Efeito da torrefação nas propriedades energéticas dos pellets de serragem de eucalipto

Abstract

No Brasil, uma das biomassas que se destacam são aquelas derivadas da indústria. As árvores produzidas em maior quantidade são o eucalipto e o pinus, sendo o primeiro produzido em maior quantidade, cerca de 7,9 milhões de hectares plantados quando comparado a apenas a 1,9 milhão de hectares de pinus. Os resíduos derivados da industrialização do processo da madeira de eucalipto, como a serragem, são aproveitados principalmente para geração de energia. De forma similar a outras biomassas, a serragem de eucalipto apresenta algumas características desvantajosas o que a torna um desafio para uso, tais como elevado teor de umidade, baixo poder calorífico, baixa massa específica, não uniformidade e características higroscópicas tornando plausível a adoção de pré-tratamentos como a torrefação e a densificação mecânica para uso energético. A densificação mecânica, que consiste na compressão das partículas de biomassa, resulta em pellets ou briquetes com maior densidade e energia por volume, promovendo viabilidade em manuseio, transporte e armazenamento. A torrefação, é um tratamento termoquímico que visa aumentar os ganhos em propriedades energéticas, como teor de carbono fixo e consequentemente aumento do poder calorífico, mas também mudança da propriedade higroscópica para hidrofóbica. O principal objetivo foi analisar os ganhos energéticos e caracterizar os pellets torrificados após os tratamentos de densificação mecânica e torrefação. A integração do processo de densificação com aditivo lubrificante, glicerol, junto com torrefação demonstraram ganhos tantos em melhorias nas propriedades energéticas como nas propriedades físicas dos pellets, proporcionando obter para a pesquisa a melhor condição para o pellet torrificado a 250 °C, o qual apresentou melhor condição ótima entre o ganho de poder calorífico e a perda de massa. Embora os resultados tenham demonstram que a torrefação em alta temperatura (300 °C) provoca um aumento significativo do poder calorífico, a durabilidade do pellet é comprometida, tornando-o mais quebradiço.

In Brazil, one of the standout biomasses is that derived from the forestry industry. The trees produced in the largest quantities are eucalyptus and pinus, with the former being produced in greater volume, with approximately 7.9 million hectares planted, compared to only 1.9 million hectares of pinus. The residues resulting from the industrial processing of eucalyptus wood, such as sawdust, are primarily utilized for energy generation. Like other biomasses, eucalyptus sawdust presents several challenging characteristics that complicate its use, such as high moisture content, low calorific value, low bulk density, non-uniformity, and hygroscopic properties. These challenges make the adoption of pre-treatments, such as torrefaction and mechanical densification, plausible for effective energetic utilization. Mechanical densification, which consists of compressing biomass particles, results in pellets or briquettes with greater density and energy per volume, promoting viability in handling, transportation, and storage. Torrefaction is a thermochemical treatment aimed at enhancing energy properties, such as increasing the fixed carbon content and consequently the calorific value, while also changing the material's hygroscopic property to hydrophobic. The main objective of this study was to analyze the energetic gains and characterize the torrefied pellets after mechanical densification and torrefaction treatments. The integration of the densification process with the lubricating additive, glycerol, combined with torrefaction, demonstrated gains in both the energetic and physical properties of the pellets. This research found the best optimal condition for the pellet torrefied at 250 °C, which presented the best balance between the gain in calorific value and the mass loss. Although the results demonstrated that torrefaction at high temperature (300 °C) causes a significant increase in calorific value, the pellet's durability is compromised, making it more brittle.