Revista Biomassa BR Ed 37 by Revista Biomassa Br

Vol. 06 - Nยบ 37 - Mai/Jun 2018

www.revistabiomassabr.com

Biomassa Florestal ganha forรงa em 2018

ISSN-2525-7129

Índice

Expediente

www.revistabiomassabr.com EDIÇÃO Grupo FRG Mídias & Eventos JORNALISTA RESPONSÁVEL Thayssen Ackler Bahls MTB 9276/PR GERÊNCIA Bianca Ramos DIREÇÃO COMERCIAL Tiago Fraga COMERCIAL Cláudio F. Oliveira CHEFE DE EDIÇÃO Dra. Suani Teixeira Coelho CONSELHO EDITORIAL Javier Escobar ― USP, Cássia Carneiro ― UFV, Fernando Santos ― UERS, José Dilcio ― EMBRAPA, Dimas Agostinho ― UFPR, Luziene Dantas ― UFRN, Alessandro Sanches ― USP, Horta Nogueira ― UNIFEI, Luiz A B Cortez ― Unicamp, Manoel Nogueira ― UFPA, Vanessa Pécora ― USP. SUPERVISÃO Eliane T. Souza, Cristina Cardoso TRADUÇÃO Paula Schamne REVISÃO Maria Cristina Cardoso DISTRIBUIÇÃO Carlos Alberto Castilhos REDES SOCIAIS Matheus Vasquez (WEC CONECTE) PUBLICAÇÕES/EVENTOS André Santos EDIÇÃO DE ARTE E PRODUÇÃO Gastão Neto - www.vorusdesign.com.br COLONISTAS/COLABORADORES Silva, C. H. F., Reis, L. S, Reis, R. J., Julia I. Faria, Samara H. Maschetti; Gabriel T. Soutelo, Marcelo Ticcelli, Saulo P. S. Guerra, Rafael R. Soler, Raoni X. Melo, André V. C. Manso, Bruna F. Ferregutti, Saulo P. S. Guerra, Ana K. F. Vidal, Rafael S. Freitas, Wanessa F. Stida, Lília M. Gravina, Rogério F. Daher, Gabriela C. Villamagua, Breno K. L. Bezerra, Fernanda P. de A. P. Bortolheiro, Marcelo de A. Silva, Saulo P. S. Guerra, Ronaldo Koloszuk, Adalberto Maluf, Camila M. Teixeira, Gabriela T. Nakashima, Fábio M. Yamaji, Enzo S. Ocanha; Hártur K. Mainardi; Flávia S. F. Zinani, Fernando de A. Santos

Atlas de Biomassa do estado de Minas Gerais

Artigo valor calorífico da madeira - Parte final

Carro elétrico no Brasil

DISTRIBUIÇÃO DIRIGIDA Empresas, associações, câmaras e federações de indústrias, universidades, assinantes, feiras e eventos dos setores de biomassa, agronegócio, cana-de-açúcar, florestal, biocombustíveis, setor sucroenergético e meio ambiente.eventos do setor de energia solar, energias renováveis, construção sustentável e meio ambiente. VERSÕES:

TIRAGEM:

PUBLICAÇÃO:

Impressa / eletrônica 5.000 Bimestral CONTATO: Curitiba - PR - Brasil +55 (41) 3225.6693 - (41) 3222.6661 E-MAIL: comercial@biomassabr.com - comercial@grupofrg.com.br PARA REPRODUÇÃO PARCIAL OU COMPLETA DAS INFORMAÇÕES DA REVISTA BIOMASSABR É OBRIGATÓRIO A CITAÇÃO DA FONTE.

A Revista Brasileira de Biomassa e Energia é uma publicação da OS ARTIGOS E MATÉRIAS ASSINADOS POR COLUNISTAS E OU COLABORADORES, NÃO CORRESPONDEM A OPINIÃO DA REVISTA BIOMASSABR, SENDO DE INTEIRA RESPONSABILIDADE DO AUTOR.

Revista Biomassa BR

Atlas de Biomassa de Minas Gerais POTENCIAL ENERGÉTICO DE RESÍDUOS

Silva, C. H. F., Reis, L. S, Reis, R. J. chomero@cemig.com.br, luciano.arborista@gmail.com, ruibrandosreis1@gmail.com

Minas Gerais, em função de sua localização geográfica, relevo, continentalidade, variabilidade de biomas e fitofisionomias, apresenta condições...

Revista Biomassa BR

energia da biomassa tem da biomassa na matriz energética micomo grande diferencial neira. a diversidade de origem e também de tecnologias Esse mapeamento foi realizado moaplicáveis. dificando-se a metodologia do Centro Nacional de Referência em Biomassa Seu aproveitamento encontra-se ali- (CENBIO), além da busca por literatura nhado com: a diversificação das fontes, relacionada, que proporcionou o desenprivilégio a energia renovável, a eficiên- volvimento de equações específicas para cia energética e a sustentabilidade. cada tipo de biomassa para o cálculo do seu potencial para geração de energia A elaboração do Atlas se configu- elétrica. ra em um painel de prospecção das oportunidades em energia da biomassa com vistas à identificação de áreas promissoras para a exploração desse energético, no fomento ao desenvolvimento de negócios e pesquisas e também para o aprofundamento da discussão e reflexão sobre a inserção

Revista Biomassa BR

Apesar da diversidade de fontes e de tecnologias para sua conversão, a participação da biomassa como energia limpa renovável nas matrizes energéticas regionais do Brasil ainda é bastante reduzida

Minas Gerais, em função de sua localização geográfica, relevo, continentalidade, variabilidade de biomas e fitofisionomias, apresenta condições termodinâmicas que resultam em diferentes regimes de chuvas. O zoneamento agroclimático das culturas agrícolas potenciais para a produção de biomassa (café, cana-de-açúcar, eucalipto, macaúba, mamona, milho, pinhão-manso, pinus e soja) e seus resíduos em Minas Gerais é resultante da interação entre as variáveis climatológicas e os parâmetros das culturas e econômicos. As principais fontes de biomassa energética (Tabela) podem ser agrupadas nas seguintes categorias: i) resíduos agrícolas, produzidos na colheita das lavouras e pelas indústrias agropecuárias; ii) resíduos florestais, oriundos das indústrias madeireiras e da exploração das florestas; iii) cultivos energéticos – árvores e lavouras integralmente destinadas à produção de energia; e iv) resíduos sólidos urbanos. Apesar da diversidade de fontes e de tecnologias para sua conversão, a participação da biomassa como energia limpa renovável nas matrizes energéticas regionais do Brasil ainda é bastante reduzida. O potencial total de energia elétrica para Minas Gerais foi de 2.680 MW, o que corresponde a uma quantidade de energia disponível de aproximadamente 21 milhões de MWh. As fontes de biomassa que apresentaram maior potencial energético foram

Revista Biomassa BR

Belo Horizonte e região metropolitana apresentam um potencial de 48 MW, que consiste basicamente na conversão do metano... Este trabalho é parte do desenos efluentes líquidos bovinos, a cana-de-açúcar (bagaço) e o milho, com 917 volvimento do Projeto de Pesquisa e MW, 688 MW e 452 MW, respectiva- Desenvolvimento Tecnológico (P&D) GT0557, realizado em parceria com a mente. Novas Opções Energéticas (NOE) e coAnalisando-se o panorama da -financiado pela Fapemig. Como resulenergia da biomassa por município, as tados foram obtidos: um atlas contendo cidades que apresentaram maior po- mais de 50 mapas, um livro com contencial energético foram Uberaba com teúdo técnico sobre o desenvolvimento 118 MW, Uberlândia com 59 MW, do projeto, um mapa A0 que sintetiza os Frutal com 55 MW e Paracatu com 53 resultados e um aplicativo para celular. MW. No aplicativo é possível acessar o São municípios que possuem uma potencial de resíduos por fonte e para agropecuária fortemente desenvolvida, todas as cidades de MG, além de uma opção de cálculo onde o usuário pode além de grandes áreas para produção. calcular o potencial dos resíduos de sua Belo Horizonte e região metropo- propriedade. litana apresentam um potencial de 48 MW, que consiste basicamente na conO material publicado nesse projeto versão do metano em energia a par- encontra-se disponível para download tir dos resíduos sólidos urbanos e dos no site da Cemig ( www.cemig.com.br ), efluentes líquidos domésticos. seção Inovação-Fontes Alternativas. 8

Revista Biomassa BR

A r t i g o - VA L O R C A L O R Í F I C O D A M A D E I R A Ú M I D A - parte final

energético. A segunda, nessa mesma linha, se refere à necessidade igualmente de calor para conduzir a temperatura média dessa biomassa para a temperatura de referência apropriada para a combustão que é de 25°C. São por essas razões que os modelos matemáticos desenvolvidos para calcular a energia real liberada pela combustão dessa massa biomassa lenhosa e higroscópica, deverão considerar todas essas variáveis que necessitam de aportes energéticos, considerando que a única fonte de energia disponível é somente o conteúdo energético liberado Ressalta-se então que o calor liberado durante na própria combustão dessa respectiva biomassa. a combustão da biomassa lenhosa úmida poderá Dentro deste contexto, será possível fazer simulaser calculado utilizando a fórmula padrão, que é ções para os diferentes sistemas de combustão (ex: queimadores de biomassa lenhosa) ou até mesmo, expressa por: proceder a análise desses dados obtidos, por exemplo, em caráter experimental para os sistemas madeira-energia. Isso se deve ao fato de que nessas condições, a água na madeira se encontra fortemente ligada aos constituintes químicos da parede celular (lignina, celulose e hemiceluloses) via pontes de hidrogênio. A água assim nessas condições recebe o nome de água de adsorção ou água adsorvida ou também água de impregnação adsorvida. Dentro deste contexto, a demanda média de calor é de cerca de 1,36 kWh / kg de água entre 0 <X <0,23 ou, 4,896 MJ/ kg de água.

Assim, a quantidade de energia necessária para promover a fusão do gelo e ainda, aquecer o material lenhoso de sua temperatura média inicial Qpadrão = Valor calorífico padrão liberado pela com- até à temperatura de referência para a combustão bustão da biomassa úmida, expresso em kWh/kg que é igual à 25°C, é dada pela seguinte equação: de madeira ou de cavacos; Onde:

Qinferior (1-X) = Valor calorífico inferior expresso em kWh/kg de madeira ou de cavacos, corrigido em função do teor de umidade na base úmida e,

Onde:

c = Calor específico da madeira úmida expresso 0,68X = Fator de correção para o valor calorífico em kJ/kg; padrão, em função do calor de evaporação da água livre (X>23%) contida na biomassa lenhosa sub- Tref = Temperatura de referência (25°C); metida à combustão. T0 = Temperatura inicial da madeira úmida; Ressalta-se que Equação 18 é mais adequada quando se deseja, por exemplo, fazer a comparação X = Teor de umidade médio inicial da madeira de vários combustíveis de origem lenhosa. Todavia, úmida; pode-se também utilizá-la para estimar a quantidade de calor padrão que é armazenada, por exem- Xcr = Teor de umidade crítico para a biomassa leplo, nos cavacos de madeira que são destinados às nhosas (Xcr=23% ou 0,23); unidades industriais de geração de calor e/ou energia. Essa informação colabora no processo do pla- Qfusão gelo= Calor de fusão do gelo (333 kJ/kg) e, nejamento de armazenamento de biomassa para atender preliminarmente, à um determinado obje- a = coeficiente da equação para a correção do setivo industrial. Todavia, é importante ter em mente gundo termo. que a referida equação acima, não corresponde às necessidades reais de uma unidade industrial de Notar que o coeficiente “a” será igual ao valor geração de calor e/ou energia e por isso, deverá ser unitário (a=1), se a o teor de umidade X for maior empregada com cautela. Existem várias razões que que o teor de umidade crítico “Xcr” (23%) e ao dão esse embasamento. Uma delas é que a mesma mesmo tempo, a temperatura inicial da biomassa não leva em consideração, por exemplo, a diferen- lenhosa é inferior à 0°C. Caso contrário esse coefiça entre a quantidade de água livre na biomassa ciente “a” será igual à zero (a=0). Como a madeira e aquela fortemente adsorvida (<PSF) e também, é uma substância higroscópica, ela absorve e retém as temperaturas do combustível e do ar quente no umidade e faz igualmente trocas gasosas como o interior do sistema de combustão. É preciso con- ambiente, dependendo das condições higrotérmisiderar ainda duas situações típicas dos países de cas de seu ambiente. Existem três tipos de água na climas frios e temperados, ou seja, a primeira diz madeira as quais podem ser quantificadas e são corespeito ao congelamento da água livre presente no nhecidas pelas seguintes denominações: (1) água interior das células lenhosas e para promover a fu- livre, que ocupa os espaços livres da madeira como, são do gelo formado, haverá necessidade de aporte por exemplo, o lúmen das células e os espaços in-

10 Revista Biomassa BR

A r t i g o - VA L O R C A L O R Í F I C O D A M A D E I R A Ú M I D A - parte final

tercelulares. O teor de umidade correspondente à esse tipo de umidade, é aquele superior ao Ponto de Saturação das Fibras (PSF) cujo teor varia de 25% à 30%, para todas as espécies lenhosas, Ressalta-se, que a água livre se perde fácil e rapidamente da madeira, pois ela não tem qualquer vínculo com as células lenhosas, apena ocupa os espaços vazios. (2) água de impregnação adsorvida, é o teor de umidade que se torna evidente quando toda a água livre da madeira foi removida, seja naturalmente, ou seja, pelo aporte de energia, conforme ocorre nos secadores industriais de madeira. O domínio desse teor de umidade se inicia no Ponto de Saturação das Fibras (PSF) e se estende aproximadamente até 6% de umidade. Finalmente, (3) água de constituição química que faz parte da constituição química da madeira e que só poderá ser removida mediante a combustão total da madeira. Dentro deste contexto, ao se quantificar a quantidade de calor que poderá ser obtida pela combustão, por exemplo, da madeira e seus cavacos ou outros dendrocombustíveis, é necessário assim, quantificar as perdas de energia para promover a remoção da água de impregnação contida nas paredes lenhosas, de forma que se determinar com precisão, a quantidade de calor que se poderá obter efetivamente da combustão total da biomassa lenhosa. O procedimento utilizado para se calcular a quantidade de calor necessário para a remoção dessa água de impregnação (água adsorvida) é o seguinte:

impregnação; adsorvida (umidade de desorção) expresso em kWh / kg; X = teor de umidade na base úmida e, U = Teor de umidade na base seca o qual é calculado pela seguinte equação: (vide também Equações 2 e 3 e Figura 3)

Finalmente, a energia térmica ou a quantidade de calor efetivamente liberada na combustão será calculada pela seguinte expressão:

Finalmente, pelo que foi exposto nesse artigo, pode-se supor um estudo de caso, de forma a permitir que todas as informações e/ou considerações apresentadas ao longo desse documento possam ser adequadamente consolidadas, como, por exemplo:

“Seja um lote de cavacos cujo teor de umidade médio na base úmida (X) é 40% e a sua temperatura média inicial é de -10°C. O valor calorífico inferior (= ao poder calorífico inferior – PCI) para essa espécie lenhosa é de 18,68 MJ/kg (5,19 kWh/ kg)”. Pergunta-se então, qual será a quantidade de Se a umidade média (X) inicial da biomas- calor efetivamente liberada, pela combustão total sa for maior do que a umidade crítica Xcr = 23%, de 100 kg dessa biomassa (cavacos), nas condições então a energia térmica necessária para remover e acima referidas? vaporizar a água tem um valor constante de 0,68 kWh / kg, até que a umidade tenha atingido o valor Sequência de cálculos sugerida: crítico 23%). Depois disso, a demanda de calor é muito maior por causa da água que está fortemente 1°) Quantificação da massa de água que acompaadsorvida nas paredes celulares de madeira. nha esse lote de cavacos? Assim, a nova demanda de calor (Q) para o Se o teor de umidade inicial dos cavacos é 40% intervalo de umidade compreendido entre 0% <X na base úmida, tem-se por definição que a massa <23% em kWh/kg de água será calculada pela se- de água equivale à 40kg. guinte equação: 0,40 x 100 kg = 40 kg de água 2°) Cálculo da massa de água que se encontra forFinalmente, a partir do valor anteriormente temente ligada às paredes celulares dos cavacos calculado (1,36 kWk/kg) pode-se calcular a mé- (células lenhosas). dia ponderada do calor de desorção (Qdesorção) em Essa é a água referida como sendo “água de kWh/kg conforme a expressão abaixo: impregnação adsorvida” e se encontra no intervalo: 0% <X <23% (25°C). Ressalta-se que 23% de umidade (base úmida) equivale ao teor de umidade crítico (Xcr) ou equivalente ao Ponto de Saturação das Fibras (PSF). À medida que o teor de umidade tende para 0%, maios forte é a ligação da Onde: água (água adsorvida) com os componentes quíQdesorção= Calor necessário para remover a água de micos da parede celular, via <<pontes de hidro12 Revista Biomassa BR

Revista Biomassa BR

A r t i g o - VA L O R C A L O R Í F I C O D A M A D E I R A Ú M I D A - parte final

gênio>>. Consequentemente, maior deverá ser o 0,30 / 0,667 * 1,36] aporte energético para remover essa água. Par isso é necessário quantificar essa massa de água, con- Qdesorção = 39,4 kWh = 0,394 kWh/kg de cavacos forme o procedimento abaixo: 6°) Cálculo do calor liberado pela queima total dos 0,23 x 100 kg = 23 kg cavacos absolutamente secos conforme as equações apresentadas na Figura 3 e que são reapresentadas 3°) Cálculo da quantidade de água denominada abaixo. Ressalta-se que elas permitem calcular o <<água livre>> que corresponde àquela que ocupa teor de umidade em uma base, conhecendo-se o os espaços vazios (espaços capilares e intracelula- seu valor em outra (X ou U). res) na madeira. Como calculado no item 1 precedente, a massa total de água no lote de cavacos equivale à 40kg. Como a massa de água de impregnação (adsorvida) equivale à 23 kg, por diferença tem-se que a massa de água livre corresponde a 17 kg.

Como para para o cálculo dessa simulação 4°) Cálculo da quantidade de calor necessário para proposta, o teor de umidade na base úmida (X) que a massa de cavacos com temperatura inicial de equivale à 67%. Assim, a quantidade de cavacos -10°C, atinja a temperatura de referência de 25°C. absolutamente secos poderá ser calculada pela seguinte equação: Como a temperatura inicial do lote de cavacos -10°C, significa que a água livre está congelada no interior dos cavacos e que a amplitude de variação de temperatura é de 35°C. Substituindo-se esses valores na equação abaixo, calcula-se então a quantidade do calor necessário para aquecimento dos cavacos utilizando a Equação 19 apresentada anteriormente : A quantidade de biomassa seca (cavacos) poderá ser calculada também pela seguinte expressão: Qaquecimento =100[2,58(25-(-10°C)+1(40-23) 333 Kj/ kg(gelo))]/3600 Qaquecimento = 14691 kj = 4,08 kWh ou 0,0408 kWh/ kg de cavacos Onde: 100 = massa de cavacos (kg),

100 kg (massa total)*(100-X) 100*(100-40) = 60 kg Conforme foi dado nessa simulação, se o valor calorífico dos cavacos equivale à 5,19 kWh/kg de cavacos (a.s.) a quantidade de calor liberada pela queima total dessa massa absolutamente será: 60 kg (a.s.) x 5,19 kWh/kg = 311,4 kWh ou 3,114 kWh/kg

Tref = Temperatura de referência para a combustão (°C); 8°) Cálculo da quantidade de calor padrão gerado na combustão da biomassa. É preciso ressaltar que T0 = Temperatura inicial da massa ou lote de ca- para esse cálculo não se leva em consideração as perdas de calor dessa combustão necessárias para vacos e, o aquecimento da biomassa em questão e também a = 1 pois a temperatura inicial dos cavacos é <0°C das perdas de calor concernentes à remoção da e simultaneamente, o teor de umidade médio dos água de desorção. Para isso, utiliza-se a Equação 18 cavacos na base úmida (X) é superior ao valor de discutida anteriormente a qual é dada por: referência (Xcr = 23%). Qpadrão = Qinferior (1-X) – 0.68X 5°) Cálculo da quantidade de calor necessária para remover e evaporar a água de impregnação adsorQpadrão = 5,19 kWh/kg (100-40) – 0.68*40 vida (Qdesorção) o qual é calculado pela Equação 19 precedente: Qpadrão = 2,84 kWh/kg de cavacos Qdesorção=100 * 0,40 [(0,667- 0,30) / 0,667 * 0,68 + 8°) Cálculo da quantidade verdadeira ou efetiva de 14 Revista Biomassa BR

Revista Biomassa BR

A r t i g o - VA L O R C A L O R Í F I C O D A M A D E I R A Ú M I D A - parte final

calor obtida pela combustão total de 100 kg de ca- por exemplo, os cavacos são produzidos a partir de vacos com 40% de umidade inicial e com tempera- uma mistura de espécies. Se esse procedimento for o usual, recomenda-se que para o estabelecimentura inicial de -10°C? to de modelos matemáticos para fins de controle Para isso será necessário descontar da quanti- operacional, que sejam utilizados valores médios. dade de calor total liberada pela combustão dos 60 Quanto à massa volúmica dessa biomassa (cavakg de madeira absolutamente, ou seja, 311,4 kWh, cos), na hipótese de que ela seja oriunda de vários os valores correspondentes de quantidade de calor fornecedores, que se proceda então a determinação de aquecimento (Qaquecimento) e a quantidade de ca- individual dessa variável para que se possa postelor de desorção (Qdesorção), os quais são respectiva- riormente, ajustar uma massa volúmica média, mente, 4,08 kWh e 39,4 kWh, os quais substituídos para alimentar o sistema de combustão. Notar que na Equação 23 precedente permitirão assim, calcu- a massa volúmica de um lote de cavacos, depende lar a quantidade de calor verdadeira liberada e dis- principalmente do teor de umidade e também do ponível pela combustão de 100 kg de cavacos com arranjo das partículas (granulometria). 40% de umidade na base úmida (X) e temperatura Quanto à capacidade calorífica da madeira, ela inicial de -10°C. tal que segue abaixo: depende quase que exclusivamente da sua temperatura. Quanto ao teor de matérias voláteis ela é Qverdadeira = 311,4-4,08-39,4 = 268 kWh ou 2,68 pouco dependente da origem da biomassa, o que kWh/kg não ocorre, por exemplo, com o teor de matérias Comparando os itens 7° e 8° anteriores, po- minerais está fortemente ligado à sua origem, prinde-se constatar que a quantidade de calor padrão cipalmente, se ela é originária diretamente da foné superior à quantidade de calor verdadeira e este te de matéria-prima (ex. cavacos florestais) ou, da indústria (cavacos industriais). Todavia, esse parâvalor é da ordem de 6%. metro (teor de matérias minerais) se comparado em termos de relação de massa com a biomassa le6. Conclusões nhosa, é tão baixo que poderá ser até mesmo negliComo a madeira é uma substância higroscó- genciado. Todavia, isso não ocorre com a relação pica, conhecer o seu comportamento em relação de massa de água (umidade) com aquela da bioàs suas propriedades físicas, mecânicas, acústicas, massa total (biomassa absolutamente seca e masdielétricas e combustíveis é extremamente im- sa de água). Quanto ao poder calorífico superior, portante para que material possas ser utilizado de a sua importância nesse processo é secundária, na forma racional e principalmente, com o máximo medida em que se utiliza a biomassa lenhosa. Nesse rendimento em todas as suas múltiplas utilizações. caso, como de praxe, utilizam-se os valores médios Quando utilizada para fins de combustíveis, a rela- para todas as espécies lenhosas os quais já foram ção madeira-umidade se torna ainda mais depen- exaustivamente calculados e utilizados na prática. dente porque o valor calorífico da biomassa lenho- Esses valores se situam entre 19 MJ/kg à 20,5 J/kg sa depende do conteúdo de umidade e essa relação (biomassa absolutamente seca). Porém como não poderá ser demonstrada por meio da Figura 1, existe na prática a oferta de biomassa nessas cononde se constata, por exemplo, que o valor calorí- dições (0% de umidade), utiliza-se na prática para fico da biomassa lenhosa com um teor de umidade quaisquer cálculos envolvendo energia da biomasde cerca de 20% equivale à aproximadamente 15 sa, o conhecimento do poder calorífico inferior. MJ/kg e, à 60% de umidade, ele equivale à 7 MJ/ Neste caso, se evidencia mais uma vez, a imporkg. Isso significa, para uma variação de teor de tância de se conhecer e determinar o teor de umiumidade de 40%, a perda em valor calorífico é da dade da biomassa lenhosa (Vide Figuras 1 e 2). Fiordem de 53%. Ao aplicar essa diferença para uma nalmente, pelo que foi exposto nesse documento, unidade industrial de geração e/ou cogeração de será perfeitamente factível à quem possa interessar, energia, cujo consumo de biomassa lenhosa, seja desenvolver modelos matemáticos concernentes à na forma de lenha e/ou cavacos, constata-se que a processos de combustão da biomassa lenhosa fragrespectiva unidade industrial não tem outra esco- mentada ou não, visando cada vez mais a otimizalha a não de exercer um controle rigoroso do con- ção desses sistemas de combustão. trole da umidade dessa biomassa que dá entrada no sistema de combustão. Não procedendo dessa 5. Referências bibliográficas forma, dificilmente poder-se-á operar esse sistema de combustão de forma que se possam assegurar os ABNT . Associação Brasileira de Normas Técnicas. níveis aceitáveis de rendimentos energéticos, efici- Projeto de estruturas de madeira. NBR 7190. AGO ência da combustão, perdas de energia e problemas 1997. Rio de Janeiro. 107p.1996. ambientais. Ter conhecimento da composição química elementar da biomassa lenhosa é igualmente AIEL. Wood fuels handbook. Production – quality importante principalmente, se a biomassa lenhosa, requirements – trading. Italian Agroforestry Ener-

16 Revista Biomassa BR

A r t i g o - VA L O R C A L O R Í F I C O D A M A D E I R A Ú M I D A - parte final

(Fonte: FBE 2013-2014)

gy. Association. Agripolis – Vale dell´Università 14. Legnaro (Pd) – Italy. 83p. 2008. AROLA, R.A. 1976. Wood fuels–how do they stack up? In: SAEMAN, J.F., ed. BERNARD, C. Caractérisation et Optimisation de la Combustion de Bois Fragmenté en Chaufferies Automatiques. Thèse de doctorat. Specialité: Sciences du Bois. Université Henri Poincaré-Nancy I. France. 2005.197p.

Odisha. 37p. 20111-2012. RAGLAND. K. W. D. J. AERTS. Properties of Wood for Combustion Analysis. Bioresource Technology 37 (1991) 161-168. ROSSI. A. Fuel characteristics of wood and nonwood biomass fuels. Prog; 5:69-99 ; 1984 TILLMAN. A. D ; « Biomass combustion » ; Biomass ; 203-219 ; 1987

CORDER, S.E. 1973. Wood and bark as fuel. Res. Bull. 14. Corvallis, OR: Forest

WILSON, P.L, J.W.FUNCK, R.B.AVERY. Fuel wood characteristics of northwestern conifers and harwoods. Forest Research Lab. College of ForesCORDER, S.E. 1976. Properties and uses of bark as try - Oregon State University. 47p. 1987 an energy source. Research Paper 31. Forest Research Laboratory School of Forestry. Oregon State WILSON, P.L, J.W.FUNCK, R.B.AVERY. Fuelwood University. Corvallis, Oregon. Characteristics of Northwestern Conifers and Hardwoods (Updated). United States Department of DEGLISE. X. Les conversions thermochimiques Agriculture-USDA. Forest Service Pacific Nordu bois. Revue Forestière Française ; n°34 ; 1982 thwest. Research Station. General Technical Report PNW-GTR-810. 28p. April 2010 FBE. France Biomasse Energie. Anuaire da la filière française du bois énergie et biocombustibles INCE. P.J. How To Estimate Forest Recoverable solides, secteurs collectif, tertiaire et industriel. Heat Products Laboratory Energy in Wood or Bark 243p. 2013-2014. Fuels.United States Department of Agriculture Forest Service. Laboratory General Technical Report KOLLMAN F. W. A.CÔTÉ. “Principles of wood FPL 29. 10p. 1979. science and technology”.1968 Manuel de Foresterie.1996. Ordre des Ingénieurs Forestiers du Québec. Les Presses de l´Université Laval. Québec. Canada. pp.1279-1289 MOKA. V. K. Estimation of calorific value of biomass from its elementary components by regression analysis. Thesis in Batchelor of Technology. Department of Mechanical Engineering - National Institute of Technology. Rourkela.

18 Revista Biomassa BR

(Fonte: FBE 2013-2014)

20 Revista Biomassa BR

Julia Ifanger Faria¹, Samara Henrique Maschetti; Gabriel Tavares Soutelo, Marcelo Ticcelli, Saulo Philipe Sebastião Guerra

IMAGEM MERAMENTE ILUSTRATIVA

DENSIDADE BÁSICA DO COLMO DE Bambusa tuldoides PARA BIOENERGIA Universidade Estadual Paulista – UNESP, Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA, Instituto de Pesquisa em Bioenergia – IPBEN Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia – LABB ¹ ifaria.julia@gmail.com

estudo da biomassa para bioenergia permite o conhecimento de algumas propriedades físicas e químicas, como a densidade, teor de cinzas, poder calorífico e o teor de umidade. Dentre essas propriedades, a densidade básica é importante, pois é um dos principais parâmetros da qualidade da madeira, por demonstrar a associação de várias características ao mesmo tempo, mas apesar disso é uma característica que varia entre espécies, árvores da mesma espécie, varia entre as diferentes direções numa mesma árvore, ao longo do seu desenvolvimento e de acordo com espaçamento e localização dos plantios (MOKFIENSKI et al., 2003).

retirou-se de cada uma delas 10 colmos, cortados a partir da base. De cada parcela coletada 1 colmo foi selecionado para a realização das análises físicas e químicas, na Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP), no Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia (LABB/IPBEN) com amostras retiradas a cada 25% do comprimento do colmo, obtendo-se cinco corpos de prova por parcela e para a análise da densidade básica das amostras, foram realizados os procedimentos descritos na norma ABNT NBR 11941 - 2003. A média das densidades básicas encontrada neste trabalho foi de 0,55 g/cm³ e o coeficiente de variação foi 10%, sendo que o valor médio de densidade básica encontrado porBrito et al (1987) em avaliações de colmos com mais idade (3 a 4 anos) foi de 0,712 g/ cm³ e Silva (2016), que selecionou um colmo maduro para a mesma avaliação e os corpos de prova foram cortados no segmento intermediário apenas de cada colmo, obtendo uma densidade de 0,42 g/cm³ inferior à deste trabalho.

Desta forma, este estudo teve como objetivodeterminara densidade básica dos colmos de uma área com um ano de rebrota, a fim de consolidá-lo como alternativa no cenário energético brasileiro. O material utilizado foi da espécie Bambusa tuldoides, retirado do banco ativo de germoplasma da Unidade de Pesquisa e Desenvolvimento dos Agronegócios do Bambu, localizada no município de Tatuí - SP. Foram delimitadas 6 parcelas cir- Palavras-chave: bambu, biomassa, proprieculares de 3m², escolhidas aleatoriamente e dades físicas.

22 Revista Biomassa BR

DESENVOLVIMENTO INICIAL DE UM CLONE DE EUCALIPTO EM PLANTIO ENERGÉTICO Rafael Ribeiro Soler¹, Raoni Xavier Melo, André Vitor da Costa Manso, Bruna Flávia Ferregutti, Saulo Philipe Sebastião Guerra Universidade Estadual Paulista – UNESP, Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA, Instituto de Pesquisa em Bioenergia – IPBEN Laboratório Agroflorestal de Biomassa e Bioenergia – LABB ¹rrsoler22@hotmail.com

conceito de florestas de curta rotação, as quais possuem alta densidade populacional e a idade de corte reduzidos, tem como finalidade produzir mais biomassa por unidade de área (GUERRA et al., 2014). O experimento foi desenvolvido na Faculdade de Ciências Agronômicas de Botucatu (FCA/UNESP) entre as coordenadas de latitude 22° 50’57.12” S e 22° 50’ 42” S e longitude de 48° 26’ 24” O e 48° 26’ 6” O. Implantou-se o híbrido Eucalyptus urograndis (E. urophylla x E. grandis), clone comercialmente denominado de I-144, disposto em 7 linhas, com 25 mudas cada, totalizando 175 mudas.

químetro digital, e a altura total, com fita métrica. Os resultados obtidos para o DAC foram de 0,26 ± 0,03 cm, 0,85 ± 0,18 cm, 1,75 ± 0,33 cm e 2,77 ± 0,44 cm, enquanto que para o parâmetro altura total, foram de 25,04 ± 3,93 cm, 47,48 ± 7,46 cm, 113,60 ± 29,53 cm, 169,73 ± 26,61 cm para os 10, 60, 120 e 180 dias pós-plantio, respectivamente. Em um plantio clonal de eucalipto em Botucatu, Soler et al (2016) encontraram valores 0,846 cm de DAC e 48,39 cm de altura total da floresta de E. urograndis aos 90 dias pós-plantio, valores semelhantes ao estudo, porém aos 60 dias pós-plantio. Garcia (2010) em seu estudo com clones de E. urograndis obteve aos 6 meses de idade valores de, aproximadamente, 3,69 cm para DAC e 381 cm para altura total, diferenciando dos valores encontrados no presente estudo. Com isso, destaca-se que o clone I-144 obteve valores semelhantes aos da bibliografia, porém ressalta-se a necessidade de acompanhar o desenvolvimento da floresta e, desta forma, analisar se o material genético pode ser utilizado à produção de biomassa para bioenergia.

O espaçamento adotado foi 3 x 1 m, com adubação de base de 75 g muda-1 de NPK (30 – 6 – 30) e a de cobertura realizada duas vezes, aos 3 e 6 meses p ós-pl anto, aplicando 110 g muda-1 de NPK (20 – 05 – 20). Foram realizadas quatro coletas de dados, aos 10 dias, 60 dias, 120 dias e 180 dias pós-plantio, em que se aferiu o diâmetro à altura do colo (DAC) Palavras-chave: biomassa, diâmetro dos indivíduos, com uso de pa- à altura do colo, altura total, I-144.

Revista Biomassa BR

24 Revista Biomassa BR

Revista Biomassa BR

POTENCIAL PRODUTIVO DO CAPIM-ELEFANTE EM DIFERENTES IDADES PARA FINS ENERGÉTICOS Ana Kesia Faria Vidal1 (anakesia.vidal@hotmail.com); Rafael Souza Freitas1 (rafael.mutum@hotmail.com); Wanessa Francesconi Stida1 (w.stida@hotmail.com); Lília Marques Gravina1 (liliagravina@yahoo.com.br); Rogério Figueiredo Daher1 (daher@uenf.br) 1 Universidade Estadual do Norte Fluminense – Darcy Ribeiro, Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias, Laboratório de Engenharia Agrícola.

RESUMO O objetivo desse trabalho foi identificar genótipos de capim-elefante com elevada capacidade de produção de biomassa energética, por meio de características morfoagronômicas e da qualidade da biomassa. Para este estudo foram avaliadas as seguintes características: (PMS); percentagem de matéria seca da planta integral (%MS); percentagem de fibra em detergente neutro (%FDN) e percentagem de fibra em detergente ácido (%FDA). Foram avaliadas cinco diferentes idades de produção onde foram observadas diferenças significativas para a variável PMS. Os cortes com 20 e 24 semanas de idade foram os que apresentaram melhor resposta para a produção de biomassa energética de capim-elefante (PMS), com médias de 20,50 e 23,77 t.ha-1. Os genótipos que mais se destacaram durante o período de avaliação nas cinco diferentes idades de produção foram os genótipos Mole de Volta Grande e King Grass, sendo estes os mais indicados para programas de melhoramento genético do capim-elefante pra produção de biomassa energética. Palavras-chave: Pennisetum purpureum Shum; bioenergia; produtividade. Introdução Devido à grande demanda por combustíveis fósseis levar a queima desenfreada de petróleo e a emissão de gases de efeito estufa pela utilização destes, novos estudos estão sendo realizados a fim de criar fontes alternativas de energia (Partelini et al., 2013). Entre as fontes de energia alternativa disponíveis, a biomassa se destaca como uma fonte promissora, pois, a energia obtida através da conversão de biomassa somente recicla CO2 que foi retirado da atmosfera pela fotossíntese, se apresentando como uma das alternativas energéticas mais seguras, desde que produzidas eficientemente (Kalt & Kranzl, 2011).

sente na dieta humana e por ser totalmente utilizável, o capim-elefante acaba estando à frente de outras gramíneas utilizadas como fonte energética. Diante disto, a fim de estudar e conhecer os mecanismos para aumentar qualitativamente e quantitativamente a produção de capim-elefante destinado à biomassa energética, este trabalho teve como objetivo avaliar e identificar genótipos de capim-elefante com elevada capacidade de produção de biomassa energética, por meio de características morfoagronômicas e da qualidade da biomassa. Metodologia

A utilização da biomassa vegetal, também apresenta vantagens econômicas, visto que a utilização da biomassa como fonte energética, apresenta baixo custo de produção, especialmente no Brasil, que dispõe de área em quantidade suficiente para alcançar uma produção significativa (Goldemberg, 2009).

O experimento foi implantado no Município de Campos dos Goytacazes, Norte do Estado do Rio de Janeiro, onde foram selecionados e avaliados seis genótipos de capim-elefante mais produtivos e de melhor qualidade da biomassa de acordo com os resultados obtidos por Rossi et., al. (2014)

O capim-elefante vem se destacando como uma das principais espécies forrageiras utilizadas para produção de bioenergia (Morais et al., 2011). Segundo Mazzarella (2007), as vantagens comparativas do capim elefante para produção de biomassa em relação às demais fontes são: maior produtividade (cerca de 45 t/ MS/ha/ano), menor tempo de produção, melhor fluxo de caixa, possibilidade de mecanização total, energia renovável e maior assimilação de carbono. Por seus produtos não estarem diretamente pre-

O delineamento estatístico experimental utilizado foi o de blocos casualizados com três repetições no arranjo de parcelas subdivididas compostos de 2 fatores: Parcelas = Genótipos e Subparcela = Idade de cortes (8, 12, 16, 20 e 24 semanas de idade). Cada parcela foi composta por uma linha de 15 metros espaçada de um metro e cada subparcela composta por três metros cada, onde foram considerados apenas dois metros centrais da linha para avaliação, desprezando-se meio metro nas extremidades de cada linha.

26 Revista Biomassa BR

A produção de matéria seca da planta, em t.ha-1 (PMS), foi estimada pelo produto da produção de matéria verde da planta integral, pela percentagem de matéria seca da planta integral. As características relacionadas a qualidade da biomassa avaliadas foram: Percentagem de fibra em detergente neutro (%FDN); Percentagem de fibra em detergente ácido (%FDA); que foram obtidas pelo método da reflectância no infravermelho proximal (NIRS) em um espectrômetro Perstorp analytical, Silver Spring, MD, modelo 5000, acoplado a um microcomputador equipado com software ISI versão 4.1 (Infrasoft International, University, Park, PA). As análises estatísticas foram realizadas pelo Aplicativo computacional em Genética e Estatística - Programa Genes (Cruz, 2013) da Universidade Federal de Viçosa. Resultados e Discussão As estimativas de médias das características avaliadas em seis genótipos em cinco diferentes idades de produção, segundo o teste Tukey de comparação de médias a 5% de probabilidade (Tabela 1), mostraram que na primeira idade de produção para a característica PMS, a melhor resposta foi observado para o genótipo Pusa Napier nº 1, com uma média de 7,27 t.ha-1 de matéria seca. Para as características %FDN e %FDA, o genótipo Mole de Volta Grande apresentou uma melhor resposta em relação aos demais genótipos. Os resultados obtidos das idades dos

seis genótipos avaliados evidenciaram a ocorrência de diferenças significativas para quase todas as características avaliadas. Tal fato pode ser visto como indicativo da expressão fenotípica da variabilidade genética existente na espécie e na coleção de genótipos avaliada (Pereira et al., 2008). No corte com 12 semanas de idade, o genótipo King Grass, foi o que mais se destacou para as características PMS, %FDN, %FDA, que foi de 26,54 t.ha-1, 80,03% e 50,44%, respectivamente. No corte com 16 semanas de idade, assim como no primeiro corte, o genótipo Pusa Napier nº 1, apresentou melhor média de produção, com 24,18 t.ha-1. Já no corte com 20 semanas de idade o genótipo Mole de Volta Grande, apresentou a melhor resposta. A PMS foi de 23,62 t.ha-1, a %FDN e %FDA foi de 79,29% e 48,83%. No quinto e último corte de produção onde foi realizado o corte com 24 semanas de idade, o genótipo que mais se destacou na produção de matéria seca o genótipo Mercker 86 – México, com uma média de 28,87 t.ha-1. Para as características como %FDN e %FDA todos os genótipos, exceto o Pusa Napier nº1 apresentaram bons resultados. Com base no teste de Tukey de comparação de médias a 5% de probabilidade, os materiais que mais se destacaram nas cinco diferentes idades de produção foram os genótipos King Grass, Mole de Volta Grande e o Genótipo Mercker 86 México. Esses resultados são bastante superiores quando comparados aos encontrados por Rossi et al., (2014) para estes mesmos materiais, considerando que estes resultados foram obtidos com idade de produção de 10 meses. Esses resultados também se mostram superiores quando comparado aos encontrados por Morais et al., (2009). Em resumo, em todas as cinco idades de produção foram observadas diferenças significativas para a variável PMS. Avaliando os cortes individualmente pela análise de variância, pode-se observar que a quarta e quinta idade de produção (20 e 24 semanas de idade) foram as que apresentaram melhor resposta para a produção de biomassa energética de capim-elefante (PMS), com médias de 20,50 e 23,77 t.ha-1.

E s t e resultado comprova a distinção existente entre cortes realizados em diferentes períodos, mostrando que as plantas podem sofrer alterações em sua estrutura e morfologia em virtude das condições a m bi e nt a i s adversas. Segundo Faria et al., (2009) a interação genótipo x ambiente é de grande importância para o melhoramento de plantas, porém, dificulta a identificação de genótipos superiores para diferentes ambientes. Conclusão Para as cinco diferentes idades de produção foram constatadas diferenças significativas para a variável PMS, sendo a quarta e quinta idade as que apresentaram melhor resposta; Os genótipos King Grass, Mole de Volta Grande e o genótipo Mercker 86 – México foram os que se apresentaram mais promissores e por isso asseguram o uso do capim-elefante como uma fonte alternativa de energia, com baixo custo energético de produção para região de Campos dos Goytacazes. Referências CRUZ, C. D. GENES- a software package for analysis in experimental statistics and quantitative genetics. Acta Cientiarum Agronomy, v.35, n.3, pág. 271-276, 2013. GOLDEMBERG, J. Biomassa e energia. Química Nova, São Paulo, v. 32, n. 3, p. 582-587, 2009. KALT G.; KRANZL, L. Assessing the economic efficiency of bioenergy technologies in climate mitigation and fossil fuel replacement in Austria using a techno-economic approach, Applied Energy, v.88, p.3665-3684, 2011. FARIA, A. P.; CIRINO, A. P.; BURATTOJ. S.; , SILVA, C. F. B.; DESTRO, D. Interação genótipo x

ambiente na produtividade de grãos de linhagens e cultivares de feijão. Acta Scientiarum. Agronomy Maringá, v. 31, n. 4, p. 579-585, 2009. MAZZARELLA, V. N. G. Capim elefante como fonte de energia no Brasil: realidade atual e expectativas. Workshop Madeira Energética. Rio de Janeiro, 2007. Disponível em: http://www.inee. org.br/down_loads/eventos/0945. Acesso em: 06 jul. 2016. MORAIS, R.F.; SOUZA, B. J. DE; LEITE, J. M.; SOARES, L. H. DE B.; ALVES, B. J. R.; BODDEY, R. M.; URQUIAGA, S. Elephant Grass genotypes for bioenergy production by direct biomass combustion. Pesquisa Agropecuária Brasileira. V. 44, n. 2, p.133-140, 2009. MORAIS, R. F.; QUESADA, D.M.; REIS, V. M. Contribution of biological nitrogen fixation to Elephant grass (Pennisetum purpureum Schum.). Plant and Soil, v.349, p.1-12, 2011. PARTELINI, E. M.; ARANTES, M. D. C.; GONÇALVES, F. G.; VIDAURRE, G. B.; BAUER, M. O.; MOULIN, J. C. Evaluation of elephant Grass for energy use. Journal of Biotechnology and Biodiversity. 4 (2): 119-125, 2013. PEREIRA, A. V., MACHADO, M. A., AZEVEDO, A. L. S., NASCIMENTO, S., CAMPOS, A. L., LÉDO, F. J. S. Diversidade genética entre acessos de capim-elefante obtida com marcadores moleculares. R. Bras. Zootec., 37:1216- 1221, 2008. ROSSI, D. A.; MENEZES, B. R. S.; DAHER, R. F.; GRAVINA, G. A.; LIMA, R. S. N.; LEDO, F. J. S.; GOTTARDO, R. D.; CAMPOSTRINI, E.; SOUZA, C. L. M. Canonical correlations in elephant grass for energy purposes. African Journal of Biotechnology, v.13, n.36, p.3666- 3671, 2014.

Revista Biomassa BR

ESTUDO PRELIMINAR DO CRESCIMENTO, EFICIÊNCIA FOTOQUÍMICA E DO USO DA ÁGUA EM PLANTIOS ADENSADOS DE Bambusa vulgaris Schrad. ex Wendl. Gabriela Carolina Villamagua -Vergara, Breno Kennedy Lima Bezerra, Fernanda Pacheco de Almeida Prado Bortolheiro, Marcelo de Almeida Silva, Saulo Philipe Sebastião Guerra Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista – UNESP, Botucatu – SP

Entender a ecofisiologia da cultura do bambu é fundamental para se alcançar um eficiente manejo dos sistemas florestais de curta rotação. Neste trabalho objetivou-se avaliar o crescimento, a fluorescência da clorofila a e eficiência do uso da água em plantios adensados de Bambusa vulgaris para energia. Para fins comparativos, foram utilizados híbridos de Eucalyptus grandis × Eucalyptus urophylla, clone I144. O bambu e os eucaliptos foram plantados em janeiro de 2016, com espaçamentos de 3 × 2 m e 3 × 1 m, respectivamente. Como parâmetro de crescimento, foi utilizada a biomassa do fuste e para a fluorescência da clorofila a o rendimento quântico máximo do PSII (Fv/Fm). As avaliações foram realizadas entre setembro 2016 e janeiro 2017. Para a medição do Fv/Fm, foram selecionadas aleatoriamente 15 plantas, por parcela, e medidas mensalmente com o analisador de gás infravermelho - IRGA (LI-COR 6400). As medições dendrométricas foram realizadas em todas as plantas da área útil das parcelas. Para o cálculo da biomassa foram utilizadas equações alométricas, específicas para bambu e eucalipto, propostas por Sanquetta et al., (2015) e Viera et al., (2015), respectivamente. A eficiência do uso da água foi calculada como a razão entre as taxas fotossintética e transpiratória. Houve diferença estatística na produ-

28 Revista Biomassa BR

ção de biomassa do fuste entre os tratamentos (p < 0,0001), sendo que o bambu apresentou maior biomassa por colmo (2,96 kg) do que eucalipto por tronco (2,61 kg). Comparando o Fv/Fm observou-se que o bambu (0,43) apresentou valores significativamente menores quando comparado com o eucalipto (0,59). Esses resultados mostram danos no aparato fotossintético gerados pelo ambiente, apresentando o eucalipto menor fotoinibição. Ambas as espécies apresentaram mesma eficiência do uso da água. O menor Fv/Fm pode estar relacionado com a arquitetura das copas, devido a angulação das folhas e com o índice de área foliar (IAF) proporcionando auto sombreamento. Plantas que apresentam folhas decumbentes ou com orientação vertical como as do bambu, proporcionam reduzida captação de luz e menores taxas de crescimento, precisando de maiores densidades de plantas para compensar a obtenção de IAF máximo (SOUZA et al., 2009). Foi observado que o eucalipto apresentou maior IAF, aumentando sua eficiência na captura de luz. Inoue e Ribeiro (1988) mencionam que a produção fotossintética para híbridos de E. grandis × E. urophylla, não é resultante do efeito de maior potencial fotossintético e sim pelo fato de apresentarem maior IAF. Até o momento, os resultados sugerem a utilização

de maior densidade de plantio para aumentar o IAF e produtividade da cultura de bambu. Palavras-chave: biomassa, ecofisiologia florestal, bambu, sistemas florestais de curta rotação. Referências bibliográficas INOUE MK; RIBEIRO FA. Fotossíntese e transpiração de clones de Eucalyptus grandis e E. saligna. IPEF 1988; 40: 15-20. SANQUETTA CR, CÔRTE APD, ROGLIN A, MOGNON F. Biomassa individual de Bambusa oldhamii Munro e Bambusa vulgaris Schrad. ex J.C. Wendl. CERNE 2015; 21(1): 151-159. VIERA M, SCHUMACHER MV, TRÜBY P, ARAÚJO EF. Implicações nutricionais com base em diferentes intensidades de colheita da biomassa de Eucalyptus urophylla × Eucalyptus globulus. Ciência Rural 2015; 45(3): 432439. SOUZA GM, BALMANT BD, VÍTOLO HF, GOMES KBP, FLORENTINO TM, CATUCHI TA, VIEIRA WL. Estratégias de utilização de luz e estabilidade do desenvolvimento de plântulas de Cordia superba Cham. (Boraginaceae) crescidas em diferentes ambientes luminosos. Acta bot. bras. 2009; 23(2): 474-485.

CARRO ELÉTRICO,

uma realidade que se impõe

Ronaldo Koloszuk – Presidente do Conselheiro da ABSOLAR. Diretor da divisão de Energia do Deinfra/FIESP Adalberto Maluf - Diretor da ABVE - Associação Brasileira de Veículos Elétricos. Diretor de Marketing, Sustentabilidade e Novos Negócios da BYD Brasil

As vendas de veículos elétricos e híbridos plug-in saltaram de cerca de 22 mil (2009) para cerca 750 mil (2016), um aumento de 133% ao ano

mobilidade elétrica se tornou a maior tendência mundial da indústria automotiva e governos lideram essa agenda ao promoverem projetos com veículos elétricos no transporte público, com o objetivo de reduzir ruídos e poluentes e contribuir para a melhoria da qualidade de vida.

30 Revista Biomassa BR

São muitas as vantagens para os consumidores. O combustível é significativamente mais econômico. Enquanto a eficiência energética de um carro elétrico supera 80%, os carros à combustão não ultrapassam os 20%. Como não há perda de energia com calor, a maior parte do consumo é convertido em movimento, reduzindo significativamente o desperdício de energia.

Na China, maior mercado global de veículos à combustão, os elétricos saíram 0,7% e abocanharam 3% da fatia de mercado. Para 2018, a meta do governo Chinês é de chegar em 8% de elétricos no market share a energia limpa e o uso de mobilidade elétrica junto com outras 1.000 cidades pelo mundo. Paris, Milão, Oslo e Londres são exemplos, pois criaram zonas de baixa emissão nas cidades e estipularam metas de penetração entre 80% a 100% de frotas elétricas no transporte público até 2030, além de anunciar incentivos financeiros para fomentar o setor, como a redução Na China, maior mercado global de veí- ou isenção das taxas de propriedade (IPVA), de culos à combustão, os elétricos saíram 0,7% circulação (pedágios), de estacionamentos, ou e abocanharam 3% da fatia de mercado. Para mesmo redução de impostos e subsídios dire2018, a meta do governo Chinês é de chegar tos, entre outras medidas. em 8% de elétricos no market share. De acordo com esta tendência, as montaEm alguns países escandinavos, nestes pri- doras já estão correndo para tentar liderar essa meiros meses de 2018, os elétricos já detêm transição. As principais fabricantes globais já uma fatia superior a 30% de market share. A colocaram uma data limite para que seus lanAgência Internacional de Energia (AIE) estima çamentos sejam todos elétricos ou híbridos que cerca de 30% de todos os veículos vendi- plug-in. dos no mundo, em 2030, serão elétricos. Este O aumento da frota de carros elétricos amaumento significativo na demanda acelerará a queda dos preços destes veículos, deixando-os plia o mercado de geração de energia solar, o mais atrativos do que os movidos a combustão. que tem sido acompanhado de perto pela ABSOLAR – Associação Brasileira de Energia Solar As cidades chinesas começam a liderar essa Fotovoltaica. São Paulo lançará, em breve, sua agenda. Shenzhen, a capital das novas tecnolo- primeira frota de ônibus elétricos alimentados gias da China, com 12 milhões de habitantes, por esta fonte. Agora, é preciso que o governo surpreendeu ao mundo ao anunciar, no final de acorde para essa realidade e ajude a criar um 2017, que atingiu 100% de ônibus elétricos na ambiente propício para que nossas indústrias frota da cidade, com 16.359 unidades. Lá toda acompanhem esta evolução da indústria 4.0. a frota da polícia e dos correios, além de 12.518 Uma oportunidade que não pode escapar. táxis, são elétricos. As vendas de veículos elétricos e híbridos plug-in saltaram de cerca de 22 mil (2009) para cerca 750 mil (2016), um aumento de 133% ao ano. Somente em 2017, foram vendidos mais de 1 milhão de carros elétricos no mundo. O gráfico 1 mostra este robusto crescimento.

Na Europa, esse processo se intensificou recentemente, após ação coordenada de governos para reduzir impostos e taxas, promover a infraestrutura de recarga, realizar incentivos financeiros e proibir na venda de veículos a diesel num horizonte de médio prazo, entre outras ações. Diversas capitais europeias anunciaram políticas públicas para fomentar a compra e uso dos veículos elétricos. Durante a COP21, Paris liderou a assinatura de medidas para promover Revista Biomassa BR

CHEMICAL CHARACTERIZATION OF SUGARCANE STRAW RESIDUES FOR BIOENERGY PURPOSES Camila Macedo Teixeira1, Gabriela Tami Nakashima1, Fábio Minoru Yamaji1. 1 Universidade Federal de São Carlos camilamtxa@gmail.com

The use of biomass resources in order to generate energy has been increasing as a renewable alternative, foremost because of their appeling properties. In Brazil, one of the most important crops that is cultivating is sugarcane, mainly in São Paulo State. Law 11,241/02 prohibits the utilization of fire to eliminate sugarcane straw during harvest process, which was a common activity since the beginning of sugarcane exploration. Therefore, new methods to use the sugarcane straw has been searching for the purpose to advance trash application in the energy production. The present study is aimed on the influence of storage time in the chemical characterization of sugarcane straw to determine its potential to be applied as a sustainable fuel. Three treatments have been analyzed: T1 – no storage time; T2 – 1 year stocked; T3 – 2 years stocked. First of all, the material was separated according to particle size (>40 mesh). The analyses involved particle size distribution, density determination, proximate analysis and chemical analysis to estimate extractives, lignin, holocellulose, α-cellulose, hemicellulose contente and high heat value. For sugarcane straw, it was obtained density of 0,08603 g/cm3 before the mill process. Thereon, it was observed 74,77%, 72,11% and 73,39% of volatiles content in T1, T2, T3, respectively. The ash content was 8,98% for T1, 7,93% for T2 and 7,02% for T3. Because of the high level of ash content, the fixed carbon was lower for T1, around

16,25%, whilst T2 presented the highest fixed carbon content of 19,96%, and T3 presented around 19,58% of it. Overall extractives levels were 23,43% for T3, 22,23% for T2 and 18,02% for T1. Klason lignin content were 32,06% for T1, 39,65% for T2 and 40,01% for T3. The hollocelulose content is essential in order to obtain α-cellulose and hemicellulose concentration. Owing to high ash levels, the hollocelulose content observed was high, 74,41% for T1, 72,45% for T2, 73,91% for T3, reflecting directly in α-cellulose and hemicellulose content, that were 62,23%, 55,58% and 59,53% for α-cellulose in T1, T2, T3, respectively and 12,7%, 16,82% and 14,61% for hemicellulose in T1, T2, T3, respectively as well. High Heat Value) was evaluated in free-extractive and extractive content materials. The HHV reached 17543J for T1, 14924J fo T2 and 17543J for T3 in free-extractive materials. The HHV of extractive content materials presented 17399J for T1, 13909J for T2 and 17255J for T3. Wherefore, it was possible to realize that storage time influences in the chemical properties of sugarcane straw, mainly ash content, which is related to minerals content in the sugarcane straw constitution and contaminants from harvest process.

Keywords: biomass, chemical properties, lignina, HHV, fuel. Apoio:

32 Revista Biomassa BR

34 Revista Biomassa BR

Revista Biomassa BR

ESTUDO DE FLUIDIZAÇÃO DE BIOMASSAS LIGNOCELULÓSICAS E DE SUAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS Enzo Schlottfeldt Ocanha1; Hártur Kunzler Mainardi2; Flávia Schwarz Franceschini Zinani3, Fernando de Almeida Santos4 Universidade do Vale do Rio dos Sinos - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Av. Unisinos, 950, São Leopoldo, 93022-000, Brasil. 4 Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Av. Bento Gonçalves, 8855, Porto Alegre, 91540-000, Brazil. 1 enzoo@edu.unisinos.br; 2harturk@edu.unisinos.br; 3fzinani@unisinos.br; fernandoasantos7@gmail.com

1,2,3

RESUMO As plantas de conversão de energia térmica têm empregado cada vez mais a tecnologia de leito fluidizado, adequada para queimar biomassas e combustíveis sólidos com altos teores de cinzas e umidade. Entretanto, a modelagem matemática da fluidização é complexa e geralmente são utilizadas correlações empíricas para parâmetros de projeto, como vazão do gás para fluidização. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento da fluidização de misturas de três biomassas com um material inerte. As velocidades de fluidização obtidas experimentalmente foram comparadas com predições utilizando correlações da literatura. Os materiais empregados foram palha e bagaço de cana-de-açúcar e cavacos de eucalipto, em proporções de 20, 40, 60 e 80 por cento em volume nas misturas com areia. O leito fluidizado consistiu em um tubo cilíndrico de 94 mm ID. O agente de fluidização foi ar comprimido à temperatura ambiente. Os testes de fluidização mostraram velocidades mínimas de fluidização de 0,14 m/s para areia e entre 0,12 e 0,55 m/s para as misturas de biomassa e areia. Os testes mostraram que essas misturas fluidizaram bem em proporções de até 60% de biomassa. Para proporções acima desse limite, verificou-se a formação de caminhos preferenciais e a ocorrência de aglomerações no leito. As correlações foram capazes de prever as velocidades mínimas de fluidização para a areia e para as misturas com até 40% de erro relativo. Palavras-chave: leito fluidizado; bagaço de cana; palha de cana; cavacos de eucalipto.

Introdução Analisando a taxa de crescimento da demanda de energia em uma escala global nas últimas décadas, fica claro que o consumo energético tem crescido num ritmo insustentável, uma vez que boa parte da demanda adicional vem sendo suprida pela utilização de combustíveis fósseis (EIA, 2016). E, sabidamente, esses combustíveis fósseis têm grande impacto na contaminação do ar e no aquecimento global. Urge, portanto, o incentivo e o aperfeiçoamento da utilização de fontes de energia renováveis, dentre as quais a biomassa desponta como uma das mais relevantes e promissoras no cenário brasileiro. As biomassas são as matérias-primas mais abundantes disponíveis atualmente para produção de biocombustíveis e para conversões térmicas, com potencial relevante na substituição de combustíveis fósseis. Essas biomassas são comumente encontradas como resíduos de agricultura (cascas, bagaços e palhas) ou de algumas atividades industriais (serragens, resíduos florestais), por exemplo. As principais vantagens na utilização das biomassas lignocelulósicas são (BRAZ, 2014; LOURENÇO e TANNOUS, 2015): - Emissão neutra de CO2, em função do ciclo do carbono e do crescimento fotossintético dos vegetais; - Baixas emissões de SOx em conversões térmicas, em função dos baixos teores de enxofre usualmente encontrados nas biomassas lignocelulósicas; - Apelo social e ambiental, através do aproveitamento de resíduos (o que potencializa a viabilidade econômica) e do incentivo à geração de empregos e à atividade econômica nas zonas rurais. No contexto das aplicações de biomassas, a tecnologia de leito fluidizado é uma das mais importantes no que tange à conversão de biomassas em energia útil, seja através da queima, da pirólise ou da gaseificação. A preferência pela utilização de leitos fluidizados se dá em função de suas características vantajosas, tais como elevados coeficientes de transferência de calor, contato gás-sólido favorável, temperaturas homogêneas no leito e a possibilidade de emprego de partículas com propriedades variadas (diâmetro médio, massa específica, morfologia, etc.)

36 Revista Biomassa BR

(LOURENÇO e TANNOUS, 2015). De maneira geral, o aumento da participação de energias renováveis na matriz energética global passa obrigatoriamente pela viabilização econômica do seu emprego. Essa viabilização, por sua vez, depende da compreensão do potencial de utilização de determinadas biomassas nas aplicações de interesse, e, consequentemente, de estudos como o de comportamento fluidodinâmico desses materiais, a fim de assegurar a eficiência dos processos envolvidos. Esse trabalho se propõe a correlacionar a fluidodinâmica da fluidização de biomassas lignocelulósicas com suas características físicas (granulometria e massa específica), comparando os resultados experimentais com os preditos por correlações empíricas disponíveis na literatura. Para tanto, faz-se necessária a caracterização física e química das biomassas e do material inerte, bem como a determinação das curvas de fluidização das biomassas, do inerte e de suas misturas. Metodologia As biomassas analisadas foram recebidas in natura e posteriormente secas em estufa a 105 °C durante 8 horas. A moagem foi realizada em um moinho de facas, modelo SEIBT MGHS 270A. A areia usada nos testes de fluidização é um material comercial, disponível em lojas de ferragens. A areia foi peneirada de acordo com a norma ISO 3310-1. A fim de garantir um material mais homogêneo, foram utilizados apenas os cortes com maior fração mássica retida, entre as peneiras mesh 40 e 70. A massa específica real das amostras foi obtida utilizando-se um picnômetro de hélio, modelo Micrometrics AccuPyc II 1340. O tamanho médio das partículas das amostras foi determinado através de uma análise granulométrica utilizando um conjunto de peneiras com abertura padronizada seguindo a norma ISO 3310-1. A medição do poder calorífico superior dos materiais foi realizada utilizando um calorímetro IKA C200, conforme a norma ISO 1928:2009. Para a realização dos ensaios de fluidização com as misturas de bagaço e palha de cana-de-açúcar, cavacos de eucalipto e areia, foram preparadas amostras com frações de biomassa de

Tenha o Melhor em Trituração de Resíduos. Liberte sua área para novos plantios. DENIS CIMAF, equipamento certo para trituração de resíduos.

DENISCIMAF.com

+55 19 Biomassa 3802.2742 Revista BR 37

20%, 40%, 60% e 80% do volume total da mistura. Os testes de fluidização foram realizados em uma bancada cuja coluna de fluidização foi feita a partir de um tubo cilíndrico de acrílico com um diâmetro interno de 94 mm. A alimentação da bancada foi feita com ar comprimido seco. As grandezas medidas nesta bancada foram a vazão de ar e a queda de pressão ao longo do leito. A medição da vazão de ar comprimido injetada no leito foi realizada utilizando um instrumento modelo IFM SD6050. A medição da pressão diferencial foi realizada com um instrumento modelo NOVUS HUBA 699. A aquisição e registro dos dados experimentais foram realizados por um módulo NOVUS Fieldlogger. Através da obtenção das curvas de queda de pressão em função da velocidade do ar, é possível determinar as velocidades de fluidização características para cada mistura. As velocidades determinadas foram: velocidade de fluidização inicial - Uif, velocidade mínima de fluidização - Umf, velocidade de fluidização aparente - Uaf e velocidade de fluidização completa da mistura - Ucf. As correlações empíricas utilizadas foram as propostas no trabalho de Paudel e Feng (2013) para a obtenção da velocidade mínima de fluidização em misturas de biomassas e areia. Resultados e Discussão Os materiais analisados foram caracterizados em termos de tamanho médio das partículas, massa específica real e aparente, poder calorífico superior (PCS) e porosidade do leito. Os resultados estão apresentados na Tabela 1. Esses resultados mostram que os PCS para as três biomassas analisadas foram próximos. A massa específica aparente, no entanto, divergiu bastante, o que sabidamente afeta o comportamento de fluidização. As composições elementar e imediata das três biomassas foram determinadas e estão apresentadas na Tabela 2, resultando em valores bastante semelhantes para os materiais. Os resultados de composição elementar mostram que o teor de enxofre nessas biomassas é praticamente nulo, o que é muito positivo no contexto do uso de energia desses materiais e na redução das emissões na geração de energia térmica. A Tabela 2 também denota o baixo teor de cinzas das biomassas, o que implica em um menor custo com filtros e precipitadores de partículas na aplicação destas biomassas na indústria de energia. Na Figura 1 são comparados os valores experimentais encontrados para a velocidade mínima de fluidização Umf e os valores teóricos para essa grandeza, obtidos através da equação proposta por Paudel e Feng (2013). A Figura 1 mostra que a equação utilizada foi incapaz de prever a Umf para misturas com alto teor de biomassa. A diferença relativa entre as velocidades teórica e experimental variou foi de no máximo 40%, com uma tendência crescente conforme se aumentou o teor de

38 Revista Biomassa BR

biomassa nas misturas. Conclusões A caracterização dos materiais mostra que a composição elementar das biomassas e seu PCS são semelhantes, enquanto a composição imediata apresenta pequena variação. A massa específica aparente apresenta diferenças relevantes, o que tem muita influência sobre o comportamento de fluidização dessas partículas. O teor de enxofre das biomassas é próximo de zero, o que é muito importante para promover a redução de emissões na geração de energia térmica na substituição de algum combustível fóssil, por exemplo. O teor de cinzas também é muito baixo para as três biomassas. Os testes de fluidização mostram que as misturas com alto teor de biomassa são muito difíceis de fluidizar, devido à severa formação de caminhos preferenciais e aglomerados no leito. Esses fenômenos ocorrem com as três biomassas, mas especificamente nas misturas entre palha de cana e areia e eucalipto e areia, a fluidização é inexequível com o teor de 80% de biomassa. A velocidade teórica Umf para areia pura é muito próxima do valor experimental, com erro da ordem de 5%. No entanto, a correlação utilizada é incapaz de prever a Umf para misturas com elevado teor de biomassa, acima de 40% em volume, apresentando erros relativos de até 40%. Agradecimentos À CAPES, pelo apoio financeiro concedido. A autora F. Zinani agradece ao CNPq pela bolsa de pesquisa no. 308291/20140. Referências

BEN - Balanço Energético Nacional. Brasil, 2016. Disponível em: <https://ben.epe.gov.br/BENRelatorioSintese2016.aspx>. Acesso em: 07 abr. 2017. BRAZ, Carlos Eduardo Mendes. Caracterização de biomassa lignocelulósica para uso em processos térmicos de geração de energia. 2014. 115 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Química, 2014. EIA - USA Energy Information Administration. Estados Unidos, 2017. Disponível em: <https:// http://www.eia.gov>. Acesso em: 08 abr. 2017. LOURENÇO, J. B., TANNOUS, K. Fluid Dynamic and Mixing Characteristics of Biomass Particles in Fluidized Beds. In: TANNOUS, K. Innovative Solutions in Fluid-Particle Systems and Renewable Energy Management. USA, IGI Global, 2015. p. 54-91. PAUDEL, B.; FENG, Z.-G. Prediction of minimum fluidization velocity for binary mixtures of biomass and inert particles. Powder Technology, v. 237, p. 134-140, 2013.

Revista Biomassa BR

40 Revista Biomassa BR