Potencial energético de residuos de castaño brasileño (Bertholletia excelsa H.B.K.) para la producción de carbón activado

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12698

Palabras clave:

Nueces de Brasil; Biomasa residual; Propiedades energéticas; Carbón activado; Adsorción.

Resumen

Para elegir el proceso de generación de energía más eficiente, es necesario conocer las propiedades químicas y térmicas de la biomasa. Las cáscaras y erizos de castaña (Bertholletia excelsa H.B.K.), generalmente tratadas como residuos, han despertado el interés de investigadores del sector energético por sus propiedades combustibles. Este trabajo tiene como objetivo evaluar las propiedades energéticas de las cáscaras de semillas y erizos de castaña para utilizarlos en la producción de adsorbentes. Los ensayos fisicoquímicos y térmicos de las biomasas se investigaron mediante las técnicas de Análisis Inmediato (humedad, cenizas, volátiles y carbono fijo), Análisis Elemental, Poder Calorífico Superior (PCS), Poder Calorífico Inferior (PCI) y Termogravimetría (TG/DTG). Los adsorbentes, CA-1 (conchas) y CA-2 (erizo), se produjeron mediante activación química con ZnCl2 seguida de carbonización a 500ºC durante 90 min. Los resultados de la caracterización para las biomasas mostraron humedad entre 8-9%, cenizas por debajo de 2.8%, altos niveles de volátiles (85%) PCI y PCS cercanos, en el rango de 15-17 MJ/kg). El rendimiento del proceso de obtención de carbón activado (~74%) fue superior al de la literatura. La evaluación de adsorbentes con respecto al proceso de adsorción con azul de metileno resultó ser eficiente, y el carbón activado producido a partir de las conchas mostró una mayor capacidad adsorbente en comparación con el adsorbente producido a partir de erizos. Finalmente, las biomasas mostraron un buen potencial energético y como alternativa al carbón activado comercial, promoviendo el uso de residuos y contribuyendo como una posible solución en la búsqueda de materiales precursores de bajo costo para la producción de adsorbentes.

Citas

Albadarin, A. B., Collins, M. N., Naushad, M., Shirazian, S., Walker, G., & Mangwandi, C. (2017). Activated lignin-chitosan extruded blends for efficient adsorption of methylene blue. Chemical Engineering Journal, 307, 264-272.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986). NBR 8112: Análise imediata de carvão vegetal. Rio de Janeiro: ABNT.

Bouvie, L., Borella, D. R., Porto, P. A. O., Silva, A. C., & Leonel, S. (2016). Caracterização físico-química dos frutos de castanheira do Brasil. Nativa, 4(2), 107-111.

Brand, M. A. (2010). Energia de Biomassa Florestal, Rio de Janeiro: Interciência, 114p.

Carmona, I. N., Sampaio, J. S., Andrade, F. W. C., Júnior, C. D. C., Junior, S. M. O. M., Moreira, L. S., & Moutinho, V. H. P. (2017). Potencial Energético da Biomassa e Carvão Vegetal de Resíduos de Castanha-do-Pará (Bertholletia excelsa Bonpl.). In: 3o Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia da Madeira, Florianópolis: CBCTEM.

Costa, J. R., Castro, A. B. C., Wandelli, E. V., Coral, S. C. T., & Souza, S. A. G. (2009). Aspectos silviculturais da castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa) em sistemas agroflorestais na Amazônia Central. Acta Amazonica, 39(4), 843-850.

Couto, L. C., Couto, L., Watzlawick, L. F., & Câmara, D. (2004). Vias de valorização energética da biomassa. Biomassa & Energia, 1(1), 71-92.

Everard, C. D., Mcdonnell, K. P., & Fagan, C. C. (2012). Prediction of biomass gross calorific values using visible and near infrared spectroscopy. Biomass and Bioenergy, 45, 203-211.

Fernandes, L., & Souza, C. D. R. (2016). Produção de biodiesel utilizando biomassa regional da Amazônia. In: PIBIC/UFAM - Relatório Final do Programa de Apoio à Iniciação Científica do Amazonas.

Ferreira, E. D. S., Silveira, C. D. S., Lucien, V. G., & Amaral, A. S. (2009). Caracterização físico-química da amêndoa, torta e composição dos ácidos graxos majoritários do óleo bruto da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa HBK). Alimentos e Nutrição, 17(2), 203-208.

Ghasemi, M., Mashhadi, S., Asif, M., Tyagi, I., Agarwal, S., & Gupta, V. K. (2016). Microwave-assisted synthesis of tetraethylenepentamine functionalized activated carbon with high adsorption capacity for Malachite green dye. Journal of Molecular Liquids, 123, 317-325.

Hameed, K. S., Muthirulan, P., & Meenakshi, S. M. (2017). Adsorption of chromotrope dye onto activated carbons obtained from the seeds of various plants: Equilibrium and kinetics studies. Arabian Journal of Chemistry, 10, S2225-S2233.

Himmelblau, D. M., & Riggs, J. B. (2014). Engenharia Química: Princípios e Cálculos. 8ª ed., Rio de Janeiro: LTC.

Januszewicz, K., Kazimierski, P., Klein, M., Karda´s, D., & Luczak, J. (2020). Activated Carbon Produced by Pyrolysis of Waste Wood and Straw for Potential Wastewater Adsorption. Materials, 13, 2047.

Klautau, J. V. P. (2008). Análise Experimental de uma Fornalha a lenha de Fluxo Cocorrente Para Secagem de Grãos, Dissertação de Mestrado. PPGERHA/UFPR, Curitiba.

Leandro, R. I. M., Abreu, J. J. C., Martins, C. S., Santos, I. S., Bianchi, M. L., & Nobre, J. R. C. (2019). Elementary, Chemical and Energy Characteristics of Brazil Nuts Waste (Bertholletia excelsa) in the State of Pará. Floresta e Ambiente, 26 (2), 1-6.

Lillo-Ródenas, M. A., Juan-Juan, J., Cazorla-Amorós, D., & Linares-Solano, A. (2004). About reactions occurring during chemical activation with hydroxides. Carbon, 42(7), 1371-1375.

Marafon, A. C., Santiago, A. D., Amaral, A. F. C., Bierhals, A. N., Paiva, H. L., & Guimarães, V. S. (2016). Uso da biomassa para a geração de energia. 1ª ed., Aracaju: Embrapa Tabuleiros Costeiros, 30p.

Marin, P., Borba, C. E., Módenes, A. N., Oliveira, S. P. D., Passaia, N., & Figueiredo, L. S. (2015). Avaliação do efeito da temperatura, pH e granulometria do adsorvente na adsorção do corante azul reativo 5G. Engevista, 17(1), 59-68.

Mckendry, P. (2015). Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource Technology, 83(1), 37-46.

Melo, S. S., Diniz, J. E. M., Guimarães, J. H., Costa, J. S., Brazil, D. S. B., Morais, S. S. S., Brito, D. C., Carvalho, J. T. C., Santos, C. B. R., & Silva, D. L. (2015). Production and characterization of absorbent heat from the bark of residual Brazil nut bark (Bertholletia excelsa L.). Chemistry Central Journal, 36(9), 1-9.

Müller, L. C., Alves, A. A. A., Mondardo, R. I., & Sens, M.L. (2019). Adsorção do azul de metileno em serragem de Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu). Engenharia Sanitária e Ambiental, 24(4), 687-695.

Nascimento, V. F. (2012). Caracterização de biomassas amazônicas - ouriço de castanha-do-brasil, ouriço de sapucaia e caroço do fruto do tucumã - visando sua utilização em processos de termoconversão, Dissertação de Mestrado. Faculdade de Engenharia Química/Unicamp, Campinas.

Nobre, J. R. C., Castro, J. P., Motta, J. P., Bianchi, M. L., Trugilho, P. F., Borges, W. M. S., & Moulin, J. C. (2015). Activated carbon production of the wood residue of the Amazonian area. Scientia Forestalis, 43(108), 895-906.

Nogueira, R. M., Ruffato, S., Carneiro, J. S., Pires, E. M., & Alvares, V. S. (2014). Avaliação da carbonização do ouriço da castanha-do-brasil em forno tipo tambor. Scientific Electronic Archives, 6, 7-17.

Oliveira, J. M. C., & Lobo, P. C. (2002). Avaliação do potencial energético de resíduos de biomassa amazônica. In: 4o Encontro de Energia no Meio Rural, Campinas.

Parikh, J., Channiwala, S. A., & Ghosal, G. K. (2005). A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel, 84(5), 487-494.

Patias S. G. O., Sávio J., Costelli M. C., Silva A. S., Cancelier A., & Lopes T. J. (2015). Obtenção de carvão adsorvente oriundo da casca de pequi (Caryocar brasiliense) e sua aplicação no tratamento de efluentes da indústria têxtil através do processo de adsorção. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 19(2), 1482-1492.

Pereira, D. T. O., Nobre, J. R. C., & Bianchi, M. L. (2019). Energy quality of waste from Brazil nut (bertholletia excelsa), in the state of Pará. Brazilian Journal of Development, 5(4), 3258-3265.

Reza, M. S., Yun, C. S., Afroze, S.; Radenahmad, N., Bakar, M. S. A., Saidur, R., Taweekun, J., & Azad, A. K. (2020). Preparation of activated carbon from biomass and its’ applications in water and gas purification, a review. Arab Journal Of Basic And Applied Sciences, 27(1), 208-238.

Saini, J. K., Saini, R., & Tewari, L. (2015). Lignocellulosic agriculture wastes as biomass feedstocks for second-generation bioethanol production: concepts and recent developments. 3 Biotech, 5(4), 337-353.

Santos, E. C. S., & Júnior, L. D. (2016). Caracterização química de resíduos agroindustriais e de extrativismo na Amazônia. In: Anais do Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia, Foz de Iguaçu: CONTECC.

Scatolino, M. V., Cabral, L. F. N., Protásio, T. P., Carneiro, A. C. O., Andrade, C. R., Guimarães Jr, J. B., & Mendes, L. M. (2018). Options for generation of sustainable energy: production of pellets based on combinations between lignocellulosic biomasses. Waste and Biomass Valorization, 9(3), 479-489.

Shen, J., Zhu, S., Liu, X., Zhang, H., & Tan, J. (2010). The prediction of elemental composition of biomass based on proximate analysis. Energy Conversion and Management, 51, 983-987.

Souza, R., & Trindade, A. (2015). A biomassa como solução energética para o estado do Amazonas. In: 10º Congresso sobre Geração Distribuída e Energia no Meio Rural, São Paulo.

Vassilev, S. V., Baxter, D., Vassileva, C. G., & Andersen, L. K. (2013). An overview of the composition and application of biomass ash. Part 1. Phase-mineral and chemical composition and classification. Fuel, 105, 40-76.

Vieira, A.C. (2013). Caracterização da biomassa proveniente de resíduos agrícolas, Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.

Yagub, M. T., Sen, T. K., & Ang, H. M. (2012). Equilibrium, Kinetics, and Thermodynamics of Methylene Blue Adsorption by Pine Tree Leaves. Water Air & Soil Pollution, 223, 5267-5282.

Sanchez, C. G. (2010). Tecnologia da Gaseificação de Biomassa. Editora: Átomo, Campinas, 189p.

Publicado

27/02/2021

Cómo citar

SOUZA, C. D. R. de .; SILVA , K. de C. da. Potencial energético de residuos de castaño brasileño (Bertholletia excelsa H.B.K.) para la producción de carbón activado. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 2, p. e53310212698, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i2.12698. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/12698. Acesso em: 6 jul. 2024.

Número

Sección

Ingenierías