Efeitos da torrefação no condicionamento de biomassa para fins energéticos

Abstract

Na atual conjuntura energética mundial a biomassa apresenta-se como uma das poucas fontes capazes de suprir a crescente demanda frente à polêmica diminuição na oferta dos combustíveis fósseis, além das explícitas vantagens ambientais diante das alarmantes mudanças climáticas em curso no planeta. Contudo, esta fonte renovável possui características gerais que prejudicam seu uso direto como combustível. O alto teor de umidade, o baixo poder calorífico, a granulometria irregular, o baixo teor de carbono fixo associado ao alto teor de matérias voláteis, todas estas propriedades juntas tornam a biomassa um combustível heterogêneo de baixa qualidade. No intuito de padronizar e aumentar essa qualidade foram desenvolvidos diversos processos, entre eles a torrefação. A torrefação é um processo de conversão termoquímico que se caracteriza pelas temperaturas relativamente baixas (de 200°C a 300°C) e pelas reações essencialmente endotérmicas. Nesta faixa de temperatura a hemicelulose é o componente mais degradado. Este tratamento térmico garante a padronização e o aumento das qualidades energéticas da biomassa, mantendo em média, 90% do conteúdo energético e 70% da massa iniciais. Nesta pesquisa buscou-se avaliar os efeitos da torrefação nas principais propriedades energéticas (poder calorífico, densidade energética e análise química imediata) assim como outras propriedades que têm relação com o uso energético da biomassa (rendimento gravimétrico, densidade aparente e módulo de ruptura). Para tanto foi realizada a torrefação da madeira de Eucalyptus grandis sob três tratamentos distintos (T2 – 220°C, T3 – 250°C e T4 – 280°C). As propriedades da madeira torrificada foram analisadas e comparadas com as propriedades da testemunha (T1), madeira seca a 0% de umidade, além das comparações entre os tratamentos. Os resultados indicaram mudanças estatisticamente significativas para todos os tratamentos. No entanto o T2 causou alterações pouco representativas, tornando-o mais interessante para a termorretificação da madeira. O T3 e o T4 provocaram mudanças expressivas nas características energéticas da madeira. Em função dos resultados e das condições de tratamento o T3 apresenta-se como o mais adequado para o condicionamento energético da biomassa.

At the current energetic situation in the world biomass shows up as one of the few sources capable of supplying the growing demand up against the controversial supply reduction of fossil fuels besides the explicit environmental advantages in front of the alarming climate changes happening in the planet. However this renewable resource has general characteristics that affect its direct use as fuel. The high moisture content, the low calorific value, the heterogeneous granulometry, the low fixed carbon content associated with the high volatile material content, all these properties together make biomass an irregular fuel with low quality. In order to standardize and increase this quality several processes have been developed, among then there is torrefaction. Torrefaction is a thermochemical conversion process that stands out for the relatively low temperatures (200°C to 300°C) and for the endothermic reactions. At this temperature range hemicelluloses are the most degraded component of wood. This thermal treatment assures the standardization and the increase of the energetic characteristics of biomass, supporting in average 90% from the energetic and 70% from the mass initials contents. This research aimed to evaluate the effects of torrefaction at the principals energetic properties (high calorific value, energetic density and immediate chemical analysis) as well as others properties that have a relationship with the energetic use of biomass (gravimetric yield, apparent density and rupture module). In order to achieve this goal there was conducted the torrefaction of Eucalyptus grandis wood at three distinguished treatments (T2 – 220°C, T3 – 250°C, T4 – 280°C). The properties of torrefied wood were analysed and compared with the witness properties (T1), dried wood at 0% of moisture content, beyond the comparisons among the treatments. The results indicated significant statistical changes for all treatments. Nevertheless T2 caused very few changes, making it more interesting for wood thermorectification. T3 and T4 have provoked expressive changes in wood’s energetic characteristics. Due to the results and the treatments operational conditions it can be assumed that T3 is the most efficient method for energetic conditioning of biomass.