Orientador: Waldir Antonio Bizzo

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

Resumo: Este trabalho caracterizou os resíduos de campo da cultura de mandioca (Manihot esculenta Crantz) para sua utilização energética através de análises de produtividade em campo, umidade em campo, análise elementar e análise imediata, análise de extrativos, hemicelulose, celulose e lignina,...

Resumo: Este trabalho caracterizou os resíduos de campo da cultura de mandioca (Manihot esculenta Crantz) para sua utilização energética através de análises de produtividade em campo, umidade em campo, análise elementar e análise imediata, análise de extrativos, hemicelulose, celulose e lignina, poder calorífico, análise dos componentes das cinzas e análise termogravimétrica, para três diferentes variedades de mandioca (IAC-90; IAC-14; Clone 48/98) colhidas em três diferentes períodos após o plantio (12, 18 e 24 meses). Além disso, foi elaborado um fluxograma do processo de produção de etanol de raízes de mandioca e a energia fornecida pelos resíduos de campo foi comparada à energia necessária para o suprimento da fase industrial. Foi então calculada a produção de energia elétrica excedente de um ciclo de co-geração de energia térmica e elétrica. Os resíduos analisados provêm da um plantio comercial situado na cidade de Echaporã-SP e foram divididos em três partes distintas da planta: cepa, ramos grossos e ramos finos. Cada amostra foi cominuída com a finalidade de homogeneizá-la para realização das análises. Os resíduos de mandioca apresentaram-se com os parâmetros tecnológicos análogos aos de biomassas analisadas anteriormente por outros autores, pressupondo baixo ponto de fusibilidade das cinzas e possibilidade de depósitos e incrustações nos equipamentos de combustão, baseando-se na análise dos componentes das cinzas. O ciclo térmico proposto gera vapor a 45 bar e 460ºC, com extração a 2,5 bar e 127ºC para suprir a energia térmica do processo. Foi selecionada a variedade IAC 14 com colheita em 12 meses por apresentar os melhores resultados. Obtiveram-se os montantes de 451 kg de resíduo (b.s.) para cada Mg de raiz (b.u.) os quais geram 1.387 kg de vapor total, destes, 735 são extraídos para o processo. A energia elétrica obtida com estes resíduos é de 871,6 MJ dos quais são utilizados 148,5 MJ para a autossuficiência da usina, disponibilizando-se 723,2 MJ à comercialização na rede distribuída por tonelada de mandioca processada. Para uma usina com produção de 600.000 l por dia de etanol 95,6°GL pode ser produzido um excedente de 2.097 GJ por dia (equivalente a 24 MW de potência elétrica)

Abstract: This study characterized the cassava (Manihot esculenta Crantz) waste field for their energy use through analysis of field productivity and moisture, elemental and proximate analysis, analysis of extractives, hemicellulose, cellulose and lignin, low and high heat values , ash components...

Abstract: This study characterized the cassava (Manihot esculenta Crantz) waste field for their energy use through analysis of field productivity and moisture, elemental and proximate analysis, analysis of extractives, hemicellulose, cellulose and lignin, low and high heat values , ash components and thermogravimetric analysis, for three different cassava varieties (IAC-90, IAC- 14, Clone 48/98) harvested in three different periods after planting (12, 18 and 24 months). In addition, we designed an ethanol process flowchart of producing ethanol from cassava roots and the energy provided by waste field was compared to the energy needed to supply the industrial phase. It was also calculated the co-generation power cycle surplus of thermal and electrical energy. Analyzed residues came from a commercial plantation located in the city of Echaporã-SP and were divided into three distinct parts of the plant, cepa, thick branches and thin branches. Each sample was comminuted in order to homogenize it for analyzes. The cassava residue showed technological parameters similar to previously biomasses analyzed by other authors, assuming low point of ash fusion and possibility of deposits and incrustations on the combustion equipment, based on analysis of the components of the ash. The thermal cycle proposed generates steam at 45 bar and 460 º C, with extraction at 2.5 bar and 127 ° C to supply heat energy in the process. IAC 14 variety with harvest in 12 months was selected by presenting the best results. Were obtained 451 kg of residue (b.s.) for each root Mg (b.u.) which generate 1,387 kg of, and them, 735kg of steam are extracted for the process. The electrical energy obtained with these residues is 871.6 MJ of which are used 148.5 MJ for plant self-sufficiency, providing 723.2 MJ to marketing network distributed per ton of cassava roots processed. For a plant with production of 600,000 liters per day of ethanol 96.6 ° GL it's produced a surplus of 2,170 GJ per day (equivalent at 25 MW of electric energy)