Influência da composição da biomassa no rendimento em condensáveis do processo de torrefação

Abstract

Diante do recente interesse em valorizar quimicamente os condensáveis oriundos da torrefação de biomassa, torna-se necessário estudar os fatores que afetam o seu rendimento. Além dos parâmetros operacionais, a composição da biomassa exerce grande influência nos rendimentos dos subprodutos do processo. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição da biomassa (teores de cinzas, materiais voláteis, carbono fixo, carbono, hidrogênio e oxigênio, lignina, holocelulose e extrativos) no rendimento em condensáveis da torrefação de seis biomassas de rápido crescimento: a casca de arroz (Oryza sativa), a madeira de eucalipto (híbrido de Eucalyptus urophylla e Eucalyptus camaldulensis), a casca de pinhão-manso (Jatropha curcas), o capim elefante (Pennisetum purpureum), o bagaço de cana (Sacharum officinarum) e o bambu (Bambusa vulgaris). As biomassas, com tamanho de partícula entre 0,5 e 1,0mm, foram submetidas ao processo de torrefação com temperatura de 250°C, taxa de aquecimento de 20°C/min e tempo de residência de 15 minutos. Foram realizados 5 ensaios por biomassa e obtidos os rendimentos em líquido, sólido e gás. Houve grande variação nos teores de cinzas e voláteis das biomassas, com médias variando entre 0,27% e 26% e entre 81,7 e 55,9, respectivamente para os dois parâmetros. O teor de carbono variou de 47,3 a 50,8%, o teor de oxigênio de 41,3 a 45,7% e a razão O/C de 0,81 a 0,97. O teor de lignina variou de 23 a 30%, o teor de extrativos de 1,6 a 7,8% e o teor de holocelulose de 56 a 74%. O rendimento em condensáveis variou de 20,2 a 32,6%, respectivamente para a casca de arroz e o bambu. O teor de holocelulose das biomassas apresentou correlação positiva e significativa com o rendimento em condensáveis. O teor de cinzas apresentou correlação negativa não significativa com o rendimento em condensáveis. O teor de voláteis apresentou correlação positiva, porém não significativa com o rendimento em condensáveis. Para as biomassas não-lenhosas, excluindo-se o eucalipto, verificou-se que as correlações entre o rendimento em condensáveis e os teores de holocelulose, materiais voláteis e cinzas são nitidamente acentuadas, passando a ser estatisticamente significativas para esses dois últimos.

In view of the recent interest in chemical utilization of condensable volatiles from biomass torrefaction, it is necessary to study the factors affecting their yield. In addition to the operating parameters, the biomass composition greatly affects the yield of process by- products. Consequently, this work set out to assess the effect of biomass composition (ash, volatile matter and fixed carbon content, carbon, hydrogen and nitrogen content, lignin, extractives and holocellulose content) on condensable gas yield from the torrefaction of six fast-growing species: rice husk (Oryza sativa), eucalyptus wood (hybrid of Eucalyptus urophylla and Eucalyptus camaldulensis), jatropha seed husk (Jatropha curcas), sugarcane bagasse (Sacharum officinarum) and bamboo (Bambusa vulgaris). Biomasses with a particle size between 0.5 and 1.0 mm were subjected to the torrefaction process at 250°C, for 15 minutes, with a heating rate of 20°C/min. Five trials were conducted for each biomass and solid, liquid and gas yields were obtained. The biomass varied widely in terms of ash and volatile content, from 0.27% to 26% and from 81.7 to 55.9 respectively for the two parameters. The carbon content varied from 47.3 to 50.8%, the oxygen content varied from 41.3 to 45.7% and the O/C ratio ranged from 0.81 to 0.97. The lignin content ranged from 23 to 30%, the extractives content varied from 1.6 to 7.8% and the holocellulose content ranged from 56 to 74%. The condensable yield ranged from 20.2 to 32.6% for rice husk and bamboo respectively. The holocellulose content of biomass showed a positive and significant correlation with condensable yield. The ash content showed a negative correlation with condensable yield, but was statistically not significant. The volatile matter showed a positive correlation with condensable yield, but was statistically not significant. For non-woody biomass (excluding eucalyptus), it was found that the correlations between the condensable yield and holocellulose, ash and volatiles content were clearly reinforced, becoming statistically significant for the last two.