Orientador: Katia Tannous

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Novas alternativas energéticas tem sido tema de discursos sobre conservação dos recursos naturais. Tais discursos baseiam-se principalmente na redução da emissão de gases de efeito estufa e outros poluentes, originados na sua maioria pelo uso de combustíveis fósseis, que ainda são a maior...

Resumo: Novas alternativas energéticas tem sido tema de discursos sobre conservação dos recursos naturais. Tais discursos baseiam-se principalmente na redução da emissão de gases de efeito estufa e outros poluentes, originados na sua maioria pelo uso de combustíveis fósseis, que ainda são a maior fonte geradora de energia da atualidade. Em vista da possibilidade de aplicação de biomassas como insumo energético, este trabalho apresenta um estudo experimental sobre potencialidade energética de seis biomassas de natureza vegetal. Além disso, foram realizados estudos sobre a escoabilidade destes materiais. As biomassas estudadas foram: casca de arroz (Oryza sativa L.), bagaço de cana (Saccharum officinarum L.), fibra de coco (Cocos nucifera), ouriço de castanha do Brasil (Bertholletia excelsa) e dois tipos de madeira: caixeta (Tabebuia cassiniodes Lam.) e jequitibá rosa (Cariniana legalis), que foram submetidos a caracterização física, térmica e de escoabilidade. As técnicas aplicadas foram: peneiramento, picnometria de gás hélio, métodos geométricos e microscopia eletrônica de varredura para a caracterização física e, as análises imediata e calorimétrica, para a caracterização térmica. As análises foram realizadas em um intervalo de granulometria previamente determinado entre as categorias B e D de Geldart. Os diâmetros médios estudados foram entre 0,5 e 3 mm, massa específica real entre 1450 kg/m³ e 1720 kg/m³, e esfericidades entre 0,42 e 0,60. A análise morfológica mostrou superfícies diferenciadas: rugosa (casca de arroz), cilíndrica (fibras de coco e bagaço de cana), elementos de vasos (madeiras), lenhosa envolvida por núcleo com pequenos poros cegos (ouriço de castanha do Brasil). A análise de escoabilidade das biomassas foi definida mediante os índices definido como razão de Hausner (RH) e compressibilidade de Carr (ICC), bem como ângulo de repouso. Os resultados mostraram escoabilidade boa ou razoável, com destaque para casca de arroz, o ouriço de castanha do Brasil e a madeira caixeta. Com isso, uma nova classificação sobre a escoabilidade foi proposta considerando os seguintes índices: classe 1 - boa (RH: 1 - 1,30; ICC: 5 - 15%; AOR:10 - 30º), classe 2- razoável (RH: 1,30 - 1,50; ICC: 15 - 25%; AOR: 30 - 45º), classe 3- baixa (RH: 1,50 - 1,80; ICC: 25 - 35%; AOR: 45 - 55º) e classe 4- difícil (RH: >1,80; ICC: >35%; AOR: >55º). Pela análise imediata foi detectado para as biomassas estudadas: alto teor de materiais voláteis (>80%), baixo teor de carbono fixo (<20%), e baixo teor de cinzas (< 16%). O poder calorífico é praticamente constante para os diâmetros considerados, tendo uma variação de 15 MJ/kg a 19 MJ/kg. De posse desses dados, conclui-se que as biomassas estudadas apresentam potencial energético favorável para aplicação como matérias-primas para geração de energia

Abstract: New energetic alternatives have been the subject of discussion about conservation of natural resources. Such discourses are based mainly on reducing emissions of greenhouse gases and other pollutants, caused mostly by the use of fossil fuels, major source of energy today. In view of the...

Abstract: New energetic alternatives have been the subject of discussion about conservation of natural resources. Such discourses are based mainly on reducing emissions of greenhouse gases and other pollutants, caused mostly by the use of fossil fuels, major source of energy today. In view of the applicability of biomass as energy input, this paper presents an experimental study on the potential energy of six vegetable biomasses in nature. Furthermore, studies were performed on the flowability of the foregoing. The biomasses studied were: rice husk (Oryza sativa L.), sugarcane bagasse (Saccharum officinarum L.), coconut fiber (Cocos nucifera), hedgehog Brazil nut (Bertholletia excelsa) and two types of timber, caixeta (Tabebuia cassiniodes Lam.) and jequitibá-rosa (Cariniana legalis), and, which were submitted by physical, thermal and flowability characterizations. The techniques applied were: screening, helium pycnometry, geometric methods and scanning electron microscopy for the physical characterization and immediate and calorimetric analysis for the thermal characterization. The analyses were performed in a range of particle size previous determined, between B and D categories of Geldart. The mean diameters were studied between 0.5 and 3 mm, absolute density between 1450 kg/m³ and 1720 kg/m³ and sphericity between 0.42 e 0.60. Morphological analysis showed different surfaces: rough (rice husk), cylindrical (coconut fiber and sugarcane bagasse), vessel elements (wood), woody surrounded by core with blind small pores (hedgehog Brazil nut). The flowability analysis of biomass has been defined by the index set, Hausner ratio (RH) and Carr compressibility (ICC), as well as angle of repose (AOR). The results showed that the most of the materials showed good or reasonable flowability especially rice husk, the hedgehog Brazil nut and caixeta timber. Thus, a new classification on the flowability was proposed considering the following indexes: Class 1 - Good (HR: 1 - 1.30; CCI: 5 - 15%; ROA:10 - 30º), Class 2 - reasonable (HR: 1.30 - 1.50; ICC: 15 - 25%; AOR: 30 - 45º), Class 3 - Low (RH: 1.50 - 1.80; ICC: 25 - 35%; AOR: 45 - 55º) and class 4 - difficult (RH: >1.80; ICC: >35%; AOR: >55º). For immediate analysis, it was detected: high content of volatile materials (> 80%), low fixed carbon content (<20%) and low ash (<16%). The calorific value is substantially constant for the diameters considered, varying from 15 MJ / kg to 19 MJ / kg. With these data, we conclude that the biomasses present energy potential favorable for application as raw materials for power generation