Integração de tecnologias de pré-tratamento de biomassa para produção de um biocombustível sólido derivado da serragem de eucalipto

Abstract

Uma forma de energia alternativa e com grande potencial energético são os briquetes. Para potencializar as propriedades dos briquetes é possível a integração com a torrefação, resultando no aumento do poder calorifico da biomassa e redução de seu teor de umidade. O objetivo deste trabalho foi produzir, caracterizar e comparar duas rotas de produção de briquetes torrificados, a partir da compactação da biomassa torrificada (TB) e da torrefação da biomassa compactada (BT), em ambas as condições com e sem uso de aglutinante (10% em massa), uma ANOVA de três vias foi utilizada para analisar os efeitos da temperatura, aglutinante e rota, bem como suas interações. Foram produzidas e comparadas duas rotas de produção dos briquetes, a BT e a TB com e sem adição de aglutinante a diferentes condições de temperatura de torrefação (200 ºC, 250 ºC e 300 ºC), à pressão de 12,5 MPa durante 5 min. Para isto foram utilizadas as normas de padrões nacionais e internacionais de briquetes. Os resultados demonstraram que o aumento da temperatura de torrefação provocou aumento no PCS dos briquetes, diminui a massa específica, aumento do teor de carbono fixo e consequentemente diminuição do teor de matérias voláteis, a rota TB resultou em briquetes mais homogêneos e com menores deformações, além de melhores propriedades mecânicas. A densidade energética e massa específica dos briquetes apresentaram comportamentos diferentes com a adição do aglutinante, a rota TB provocou melhorias nestas propriedades e na BT reduziu os valores, indicando que a adição do aglutinante (amido) é melhor após a torrefação das partículas. A integração dos processos de densificação mecânica e torrefação aumentaram a massa específica da biomassa e seu poder calorífico, e consequentemente a densidade energética dos briquetes em ambas as rotas. Independentemente da rota a torrefação aumentou o teor de carbono fixo, cinzas e poder calorífico, e reduziu o teor de material volátil e o teor umidade exceto para os TB-300 que apresentaram valores superiores de umidade em relação aos TB-200 e TB-250. A rota TB resultou em maiores valores de massa específica e menores valores de poder calorífico. O aglutinante não exerceu influência significativa sobre o carbono fixo (p = 0,784). De forma geral a rota TB apresentou melhores valores de densidade energética, como este é um fator determinante para qualidade de briquetes, a esta é a rota mais indicada para produção de briquetes de eucaliptos torrificados.

Briquettes are an alternative form of energy with great energy potential. To enhance the properties of briquettes, it is possible to integrate them with torrefaction, resulting in an increase in the calorific value of the biomass and a reduction in its moisture content. The objective of this study was to produce, characterize and compare two production routes for torrefied briquettes, from the compaction of torrefied biomass (TB) and the torrefaction of densified biomass (BT), in both conditions with and without the use of binder (10% by mass). A three-way ANOVA was used to examine the effects of temperature, binder and route, as well as their interactions. Two briquette production routes, BT and TB, with and without the addition of binder, were produced and compared at different torrefaction temperature conditions (200 ºC, 250 ºC and 300 ºC) at a pressure of 12.5 MPa for 5 minutes. For this purpose, national and international briquette standards were used. The results of the analyses demonstrated that the increase in torrefaction causes an increase in the PCS of the briquettes, decreases the specific mass, increases the fixed carbon content and consequently decreases the volatile matter content. The TB route resulted in more homogeneous briquettes and less deformations, in addition to better mechanical properties. The integration of the mechanical densification and torrefaction processes increased the specific mass of the biomass and its calorific value, and consequently the energy density of the briquettes in both routes. Regardless of the route, torrefaction increased the fixed carbon content, ash and calorific value, and reduced the volatile matter content and moisture content except for TB-300, which presented higher moisture values compared to TB-200 and TB-250. The TB route resulted in higher specific mass values and lower calorific value values. The binder did not exert a significant influence on fixed carbon (p = 0.784). In general, the TB route presented better energy density values, as this is a determining factor for the quality of briquettes, this is the most suitable route for the production of torrefied eucalyptus briquettes