. Título. RN/UFRN/BSPRH CDU:

4 4 QUALIDADE DE BRIQUETES PRODUZIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE BAMBU E SERRAGEM DE MADEIRA Dissertação avaliada e aprovada pela banca examinadora: Orientador: Prof. Dr. Alexandre Santos Pimenta- UFRN Examinadores: Prof. Drª. Elisabeth de Oliveira - UFCG Prof. Dr. Leandro Calegari - UFCG Prof. Drª. Rosimeire Cavalcante dos Santos UFRN Prof. Drª. Angélica de Cássia Oliveira Carneiro - UFV Data de aprovação: 16 /12/2015 Macaíba - RN, 2015

5 5 DEDICO A Deus, que nos criou e foi criativo nesta tarefa. Seu fôlego de vida em mim me foi sustento e me deu coragem para questionar realidades e propor sempre um novo mundo de possibilidades. Autor desconhecido

6 6 AGRADECIMENTOS A Deus por ter me dado saúde e força para superar as dificuldades. Aos meus pais, pelo amor, incentivo e apoio incondicional Ao meu orientador Prof. Dr. Alexandre Santos Pimenta, pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelas suas correções e incentivos para que seu orientado fosse adiante. Assim como os membros da Banca Examinadora, pela disponibilidade, colaboração e participação, pelas valiosas contribuições. A esta universidade, seu corpo docente, direção e administração que oportunizaram a janela que hoje vislumbro um horizonte superior, eivado pela acendrada confiança no mérito e ética aqui presentes. A todos que fazem parte do Grupo do Laboratório de Tecnologia da Madeira da UAECIA - UFRN, pela amizade, companheirismo e apoio a mim dedicado, só assim foi possível à realização desse trabalho. Ao proprietário da empresa Espetinhos de Bambu LTDA, onde foi coletado o material para pesquisa. À Universidade Federal Rural do Semi Árido (UFERSA) na qual tive a excelente oportunidade de pôr em prática os ensinamentos de minha profissão, bem como agradecer aos conhecimentos adquiridos não só nesta universidade, mais a UFCG no qual me tornei Engenheiro Florestal, na qual sempre terá o meu eterno agradecimento. A minha grande amiga Ane Fortes e toda sua família, na qual terá sempre meu reconhecimento e singelos agradecimentos. E a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito obrigado.

7 7 COSTA JÚNIOR, Djailson Silva da. Qualidade de briquetes produzidos a partir de resíduos de bambu e serragem de madeira f. Dissertação (Mestrado) Ciências Florestais. PPGCFL/UFRN, Macaíba RN, RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da temperatura de compactação na qualidade de briquetes produzidos com diferentes proporções de resíduos de bambu e mix de serragem de madeira. Utilizou-se uma briquetadeira da marca LIPPEL, com pressão de compactação 150 Bar, tempo de prensagem de 5 min e resfriamento de 2 min.. As temperaturas de prensagem utilizadas foram de 120 ºC, 130 ºC e 140 ºC e as proporções dos resíduos de bambu e mix de serragem da madeira de 1/0, 3/1, 1/1, 1/3 e 0/1, em experimento inteiramente casualizado com 15 tratamentos e 10 repetições. Foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas e química dos briquetes produzidos. Determinou-se, ainda a degradação térmica dos briquetes com base na a análise termogravimétrica. Os dados foram submetidos ao teste de normalidade de Shapiro Wilk e quando apresentado diferenças significativas os mesmos foram comparados pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância. De modo a explicar melhor a interação dos fatores, realizou-se modelo de regressão linear, com o intuito de estimar a (variável resposta Y), com base na temperatura (X 1 ) e proporção de bambu (X 2 ). Em seguida os dados foram submetidos a análises de agrupamento e componentes principais (ACP), na seleção de briquetes visando à produção de bioenergia. Os melhores resultados obtidos foram para os briquetes produzidos à temperatura de 130 C promoveu maior qualidade dos briquetes, mas somente em termos de densidade aparente e de expansão volumétrica. Os briquetes produzidos com as proporções de bambu/serragem de 1/3, 1/1 e 3/1, compactados na temperatura de 120 C, foram os melhores considerando-se sua mais alta densidade aparente e mais baixa expansão volumétrica. Os maiores valores de tensão de ruptura foram obtidos para os briquetes produzidos à 140 C, no entanto, apresentaram valores mais elevados de expansão volumétrica e menores densidades aparentes em relação aos produzidos na temperatura de 120 C e 130 C. Verificou-se que os resíduos de bambu e serragem de madeira possuem potencial para produção de briquetes. A análise de Componentes Principais (ACP), empregada para a avaliação e seleção dos briquetes foram eficientes, sendo observada semelhança entre grupos, como foi possível verificar em previsões feita pelo modelo, onde obteve valores mais altos de R 2, nos modelos ajustados para carbono fixo 0,9941, tensão de ruptura 0,8132 e densidade energética 0,6389. Palavras-chave: biomassa, energia renovável, lenha ecológica, resíduos agroflorestais

8 8 COSTA JÚNIOR, Djailson Silva da. Briquettes quality produced bamboo waste from and sawdust pgs. Master thesis (Master s degree). Forestry Sciences. PPGCFL/UFRN, Macaíba RN, ABSTRACT This study aimed to evaluate the influence of compaction temperature on the quality of briquettes produced with different proportions of waste and bamboo sawdust. We used a briquetter Lippel mark with compacting pressure 150 bar, 5 min time pressing 2 min and cooling. The temperatures applied were 120, 130 and 140 C and the proportions of components and bamboo sawdust 1 / 0, 3/1, 1/1, 1/3 and 0/1, in a completely randomized design with 15 treatments and 10 repetitions. The physical and mechanical properties and chemistry of briquettes were evaluated. It was determined, also the thermal degradation of the briquettes by thermogravimetric analysis. The data were submitted to the Shapiro-Wilk normality test and Tukey test at 5% significance level. In order to better explain the interaction of the factors was held linear regression model based on OLS with interest in estimating the (variable Y response), based on the temperature (X 1 ) and proportion of bamboo (X 2 ) In then the data were subjected to cluster analysis and principal components (ACP), the selection of briquettes aiming at the production of bioenergy. The best were those produced briquettes at a temperature of 130 C promoted higher quality of the briquettes, but only in terms of density and volume expansion. The briquettes made with bamboo proportions / sawdust 1/3, 1/1 and 3/1, compressed at a temperature of 120 C was the best considering its higher bulk density and lower volumetric expansion. The higher breakdown voltage values were obtained for the briquettes to 140 C, however, they showed higher values of volumetric expansion and smaller bulk densities produced in relation to the temperature of 120 to 130 C. It was found that the bamboo wood waste or sawdust have potential for the production of briquettes. The principal component analysis (PCA), employed for the evaluation and selection of briquettes were efficient, being observed similarity between produced groups, as we observed in forecasts made, was model, which obtained higher values of R 2 in models adjusted for fixed carbon 0,9941, breakdown voltage 0,8132 and energy density 0,6389. Keywords: Biomass, Renewable Energy, Ecological firewood, Waste Agroforestry

9 9 LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO I EFEITO DA TEMPERATURA DE COMPACTAÇÃO NA QUALIDADE DE BRIQUETES PRODUZIDOS COM MISTURAS DE BAMBU E SERRAGEM Figura 1: Curvas TG/DTG dos resíduos de bambu (A) e da serragem (B) Figura 2A: Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição...34 Figura 2B: Boxplot da Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição...34 Figura 2C. Curva resposta da Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição...34 Figura 3A: Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição...35 Figura 3B: Boxplot da Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição...35 Figura 3C: Curva resposta da Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição...35 Figura 4A: Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição...36 Figura 4B: Boxplot da Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição...36 Figura 4C: Curva resposta da Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição...36 Figura 5A: Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição...37

10 10 Figura 5B: Boxplot da Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição...37 Figura 5C: Curva resposta da Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição...37 Figura 6A: Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição...38 Figura 6B: Boxplot da Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição...38 Figura 6C: Curva resposta da Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição...38 Figura 7A: Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição...39 Figura 7B: Boxplot do Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição...39 Figura 7C: Curva resposta da Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição...39 Figura 8A: Umidade, em função da temperatura de compactação e composição...40 Figura 8B: Boxplot da Umidade, em função da temperatura de compactação e composição...40 Figura 8C: Curva resposta da Umidade, em função da temperatura de compactação e composição...40 Figura 9A: Teor de carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição...41

11 11 Figura 9B: Boxplot do Teor de carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição...41 Figura 9C: Curva resposta do Teor de Carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição...41 Figura 10A: Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição...42 Figura 10B: Boxplot do Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição...42 Figura 10C: Curva resposta do Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição...42 Figura 11A: Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição...43 Figura 11B: Boxplot do Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição...43 Figura 11C: Curva resposta do Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição...43 CAPÍTULO II CLASSIFICAÇÃO DE BRIQUETES DE BIOMASSA VEGETAL ATRAVÉS DE ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS E TERMOGRAVIMÉTRICA Figura 1. Termogramas obtidos por TGA e Degradação térmica dos briquetes analisados, representados por ordem alfabética...55 Figura 2. Dispersão dos briquetes de resíduos agroflorestais, considerando as duas primeiras componentes principais...59 Figura 3. Variância explicada acumulada e autovalores obtidos da matriz de correlação...60

12 12 LISTA DE TABELAS CAPÍTULO I EFEITO DA TEMPERATURA DE COMPACTAÇÃO NA QUALIDADE DE BRIQUETES PRODUZIDOS COM MISTURAS DE BAMBU E SERRAGEM Tabela 1: Análise física e energética dos resíduos in natura Tabela 2: Variáveis respostas e respectivos parâmetros estimados na regressão simples antes da escolha de variáveis adequadas à estimativa......erro! Indicador não definido.9 Tabela 3: Variáveis respostas e respectivos parâmetros estimados na regressão simples com as variáveis explicadas adequadas CAPÍTULO II CLASSIFICAÇÃO DE BRIQUETES DE BIOMASSA VEGETAL ATRAVÉS DE ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS E TERMOGRAVIMÉTRICA Tabela 1. Valores médios de perda de massa dos briquetes de bambu e serragem de madeira...53 Tabela 2. Resumo da Anova das propriedades energéticas e composição química imediata dos briquetes (bambu/serragem) em função da temperatura de compactação...56 Tabela 3. Resumo da Anova das propriedades físicas dos briquetes (bambu/serragem) em função da temperatura de compactação...57 Tabela 4. Autovalores e proporção da variância total explicada e acumulada pelos dez componentes principais obtidos a partir das variáveis originais...58

13 13 SUMÁRIO INTRODUÇÃO GERAL REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPÍTULO I Efeito da temperatura de compactação na qualidade de briquetes produzidos com misturas de bambu e serragem Resumo: Abstract: INTRODUÇÃO MATERIAL E MÉTODOS RESULTADOS E DISCUSSÃO CONCLUSÕES LITERATURA CITADA CAPÍTULO II Classificação de briquetes de biomassa vegetal, por meio de análise de componentes principais e termogravimétrica Resumo: Abstract INTRODUÇÃO MATERIAL E MÉTODOS RESULTADOS E DISCUSSÃO CONCLUSÕES LITERATURA CITADA CONSIDERAÇÕES FINAIS... 65

14 14 INTRODUÇÃO GERAL No Brasil, a indústria madeireira é uma grande geradora de resíduos de madeira e, além disso, há também a geração dos resíduos provenientes do meio urbano (Wiecheteck, 2009). Esses resíduos na maioria das vezes recebem tratamento inadequado, ficando expostos ao meio ambiente (Froehlich et al, 2012). Wiecheteck (2009) classifica os resíduos madeireiros quanto a sua origem, como industriais ou gerados nos meio urbanos. Os industriais ainda são divididos em serragem, cepilho, sólidos de madeira e casca, já os do meio urbano são classificados em resíduos da construção civil, da poda efetuada na arborização e de embalagens de madeira vindas do comércio. Uma forma de reduzir a pressão sobre as florestas, além de reciclar o resíduo gerado por atividades anteriores, seria por meio do processo conhecido como briquetagem, que consiste da aplicação de pressões e ou temperaturas, de modo a aumentar sua densidade, contribuindo para armazenamento, transporte e otimizando as propriedades energéticas dos resíduos vegetais, obtendo um combustível com homogeneidade granulométrica, de maior densidade e resistência mecânica (Quirino & Brito, 1991). Os resíduos da biomassa florestal no Brasil podem causar problemas ambientais, visto que são gerados em grande quantidade. Entre os principais problemas tem a contaminação e assoreamento dos cursos de água, a ocupação territorial e a poluição consequente de sua queima a céu aberto (Dias Júnior et al., 2014). Os resíduos, por sua vez podem ser transformados em briquetes que se caracterizam como resultado da prensa de pequenas partículas formando blocos. A briquetagem ou densificação de biomassa é um processo atrativo para países em desenvolvimento onde tem especial potencial como substituta energética de combustíveis fósseis em diferentes finalidades (Bhattacharya, 2003). Problemas como

15 15 alto volume, baixa densidade energética, baixo poder calorífico e alto conteúdo de umidade de resíduos lignocelulósicos são satisfatoriamente contornados com o processo de briquetagem, gerando um combustível sólido de qualidade (Zhanbin, 2003; Bhattacharya, 2003; Quirino et al., 2012), cuja densidade energética pode atingir valores até três vezes mais do que a lenha convencional (Protásio et al., 2011). A matéria prima mais utilizadas no Brasil para produção de briquetes são oriundas da indústria florestal ponteiras de árvores, galhada, serragem, aparas e da atividade agrícola (cascas de arroz, bagaço de cana, cascas de café, etc.), além de outros resíduos agroindustriais (Quirino et al., 2012). Para aproveitamento racional, misturas de resíduos de bambu em combinação com outros resíduos, em diferentes proporções, foram empregados com sucesso para produção de briquetes (Dias Júnior et al., 2014). Os principais consumidores de briquetes com fonte energética são as indústrias de cerâmica para queima direta em fornos e as indústrias têxteis e de alimentos. A queima de briquetes é justificada porque é um combustível de alta densidade energética, baixo teor de umidade e maior facilidade de manuseio em relação à lenha (Altener, 2004), podendo ser a queima conduzida com sucesso em olarias, cerâmicas, fornos, alambiques, caldeiras, geradores de ar quente para secagem de grãos e em todo tipo de equipamento projetado originalmente para uso de lenha como fonte de energia. O bambu é um gênero cujas espécies podem apresentar alto potencial de produção de biomassa, sendo atualmente bastante cultivadas no Nordeste do Brasil, em locais de clima tropical secos e semiárido, com destaque para plantios nos estados do Maranhão e Pernambuco (Moreira, 2012). O bambu pode produzir de 50 a 100 t ano -1 por hectare, dependendo da espécie (Beraldo & Azzini, 2004). Em Pernambuco, como em outros Estados brasileiros, destaca-se o uso do bambu para produção de espetinhos para uso

16 16 doméstico e comercial, atividade geradora de resíduos em forma de aparas, pó e pedaços em diferentes granulometrias. Devido ao aumento da demanda global nos últimos anos e do avanço tecnológico proveniente da crise dos combustíveis fósseis aumentou-se a pressão sobre as florestas, com destaque para a produção de lenha e de carvão vegetal. O uso de forma irracional, sem atender a qualquer regime de manejo, estende a preocupação com o uso indiscriminado das florestas (Oliveira et al., 2006). Neste contexto, empresas buscam cada vez mais autossuficiência de matéria prima em quantidade e qualidade, dando importância substancial ao desenvolvimento de novas tecnologias voltadas ao aproveitamento de resíduos, as quais se tornam cada vez mais autossustentáveis. A otimização de condições de briquetagem via combinações de pressão e temperatura de compactação é um recurso que pode ser útil para definir padrões de processo para uso em escala industrial, podendo definir condições específicas de densificação para cada resíduo individualmente (Quirino et al., 2012; Yamaji et al., 2015). Entretanto, apesar de ter usos tecnológicos conhecidos e bem definidos em termos de mercado, no Brasil ainda são escassos trabalhos publicados abordando o uso da variação de temperatura de matriz em combinação com a pressão de compactação para a produção de briquetes com resíduos de bambu. A qualidade dos briquetes está diretamente relacionada com o tipo de resíduos que lhe deu origem, assim como suas propriedades físicas, mecânica e química. Dentre as propriedades que mais interferem na produção e qualidade dos briquetes do material de origem: estão teor de umidade, geometria das partículas, densidade granel e teor de lignina.

17 17 A análise termogravimétrica tem sido frequentemente usada nos estudos de decomposição térmica da madeira. Por meio dela é mostrado como a madeira se comporta quando aquecida, sendo possível verificar em que temperatura é iniciada a decomposição térmica e, ainda, em qual faixa de temperatura ela é mais pronunciada. Para que a biomassa seja melhor aproveitada é de extrema importância o conhecimento do comportamento térmico e dos parâmetros cinéticos durante o processo de termo conversão. As técnicas de análise térmica, particularmente a termogravimétrica (TG/DTG) e análise térmica diferencial (DTA), possibilitam a obtenção destas informações de maneira simples e rápida. Este trabalho tem como objetivo avaliar a aplicação de diferentes temperaturas e proporções de componentes nas propriedades de briquetes produzidos com resíduos de bambu e serragem.

18 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7402 Carvão vegetal determinação granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, p. Altener Comissão Europeia. Bioenergia: manual sobre tecnologias, projeto e instalação. ECOFYS, Portugal, Beraldo, A.L.; Azzini, A. Bambu: características e aplicações. Guaíba: Agropecuária, p. Dias, Júnior, A. F.; Andrade, A.M.; Costa Júnior, D.S. Caracterização de briquetes produzidos com resíduos agroflorestais. Revista Pesquisa Florestal Brasileira, v.34, n.79, p , Froehlich, A. G.; Justen, G.S.; Luppi, L.; Moraes, S. Utilização de Biomassa para geração de energia: um estudo de caso em uma indústria madeireira de Aripuanã-MT. In: VIII CENEG Congresso Nacional de Excelência em Gestão, 2012, Rio de Janeiro. Congresso Nacional de Excelência em Gestão, Disponível em: < 45.pdf>. Acesso em: 24 nov Moreira, A. C. O. de. Caracterização de Bambusa vulgaris Schard. ex J.C. Wendl. var. vulgaris, e dos resíduos de caldeira no processo de conversão térmica de energia. Brasília: UNB, f. Dissertação Mestrado Oliveira, E.; Vital, B.R; Pimenta, A.S.; Lucia, R.M.D.; Ladeira, A.M.M.; Parikh, J.; Channiwala, S.A.; Ghosal, G.K.A. Correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel, v.84, n.5, p , Protásio, T.P.; Alves, I.C.N.; Trugilho, P.F.; Silva, V.O.; Baliza, A.R.R. Compactação de biomassa vegetal visando à produção de biocombustíveis sólidos. Pesquisa Florestal Brasileira, v.31, n.68, p , 2011.

19 19 Quirino, W.F.; Brito, J.O. Características e índice de combustão de briquetes de carvão vegetal, Brasília: LPF/IBAMA, 18p Quirino, W. F.; Pinha, I. V. de. O.; Moreira, A. C. de. O.; Souza, F.; Tomazello Filho, M. Densitometria de raios X na análise da qualidade de briquetes de resíduos de madeira. Revista Scientia Forestalis, v.40, n.96, p , Wiecheteck, M. Aproveitamento de resíduos e subprodutos florestais, alternativas tecnológicas e propostas de políticas ao uso de resíduos florestais para fins energéticos, Sumário Executivo, Projeto PNUD BRA 00/20 Apoio às políticas públicas na área de Gestão e controle ambiental, Ministério Do Meio Ambiente, Curitiba, Yamaji, F.M; Vendrasco, L; Chrisostomo, W; Flores, W. P. Análise do comportamento higroscópico de briquetes. Revista Energia na Agricultura, v.28, n.1, p , Zhanbin, C. Normal temperature briquetting technology for biomass with original moisture contente. International Conference on Bioenergy Utilization and Environment Protection, Dalian, China, September, 2003.

20 20 CAPÍTULO I EFEITO DA TEMPERATURA DE COMPACTAÇÃO EM BRIQUETES PRODUZIDOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE BAMBU E SERRAGEM DE MADEIRA Artigo submetido à Revista AGRIAMBI

21 21 Efeito da temperatura de compactação em briquetes produzidos a partir de resíduos de bambu e serragem de madeira Resumo: Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da temperatura de compactação na qualidade de briquetes produzidos com diferentes proporções de resíduos de bambu e serragem. Utilizou-se uma briquetadeira da marca LIPPEL, com pressão de compactação 150 Bar, tempo de prensagem de 5 min e resfriamento de 2 min.. As temperaturas aplicadas foram 120, 130 e 140 ºC e as proporções dos componentes bambu e serragem de 1/0, 3/1, 1/1, 1/3 e 0/1, em experimento inteiramente casualizado com 15 tratamentos e 10 repetições. Foram avaliadas as propriedades físicas e mecânicas e química dos briquetes. Determinou-se, também a degradação térmica dos briquetes pela análise termogravimétrica. Os dados foram submetidos ao teste de normalidade de Shapiro Wilk e comparados pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância. De modo a explicar melhor a interação dos fatores, realizou-se modelo de regressão linear, baseado em Mínimos Quadrados Ordinários, com interesse em estimar a (variável resposta Y), com base na temperatura (X 1 ) e proporção de bambu (X 2 ) Os melhores briquetes foram aqueles produzidos à temperatura de 130 C promoveu maior qualidade dos briquetes, mas somente em termos de densidade aparente e de expansão volumétrica. Os briquetes produzidos com as proporções de bambu/serragem de 1/3, 1/1 e 3/1, compactados na temperatura de 120 C, foram os melhores considerando-se sua mais alta densidade aparente e mais baixa expansão volumétrica. Os maiores valores de tensão de ruptura foram obtidos para os briquetes produzidos à 140 C, no entanto, apresentaram valores mais elevados de expansão volumétrica e menores densidades aparentes em relação aos produzidos na temperatura de 120 e 130 C. Verificou-se que os resíduos de bambu e serragem de madeira possuem potencial para produção de briquetes, como foi possível verificar em previsões feita pelo modelo, onde obteve valores mais altos de R 2, nos modelos ajustados para carbono fixo 0,9941, tensão de ruptura 0,8132 e densidade energética 0,6389. Palavras-chave: biomassa, energia renovável, lenha ecológica, resíduos agroflorestais

22 22 Effect of temperature on quality of briquettes produced by mixing bamboo and sawdust Abstract: This study aimed to evaluate the influence of compaction temperature on the quality of briquettes produced with different proportions of waste and bamboo sawdust. We used a briquetter Lippel mark with compacting pressure 150 bar, 5 min time pressing 2 min and cooling. The temperatures applied were 120, 130 and 140 C and the proportions of components and bamboo sawdust 1 / 0, 3/1, 1/1, 1/3 and 0/1, in a completely randomized design with 15 treatments and 10 repetitions. The physical and mechanical properties and chemistry of briquettes were evaluated. It was determined, also the thermal degradation of the briquettes by thermogravimetric analysis. The data were submitted to the Shapiro-Wilk normality test and Tukey test at 5% significance level. In order to better explain the interaction of the factors was held linear regression model based on with interest in estimating the (variable Y response), based on the temperature (X 1 ) and proportion of bamboo (X 2 ) The those produced briquettes were best at a temperature of 130 C promoted higher quality of the briquettes, but only in terms of density and volume expansion. The briquettes made with bamboo proportions / sawdust 1/3, 1/1 and 3/1, compressed at a temperature of 120 C was the best considering its higher bulk density and lower volumetric expansion. The higher breakdown voltage values were obtained for the briquettes to 140 C, however, they showed higher values of volumetric expansion and smaller bulk densities produced in relation to the temperature of 120 to 130 C. It was found that the bamboo wood waste or sawdust have potential for the production of briquettes, as we observed in forecasts made peolo model, which obtained higher values of R 2 in models adjusted for fixed carbon 0,9941, breakdown voltage 0,8132 and energy density 0,6389. Keywords: biomass, renewable energy, eco-wood, agroforestry wastes

23 23 INTRODUÇÃO A briquetagem de biomassa é um processo capaz de fornecer combustível de qualidade tanto para uso doméstico quanto para uso industrial, aproveitando resíduos sem uso definido e que, normalmente, são descartados sem critério, gerando problemas ambientais, tais como, assoreamento e contaminação de cursos d água e poluição do ar quando queimados a céu aberto (Dias Júnior et al., 2014). Problemas como alto volume, baixa densidade energética, baixo poder calorífico e alto conteúdo de umidade de resíduos lignocelulósicos são satisfatoriamente contornados com o processo de briquetagem, gerando um combustível sólido de qualidade (Zhanbin, 2003; Bhattacharya, 2003; Quirino et al., 2012), cuja densidade energética pode atingir valores até três vezes mais do que a lenha convencional (Protásio et al., 2011). As matérias primas mais utilizadas no Brasil para produção de briquetes são oriundas da indústria florestal provenientes de (ponteiras de árvores, galhada, serragem, aparas) e da atividade agrícola, tais como (cascas de arroz, bagaço de cana, cascas de café, etc.) além de outros resíduos agroindustriais (Quirino et al., 2012). A queima de briquetes é justificada porque é um combustível de alta densidade energética, baixo teor de umidade, baixo valor de mercado e maior facilidade de manuseio em relação à lenha (Comissão Europeia, 2004). A otimização de condições de briquetagem via combinações de pressão e temperatura é um recurso que pode ser útil para definir padrões de processo para uso em escala industrial, podendo definir condições específicas de densificação para cada resíduo individualmente (Quirino et al., 2012; Yamaji et al., 2015). Deste modo, este estudo teve por objetivo avaliar a influência de diferentes temperaturas de compactação e proporções de resíduos de bambu (Bambusa vulgaris Schard) e serragem de madeira, na qualidade de briquetes para uso energético.

24 24 MATERIAL E MÉTODOS Resíduos de bambu foram coletados na empresa Espetinhos Dona Maria Ltda, localizada em Nazaré da Mata PE, que utiliza varas de bambu colhidas em plantios de Bambusa vulgaris Schard, para produção de espetinhos para uso doméstico e comercial. O mix de serragem por sua vez foi coletada em uma marcenaria localizada no município de Macaíba - RN. Nos resíduos, foram determinados o teor de umidade de equilíbrio, a densidade à granel (kg m -3 ) com base na norma NBR 6922 (ABNT, 1983), o poder calorifico superior (kcal kg -1 ) de acordo com a NBR 8633 (ABNT, 1984) e densidade energética (Gcal m -3 ) de acordo com (Protásio et al., 2011). Para avaliação do padrão de decomposição térmica dos resíduos na qual encontravase à (8% de umidade), os mesmos foram analisados em uma balança termogravimétrica modelo TG 209 F3 Tarsus, marca NETZCH, obtendo-se as curvas Termo Gravimétrica/Derivada Termo Gravimétrica (TG/DTG), em atmosfera dinâmica de N 2, com a seguinte programação: temperatura inicial de 50 ºC e aplicando-se taxa de aquecimento de 10 ºC min -1 até temperatura final de 500 ºC, mantendo-a por um tempo de um minuto. Para produção dos briquetes foi utilizada uma briquetadeira hidráulica, marca LIPPEL, modelo LB-32, com matriz cilíndrica com dimensões internas de 35 mm de comprimento, 45 mm de largura e 280 mm de altura. Para produção de cada briquete, utilizou-se uma massa de partículas de 30 g, com teor de umidade de 8%. Para todos os tratamentos, utilizou-se tempo de compactação de 5 minutos à uma pressão de 150 Bar, e resfriamento de 2 minutos. Após a confecção, os briquetes foram condicionados por 30 dias em câmara climática a 20 C + 3, à 60% de umidade relativa do ambiente.

25 25 Para avaliar a qualidade dos briquetes determinou-se a expansão volumétrica (Ohana, 2012), a densidade energética, segundo procedimento preconizado por Protásio et al. (2011); a densidade aparente NBR (ABNT, 2003); resistência à compressão longitudinal diametral Quirino & Brito (1991); friabilidade NBR 7402 (ABNT, 1982); poder calorífico superior NBR 8633 (ABNT, 1984) e análise imediata (teores de umidade, carbono fixo, matérias voláteis e cinzas) NBR 8112 (ABNT, 1986). O experimento foi executado em um delineamento inteiramente casualizado envolvendo três temperaturas da matriz da briquetadeira, 120 C, 130 C e 140 C, e cinco proporções de resíduos de bambu e serragem, a saber, 1/0, 3/1, 1/1, 1/3 e 0/1, resultando em 15 tratamentos com 10 repetições, totalizando 150 briquetes. Os dados foram inicialmente submetidos ao teste de Shapiro Wilk para avaliação da normalidade. Verificada essa pressuposição, realizou-se análise de variância (ANOVA), e quando detectadas diferenças significativas entre os tratamentos, aplicou-se o teste de Tukey para comparações das médias. Todos os testes estatísticos foram analisados adotando-se o nível de significância de 5%. De modo a explicar melhor a interação dos fatores, realizou-se modelo de regressão linear, com interesse em estimar a variável resposta Y, com base na temperatura (X 1 ) e proporção de bambu (X 2 ), os modelos de regressão simples para cada uma das variáveis analisadas e seus respectivos parâmetros e resultados de testes. O modelo, apresenta-se na forma Y = β 0 + β 1 X 1 + β 2 X 2, no qual β 0 está associado ao intercepto, β 1 à temperatura e β 2 à proporção de bambu e serragem. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para a briquetagem, os materiais empregados devem apresentar teor de umidade em torno de 8%, o que está de acordo com a especificação de Filippeto (2008), que recomenda a faixa de 5 a 15% e preconiza o teor de 8%, como sendo o teor de umidade

26 26 mais indicado para a maioria dos materiais a serem briquetados. Teores de umidade mais altos tendem a resultar em explosão com a consequente ruptura dos briquetes imediatamente após a prensagem (Filippeto, 2008; Gentil, 2008). Observa-se na Tabela 1, que a densidade a granel da serragem foi maior em função da mesma estar com sua granulometria menor, em comparação aos resíduos de bambu, que estavam sob a forma de raspas e maravalhas. Tabela 1: Análise física e energética dos resíduos in natura. Resíduo U (%) DG (kg m- 3 ) DE (MJ.m -3 ) PCS (kcal.kg -1 ) Bambu 10,5 b 136,6 b b 4746 b Serragem 12,1 a 305,9 a a 5057 a U= Umidade; DG = Densidade a granel; D.E= Densidade energética e PCS = Poder calorifico superior. Médias seguidas por uma mesma letra, na coluna, não diferem estatisticamente entre si pelo teste F, ao nível de 5% de significância. A densidade energética da serragem foi significativamente mais alta que a dos resíduos de bambu, o que é explicado pelo alto poder calorífico e alta densidade do granel apresentado pela serragem. A serragem tem maior poder calorífico do que a biomassa do bambu em função das diferenças de composição química. A madeira tem maior teor de lignina, de holocelulose e de extrativos totais em relação em comparação a várias espécies de bambu (Brito et al., 1987). Na Figura 1 são apresentados as curvas de decomposição térmica, sendo a linha cheia a curva termogravimétrica e a linha pontilhada a primeira derivada da curva termogravimétrica (TG/DTG).

27 27 Figura 1: Curvas TG/DTG dos resíduos de bambu (A) e da serragem (B) A decomposição térmica do bambu apresenta resultados de uma menor massa residual ao final da programação de temperatura em comparação com a serragem, sendo de 16,53% e 21,54%, respectivamente, fato explicado pelas diferenças na composição química dos dois materiais. Materiais lignocelulósicos com maiores teores de lignina e extrativos tendem a resistir mais ao aumento da temperatura, resultando em maiores massas residuais ao final da decomposição térmica até valores de 500 a 600 C (Santos et al., 2013). A maior perda de massa ocorreu na faixa de temperatura de 250 a 400 ºC, com valores de 59,87% e 51,37% para bambu e serragem, respectivamente. Diferenças de composição química podem acarretar variações nessa faixa de temperatura e nas massas residuais, conforme resultados encontrados por Pereira et al. (2013), que ao analisarem a degradação térmica para madeira de diferentes clones de Eucalyptus, encontraram valores de picos inferiores, assim como massas residuais acima daquelas encontradas no presente trabalho. Os valores obtidos estão em acordo com as faixas de temperatura de decomposição térmica mais intensa determinados por Santos et al. (2013). Todavia, as análises de (TG/DTG) não apresentaram variações expressivas entre os picos

28 28 analisados, embora ao final na massa residual, a serragem tenha apresentado maior resistência à degradação térmica. A adequação global dos modelos (Tabela 2), avaliando os valores p, verifica-se a hipótese da inadequação ao modelo ajustado para cinzas não foi rejeitada, para o nível de significância adotado. Logo, por meio de regressão linear não foi possível prever valores para o teor de cinzas utilizando as variáveis temperatura e proporção de bambu. Ao nível de (α = 6%), rejeitou-se as hipóteses de que os demais modelos são inadequados, logo há alguma relação entre temperatura e proporção de bambu com as demais variáveis. A estatística T retorna um valor p que permite identificar as variáveis associadas aos parâmetros estimados (β). Um valor p menor que o nível de significância adotado, neste caso 6%, indica rejeição da hipótese de que o β = 0, logo a variável associada a ele é considerada significativa e está presente no modelo de regressão. Para densidade aparente, umidade e materiais voláteis, entraram no modelo o intercepto e a temperatura, já para o poder calorifico superior, entrou no modelo o intercepto e a proporção de bambu. Expansão volumétrica e densidade energética apresentaram apenas a proporção de bambu como variável explicativa, assim como o teor do carbono fixo apresentou apenas a temperatura; os três modelos, sem intercepto temperatura e proporção de bambu estão presentes nos modelos para a tensão de ruptura e teor de umidade em equilíbrio.

29 29 Tabela 2: Variáveis respostas e respectivos parâmetros estimados na regressão simples antes da escolha de variáveis adequadas à estimativa. Variável Coeficientes Erro resposta estimados Padrão Valor de T Valor de p Valor de F Valor de p Dap (g cm -3 ) β 0 0,9636 0, ,124 < 0,0001 0,00315 β 1 0,0014 0,0004 3,444 0, β 2-0,0111 0,0094-1,183 0,24329 Evol (%) β 0 2,1941 6,3399 0,346 0, ,05504 β 1 0,0359 0,0485 0,740 0, ,109 β 2-2,6662 1,1197-2,381 0,02190 DE (MJ.m -3 ) β 0 6,0288 0, ,187 < 0,0001 0,00012 β 1-0,0011 0,0041-0,267 0, ,270 β 2-0,4511 0,0952-4,740 < 0,0001 TR (Kgf.cm -2 ) β 0-45, ,6921-2,015 0,05030 < 0,0001 β 1 0,9034 0,1735 5,206 < 0, ,400 β 2 50,0040 4, ,478 < 0,0001 TUEB (%) β 0 9,3989 0, ,003 < 0,0001 < 0,0001 β 1-0,0117 0,0023-5,032 < 0, β 2 0,2244 0,0535 4,192 0,00012 U (%) β 0 9,3074 0, ,471 < 0,0001 < 0,0001 β 1-0,0184 0,0030-6,079 < 0, ,350 β 2-0,0924 0,0700-1,320 0,19400 MV (%) β 0 89,7100 2, ,500 < 0,0001 0,00014 β 1-0,0714 0,0158-4,532 < 0, ,020 β 2 0,4458 0,3642 1,224 0,22800 CZ (%) β 0 2,3434 0,6857 3,417 0, ,37060 β 1-0,0058 0,0052-1,112 0, ,016 β 2-0,1080 0,1211-0,892 0,37757 CF (%) β 0-1,3691 2,0604-0,664 0,51000 < 0,0001 β 1 0,0958 0,0158 6,080 < 0, ,710 β 2-0,2458 0,3639-0,675 0,50300 PCS (kcal.kg -1 ) β 0 6,0124 0, ,639 < 0,0001 < 0,0001 β 1-0,0067 0,0029-2,277 0, ,860 β 2-0,3498 0,0679-5,152 < 0,0001 Em que: Dap= Densidade aparente; EVol= Expansão volumétrica; DE= Densidade energética; TR= Tensão de ruptura; TUEB= Teor de Umidade em equilíbrio; U= Umidade; MV= Materiais voláteis; CZ= Cinzas; CF= Carbono fixo e PCS = Poder calorifico superior.

30 Na temperatura de 140 C, o tratamento correspondente à 100% de serragem apresentou o menor valor de expansão volumétrica, 5,6%. Na mesma temperatura de compactação, para as misturas de resíduos de bambu e serragem, os valores mais baixos foram determinados para as proporções de 3/1 e 1/3, respectivamente 7,3 e 7,6%. Yamaji et al. (2013), ao estudarem a expansão volumétrica em briquetes constituídos de diversos resíduos, verificaram menores expansões volumétricas ao aplicar diferentes temperaturas no processo de compactação. Neste estudo adotou-se tal procedimento de modo a verificar essa influência, verificando-se pelos dados experimentais que, para misturas bambu/serragem, temperaturas de compactação mais altas resultam em briquetes com maior expansão volumétrica. Os valores da densidade aparente dos briquetes produzidos no presente trabalho, na faixa de 1,10 a 1,15 g/cm 3, foram mais altas em comparação aos valores obtidos encontrados por Dias Júnior et al. (2014), que produziram briquetes de resíduos de bambu em mistura com moinha de carvão vegetal, em diferentes proporções, todavia, sem aplicação de diferentes temperaturas durante a compactação, determinando valores na faixa de 0,21 a 0,68 g/cm 3. As densidades aparentes dos briquetes também foram superiores aos valores obtidos por Chrisostomo (2011) que, ao avaliar briquetes de serragem de eucalipto, serragem de pinus e bagaço de cana, obteve valores na faixa de 0,84 a 0,87 g.cm 3. Quanto mais alta a densidade aparente implica em maior densidade energética, o que se reflete em economia em transporte e menor espaço para armazenamento (Brand, 2010). No ensaio de friabilidade, para todos os tratamentos produzidos, não houve produção de finos, o que é muito desejável do que ocorreu nos briquetes, do ponto de vista de manuseio em transporte de carga e descarga. Esse comportamento está relacionado com

31 31 uma boa agregação das partículas durante a formação dos briquetes (Dias Júnior et al., 2014). Isso indica uma forte interação entre o material e a temperatura de compactação utilizada na produção dos briquetes, no qual as partículas de serragem apresentam maior uniformidade e isso resulta nos valores mais altos de resistência. Quirino & Brito (1991), ao analisarem briquetes produzidos com carvão vegetal e serragem, encontraram resistência a compressão média de 31,71 kgf.cm -2, valor inferior àqueles determinados neste estudo. Dias Júnior et al. (2014) ao analisarem briquetes de moinha de carvão e bambu obtiveram valores variando de 42,00 a 80,40 kgf.cm -2, também estes inferiores aos obtidos nesta pesquisa. A Tabela 3 apresenta as variáveis respostas com modelo de regressão considerado significativo pelo teste de adequação global, apenas com as variáveis explicativas que foram consideradas relevantes e seus respectivos percentuais de explicabilidade da variância dos dados (R 2 ), bem como os parâmetros estimados e seus valores de testes associados. Quanto mais próximo do valor um for o R 2, melhores serão as previsões feitas pelo modelo, isso indica o quanto o modelo conseguiu captar a variabilidade da amostra e explicá-la por meio da relação de uma reta. Os valores mais altos de R 2 foram observados, em ordem decrescente, nos modelos ajustados para carbono fixo (0,9941), tensão de ruptura (0,8132) e densidade energética (0,6389).

32 32 Tabela 3: Variáveis respostas e respectivos parâmetros estimados na regressão simples com as variáveis explicadas adequadas. Variável Resposta Coeficientes Estimados Erro Padrão Estatística T Valor p Estatística F Valor p R 2 Dap (g cm -3 β ) 0 0,9580 0, ,007 < 0,0001 β 1 0,0014 0,0004 3,428 0, ,750 0, ,2146 Evol (%) β 2 6,482 1,1640 5,568 0, ,010 < 0,0001 0,4134 DE (MJ.m -3 ) β 2 7,3966 0,8383 8,823 < 0, ,850 < 0,0001 0,6389 β 0-45, ,6921-2,015 0,05030 TR (Kgf.cm -2 ) β 1 0,9034 0,1735 5,206 < 0, ,400 < 0,0001 0,8132 β 2 50,0040 4, ,478 < 0,0001 β 0 9,3988 0, ,003 < 0,0001 TUEB (%) β 1-0,0117 0,0023-5,032 < 0, ,450 < 0,0001 0,5053 β 2 0,2244 0,0535 4,192 0,00013 U (%) β 1-0,0184 0,0030-6,027 < 0,0001 β 0 9,2612 0, ,246 < 0, ,320 < 0,0001 0,4579 MV (%) β 0 89,9328 2, ,528 < 0,0001 β 1-0,0714 0,0158-4,506 < 0, ,300 < 0,0001 0,3207 CF (%) β 1 0,0843 0, ,42 < 0, ,000 < 0,0001 0,9941 PCS (kcal.kg -1 β ) 0 6,0124 0, ,639 < 0,0001 β 2-0,0066 0,0029-2,277 0,028 15,860 < 0,0001 0,4303 Dap= Densidade aparente; EVol= Expansão volumétrica; DE= Densidade energética; TR= Tensão de ruptura; TUEB= Teor de Umidade em equilíbrio; U= Umidade; MV= Materiais voláteis; CF= Carbono fixo e PCS = Poder calorifico superior

33 Apesar de ocorrer diferenças significativas nos valores de poder calorífico entre alguns tratamentos, essas diferenças não são o suficientes para inviabilizar o uso das misturas bambu e serragem, em quaisquer proporções, para produção de e uso dos briquetes como fonte de energia em substituição à lenha ou outros combustíveis. Para a composição química imediata, o teor de cinzas dos briquetes foi em geral baixo com valores na faixa de 0,9 a 1,9%, o que também está dentro dos padrões preconizados por Gonçalves et al. (2009) e Quirino et al. (2012). Analisando a (Figura 2A), nota-se que os melhores resultados para a variável DAP encontram-se nas temperaturas de 130 e 140 ºC, para os cinco tipos de composições (100% RB, 75% RB, 50%RB, 25%RB, 0% RB). Já a (Figura 2B), apresenta os boxplots para essa mesma variável, pode-se notar que para a temperatura de 130º verifica-se uma menor variabilidade de DAP quando comparado a temperatura de 120º. Observando a (Figura 2C), referente a curva de resposta da variável DAP, ele indica que nos intervalos de [130 à 140 ºC] para temperatura e [50 e 100%] para composição de bambu apresentam uma maior resposta para o DAP, já para os intervalos de [120 e 130 ºC] e [75 e 100%] para composição de Bambu, apresentam uma menor resposta para o DAP.

34 34 Figura 2A: Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 2B: Boxplot da Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 2C: Curva resposta da Densidade aparente, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 3A, verifica-se que na temperatura de 120 ºC há uma grande variabilidade na DE para os cinco tipos de composição (100% RB, 75% RB, 50%RB, 25%RB, 0% RB), o que constatamos ao observar a Figura 3B. Para a temperatura de 140 ºC, analisando a Figura 3B, notamos a presença de dois pontos (outliers), indicando que dois entre os cinco tipos de composição apresentam um grande afastamento no valor da DE, em relação aos demais sendo a temperatura 130 ºC a que obtém as maiores respostas, com uma menor variabilidade da DE. Na Figura 2C, verifica-se que nos intervalos de [120 à 130 ºC] e [0 e 25%] para composição usando o bambu obtemos as maiores respostas para a DE, já as menores respostas são encontradas nos intervalos de [130 e 140 ºC] e [75 e 100%] para a composição usando o Bambu.

35 35 Figura 3A: Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 3B: Boxplot da Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 3C: Curva resposta da Densidade energética, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 4A, verifica-se que na temperatura de 140 ºC obtêm-se as maiores respostas para a variável EVOL, entretanto para a temperatura de 120 ºC observa-se uma maior variabilidade, para os cinco tipos de composição (100% RB, 75% RB, 50%RB, 25%RB, 0% RB). Analisando o boxplot (Figura 4B), concluímos que a temperatura de 120 ºC apresenta uma maior variabilidade da EVOL, como citado anteriormente. Referente a curva de resposta da variável em questão (Figura 4C), nota-se que nos intervalos de [120 e 130 ºC] e [0 e 25%] para composição de bambu, obtivemos os maiores valores de EVOL, já para o mesmo intervalo de temperatura e um intervalo de [75 e 100%] para a composição com bambu, obtivermos valores mais baixos de EVOL.

36 36 Figura 4A: Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 4B: Boxplot da Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 4C: Curva resposta da Expansão volumétrica, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 5A, verificamos que para todas as temperaturas utilizada no experimento (120, 130 e 140 ºC), os maiores valores de TR foram obtidos nas composições (100% RB) e (75% RB), entretanto na temperatura de 140 ºC os valores de TR foram superior as outras temperaturas, para essa mesma composição.

37 37 Figura 5A: Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 5B: Boxplot da Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 5C: Curva resposta da Tensão de ruptura, em função da temperatura de compactação e composição. Assim como os boxplots (Figura 5B), indicam que a maior variabilidade dos valores de TR nas composições foi na temperatura de 120 ºC, enquanto a temperatura de 130 ºC obteve uma menor variabilidade de TR nas composições. A curva resposta (Figura 5C), indica que os intervalos que maximizam seus valores estão nos intervalos de [130 e 140 ºC] e [75 e 100%] para a composição com bambu. Analisando-se os valores que minimizam TR encontra-se os intervalos de [120 e 130 ºC] e [0 e 50%] para a composição com o bambu. Na Figura 6A, nota-se que a uma temperatura de 120 ºC os valores para variável UE são mais elevados quando comparados às outras temperaturas estudadas. Verifica-se também que para o maior valor de UE é obtido com 100% da composição com bambu.

38 38 Figura 6A: Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 6B: Boxplot da Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 6C: Curva resposta da Umidade de equilíbrio, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 6B, observa-se que para a temperatura de 140 ºC grande parte dos valores obtidos de UE apresentam pouca variabilidade, porém o boxplot contém dois valores atípicos (outliers). Em análise do Gráfico de Curva Resposta (Figura 6C), temos que os intervalos que maximizam os valores de UE são [120 e 130 ºC] e [75 e 100%] para composição com bambu, já para os intervalos que minimizam essa variável temos [120 e 140 ºC] e [0 e 50%] para a composição com o bambu. Há uma grande variabilidade nos valores de respostas para o PCS de todas as composições estudadas, entretanto nota-se (Figura 7A), que para temperatura de 130 ºC as respostas para PCS encontram-se menos variáveis. No qual a Figura 7B, deixa claro essa variabilidade, onde os boxplot indicam que para a temperatura de 120 C os valores respostas de PCS apresentam mais variabilidade entre as composições. No Gráfico de Curva de Resposta (Figura 7C), observa-se que nos intervalos de [120 e 130 ºC] e [0 e

39 PCF %] para composição de bambu, apresentam valores maximizados da variável de PCS, já nos intervalos de [130 e 140 ºC] e [75 e 100%] para composição com bambu, indicam valores respostas menores para o PCS. 100% Rb 75% RB + 25% RS 50% RB + 50% RS 25% RB + 75% RS 100% RS Temperatura em ºC Figura 7A: Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 7B: Boxplot do Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 7C: Curva resposta da Poder Calorifico Superior, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 8A, nota-se que a composição de 25% RB para as temperatura de 120 e 130 ºC apresentou os maiores valores para a variável U. Verifica-se que na temperatura de 140 ºC os valores respostas para U se encontram poucos variáveis para todas as composições estudadas. A (Figura 8B), mostra que a 130 ºC, os valores respostas de U possuem mais variabilidade. Analisando-se a Curva de Resposta (Figura 8C) percebe-se que os intervalos que maximizam os valores respostas de U são: [120 e 130 ºC] e [0 e 100%] de composição com bambu, já que notamos que esse intervalo apresenta os maiores valores para U. Em relação aos intervalos que minimizam os valores respostas de U, temos os intervalos de [130 e 140 C] e [0 e 100%] para composição com o

40 40 bambu, no qual evidenciam que o fator temperatura interfere mais na variável U que o tipo de composição. Figura 8A: Umidade, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 8B: Boxplot da Umidade, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 8C: Curva resposta da Umidade, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 9A, observa-se que nas temperaturas de 130 e 140 C, para a composição (50% RB+50% RS) apresentam valores mais elevados para a variável TCF, já para a temperatura de 140 ºC os valores respostas de TCF (Figura 9B) encontram-se mais próximos em relação as outras temperaturas. No intervalo de [130 e 140 ºC] e [75 e 100%] para composição com bambu obtêm-se os maiores valores de TCF, já para os intervalos de [120 e 130 ºC] e [50 e 100%] encontram-se os menores valores, conforme observa-se na Figura 9C.

41 41 Figura 9A: Teor de carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 9B: Boxplot do Teor de carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 9C: Curva resposta do Teor de Carbono fixo, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 10A, verifica-se que para as temperaturas de 120 e 130 ºC obtivermos as melhores respostas da variável TCZ pra todas as composições estudadas, entretanto para a temperatura de 140 ºC observa-se uma grande variabilidade na composição 100% RB em relação as demais, que exemplifica na Figura 10B a presença de um (outlier). Em relação a Figura 9C, observa-se que nos intervalos de [120 e 130 C] e [0 e 25%]; e [75 e 100%] pra composições com bambu, obtêm-se os maiores valores de TCZ.

42 42 Figura 10A: Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 10B: Boxplot do Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 10C: Curva resposta do Teor de cinzas, em função da temperatura de compactação e composição. Na Figura 11A, observa-se que a temperatura de 120 ºC tem os maiores valores para a variável TMV, para a maioria das composições estudadas, exceto a composição (25% RB+75 RS) que tem seu pico a 130 ºC. O boxplot (Figura 11B) para TMV evidencia que a temperatura que indica uma menor variabilidade nos valores TMV é à 120 ºC. Na Curva de Resposta (Figura 11C), verifica-se que os maiores valores de TMV encontram-se nos intervalos de [120 e 130 ºC] e [75 e 100%] para composição com bambu, entretanto nota-se que os intervalos que minimizam o essa variável são [130 e 140 ºC] e [0 e 75%] para composição com bambu.

43 TMV TMV 100% Rb 75% RB + 25% RS 50% RB + 50% RS 25% RB + 75% RS 100% RS Temperatura em ºC Figura 11A: Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição. 120º 130º 140º Figura 11B: Boxplot do Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição. Figura 11C: Curva resposta do Teor de materiais voláteis, em função da temperatura de compactação e composição. CONCLUSÕES 1. O uso de misturas dos resíduos de bambu com serragem no processo de briquetagem mostrou-se tecnicamente viável resultando em briquetes com boas características físicas e energéticas. 2. O aumento da temperatura de 120 para 130 C favoreceu a qualidade dos briquetes, mas somente em termos de densidade aparente e de expansão volumétrica. 3. Os maiores valores de tensão de ruptura foram obtidos para os tratamentos compactados na temperatura de 140 C, mas com valores mais elevados de expansão volumétrica e menores densidades aparentes em relação aos briquetes produzidos na temperatura de 120 e 130 C.