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Resíduos de podas de árvores podem ser utilizadas na produção de biocombustíveis

Urban lignocellulosic waste as biofuel: thermal improvement and torrefaction kinetics

Ronnie Fagundes de Brito

Maurício Simões Santana

Iolanda Galvêas Fonseca de Oliveira

Maurício Simões Santana

Edgar Amaral Silveira

Normando Perazzo Barbosa Souto

Giulia Cruz Lamas

Luiz Gustavo Oliveira Galvão

Sandra Maria da Luz

Armando de Azevedo Caldeira-Pires

Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Essa pesquisa buscou identificar e quantificar o potencial energético dos resíduos gerados da poda das árvores mais abundantes do Distrito Federal para produção de biocombustíveis.

Artigo de periódico

O objetivo da pesquisa é caracterizar os resíduos gerados pela poda de árvores visando ao seu uso como fonte de energia. Busca-se identificar e quantificar o potencial energético das espécies mais abundantes do ecossistema florestal urbano do Distrito Federal no formato de uma mistura, para que futuramente possam ser usadas para produção de energia. Essa caracterização ocorre a partir de ensaios físicos e químicos das amostras recolhidas a fim de se identificar as espécies que apresentam as melhores características energéticas.

A pesquisa foi feita com a cooperação do laboratório de Energia e Ambiente da Faculdade de Engenharia da Universidade de Brasília, coordenada pela professora Sandra Luz com envolvimento direto do professor Dr. Edgar Amaral Silveira e professor Dr. Armando Caldeira-Pires e os alunos da graduação, Normando Souto e Giulia Lamas, e da pós-graduação Maurício Santanna. Os ensaios experimentais foram feitos em sua maioria no Laboratório de Produtos Florestais do Serviço Florestal Brasileiro, vinculado ao IBAMA, com participação do pesquisador Luiz Gustavo Galvão.

Foram escolhidas seis espécies com maior representatividade dentro do ecossistema florestal do Distrito Federal para formar uma mistura, a qual foi formada utilizando-se de resíduos triturados das podas que são feitas diariamente pela cidade de Brasília e entorno, de modo de modo a refletir a quantidade de resíduos produzidos por cada uma na cidade, bem como de manter uma proporcionalidade, conforme o número de indivíduos plantados e das respectivas podas.

• <i>Mangifera indica</i> (Manga) – 35%
• <i>Ficus benjamina</i> (Figueira) – 20%
• <i>Pelthophorum dubium</i> (Canafístula) – 16%
• <i>Persea americana</i> (Abacateiro) – 16%
• <i>Persea americana</i> (Angico) – 6%
• <i>Tapirira guianensis</i> (Peito de pombo) – 7%

Fez-se a coleta das amostras, no período de estiagem do Distrito Federal, retiradas do pátio de armazenagem da Companhia Urbanizadora da Nova Capital do Brasil (NOVACAP), que é a empresa que faz toda a coleta do material. Os ensaios ocorreram em ambientes com temperatura e umidade controladas para que não houvesse interferência externa nos resultados e seguiu as seguintes etapas:
• A mistura inicialmente formada foi submetida a uma secagem prévia para que pudessem ser feitos os experimentos.
• Após esse processo, submeteu-se ao tratamento de torrefação (processo de torra e em seguida, queima, na Figura 1 o aparelho de torrefação) em três diferentes temperaturas, 225, 250 e 275°C (ver Figura 2) em atmosfera inerte, onde não há presença de oxigênio, durante o período de 60 minutos.
• Após a torrefação realizaram-se análises imediatas para avaliar o poder calorífico (o aparelho que faz esse processo se chama Calorímetro, ver Figura 3), percentual de cinzas, de materiais voláteis, de carbono fixo e análise elementar para quantificar os percentuais de Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio de cada uma das misturas torrefadas, comparando-os aos resultados obtidos nos mesmos ensaios, porém com a mistura em estado natural (sem torrefação).
• Com os resultados de cada ensaio, analisou-se o processo de torrefação a partir da extensão da degradação da biomassa (como a degradação e decomposição de hemicelulose, celulose e lignina, que são carboidratos encontrados na madeira das árvores).

A importância e também a motivação para o desenvolvimento da pesquisa é a constante busca na diminuição do quantitativo de resíduos urbanos que são destinados a aterros sanitários, os quais causam problemas ambientais e sociais.

A cidade de Brasília, por ser muito arborizada, apresenta um elevado quantitativo de resíduos de poda de árvores, e esses são destinados ao pátio da NOVACAP, empresa responsável pela manutenção da cidade. Algumas partes desses resíduos são usadas para compostagem e adubação de novas mudas, porém os galhos e troncos maiores acabam sendo estocados para que sejam leiloados a empresas do setor alimentício.

Durante o período de exposição desse material, com o tempo ocorre a decomposição com emissão de gases estufa, tais como o metano, além de queimadas nas épocas mais secas do ano.
Logo, com o estudo das espécies de forma individualizada, e somado aos já feitos com resíduos de descarte urbanos no lixo comum, podem-se formar misturas otimizadas que, ao passarem por processos de aprimoramento, possibilitam a obtenção de ótimos resultados para geração de energia e ainda para a diminuição gradativa do quantitativo desses materiais em aterros sanitários.

A mistura teve uma boa representatividade das seis espécies escolhidas. O processo de torrefação afetou significativamente as propriedades das amostras e mostrou-se um ótimo processo de pré-tratamento para aprimoramento energético. Os índices utilizados para avaliar a torrefação tiveram uma boa precisão para predizer as propriedades químicas dos materiais torrefados e, por fim, os resíduos de poda possuem um potencial energético elevado quando submetidos ao pré-tratamento da torrefação.

Já estão sendo feitas outras avaliações e análises em misturas com resíduos de biomassa e de lixo urbano. Essa pesquisa apresentou uma perspectiva ótima de aprimoramento dos resíduos de poda, além de dar uma destinação de aproveitamento mais nobre aos resíduos sólidos urbanos. Espera-se que os estudos na área continuem para que possamos desenvolver outras opções para geração energética que contribuam para a diminuição de lixões e aterros sanitários.

O presente trabalho beneficia diretamente o público em geral, pois busca além de aprimorar a mistura com acréscimo de resíduos de lixo urbano, também de diminuir o quantitativo de materiais que são depositados nos aterros sanitários das cidades, bem como beneficiar diretamente as empresas para que se possa utilizar esses resíduos e aprimorá-los, visando à produção de energia elétrica ou térmica.

Ciências Exatas e da Terra

Português uso de resíduos urbanos

Português biocombustíveis

Português bioenergia

ODS 7: Energia Limpa e Acessível

ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis

Entrevista sobre Resíduos de podas de árvores podem ser utilizadas na produção de biocombustíveis

Quebra-cabeça sobre Resíduos Lignocelulósicos e o processo de torrefação: parte da biomassa vegetal que pode ser utilizada para a geração de biocombustíveis

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November 24, 2023

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