Producción de biocarbón con paja de caña de azúcar (Saccharum sp.)
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i1.24675Palabras clave:
Biomasa; Bioenergía; Residuo.Resumen
En la cosecha mecanizada de caña de azúcar, se depositan gruesas capas de paja en el suelo, lo que dificulta el rebrote y emergencia de Saccharum sp. Es necesario buscar alternativas para su excedente, que puede ser utilizado para la producción de biocarbón, un material rico en carbono y que actúa como acondicionador de suelos y secuestrador de CO2 de la atmósfera. El objetivo fue producir biocarbón utilizando residuos de paja de caña, analizando las mejores condiciones de producción y desempeño. Se realizó pirólisis en horno de mufla para los tratamientos: T1: 200 °C, T2: 250 °C, T3: 300 °C y T4: 350 °C con un tiempo de residencia de 2 horas. Se verificó análisis inmediato de biocarbón, con la determinación del contenido de volátiles, contenido de cenizas, carbono fijo y rendimiento gravimétrico. Mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) se identificaron las estructuras morfológicas del material y con el Análisis Termogravimétrico se determinaron los mecanismos de degradación térmica. Los resultados fueron 23,51% (T1) y 63,74% (T4) para carbono fijo y 85,01% (T1) y 28,11% (T4) para el rendimiento gravimétrico de biocarbón. A partir del MEB se observó una mayor presencia de poros en los biochar T2 y T3. Tratamiento T2 tuvo el mejor equilibrio entre contenido de carbono fijo y rendimiento gravimétrico, mientras T3 tuvo la mayor estabilidad térmica. Se concluye que el rango de temperatura que presenta las mejores condiciones para la producción y desempeño del biocarbón está entre 250 °C y 300 °C.
Citas
ABNT NBR 8112. (1986). Carvão Vegetal – Análise Imediata: método de ensaio. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.
Amonette, F. E., & Joseph, S. (2009). Characteristic of biochar: Microchemical properties. In Lehmann, J., & Joseph, Biochar for Environmental Management: Science and Technology (33-43). London: Earthscan.
ASTM D1762. (1984). Standard Test Method for Chemical Analysis of Wood Charcoal. West Conshohocken: ASTM International.
BEN, Balanço Energético Nacional. (2021). Relatório síntese 2021: Ano base 2020. Rio de Janeiro: Empresa de Pesquisa Energética.
Camioto, F. C. (2013). Consumo energético nos setores industriais brasileiros – Uma avaliação de desempenho e estratégias para a redução da emissão de CO2. (Tese de Doutorado). Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, São Carlos.
Canevazzi, N. (2021). A versatilidade da palha na cultura da cana-de-açúcar. Coopercitrus. Recuperado 11 Ago, 2021 de http://www.coopercitrus.com.br/?pag=revista&p=matéria&codigo=6624.
Carvalho, D. J. (2015). Geração de Bioeletricidade em Usina Sucroalcooleira Utilizando Bagaço, Palha de Cana e Sorgo Biomassa. (Tese de Doutorado). Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
CEPAGRI, Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura. (2016). Clima dos Municípios Paulistas. Unicamp. Recuperado 6 Ago, 2021 de http://www.cpa.unicamp.br/outras-informacoes/clima-dos-municipios-paulistas.
CONAB, Companhia Nacional de Abastecimento. (2021). Acompanhamento da safra brasileira – cana-de-açúcar: Safra 2021/22. Brasília: Companhia Nacional de Abastecimento.
Conz, R. F. (2015). Caracterização de matérias-primas e biochars para aplicação na agricultura. (Dissertação de Mestrado). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba.
Da Róz, A. L., Ricardo, J. F. C., Nakashima, G. T., Santos, L. R. O., Yamaji, F. M. (2015). Maximização do teor de carbono fixo em biocarvão aplicado ao sequestro de carbono. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 19 (8), 810–814.
Downie, A., Crosky, A., Munroe, P. Physical Properties of Biochar. (2009). In Lehmann, J., & Joseph, Biochar for Environmental Management: Science and Technology, (13-30). London: Earthscan.
Froehlich, P. L., & Moura, A. B. D. (2014). Carvão vegetal: Propriedades físico-químicas e principais aplicações. Tecnologia e Tendências, 9, (1), 1-19.
Higuchi, L. A., Rueda-Ordóñez, Y. J., Tannous, K. (2015). Comparativo da cinética de decomposição térmica da palha de cana-de-açúcar em atmosfera oxidante e inerte. In XI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica. (p. 6). Campinas, SP.
IBGE, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2021). Ibaté. Recuperado 20 Ago, 2021 de https://www.ibge.gov.br/cidades-e-estados/sp/ibate.html.
IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change. (2019). IPCC Special Report on Climate Change, Desertification, Land. Recuperado 7 Mar, 2021 de https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2019/08/4.SPM _ Approved_Microsite_FINAL.pdf.
Jacome, D. L. F. (2014). Caracterização Físico-química das Cinzas de Palha de Cana-de-Açúcar Através de Análises Térmicas Simultâneas (STA). (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
Jeong, C. Y., Dodla, S. K., Wang, J. J. (2016). Fundamental and molecular composition characteristics of biochars produced from sugarcane and rice crop residues and by-products. Chemosphere, 142, 4-13.
Junior, G. S. S., Júnior, D. C. F., Chiconato, D. A., Alves, R. C., Santos, D. M. M. (2017). Silício atenua toxicidade do alumínio em plantas jovens de cana-de-açúcar: Teores de clorofilas e crescimento foliar. Holos Environment, 17.
Katyal, S., Thambimuthu, K., Valix, M. (2003). Carbonization of bagasse in a fixed bed reactor: Influence of process variables on char yield and characteristics. Renewable Energy, 28, 713-725.
Lehmann, J., Joseph, S. (2009). Biochar for Environmental Management: An Introduction. In Lehmann, J., & Joseph, Biochar for Environmental Management: Science and Technology, (1-9): Earthscan.
Lopes, H. M. (2013). Caracterização química e física de biocarvão de lodo de esgoto sob diferentes temperaturas de pirólise. (Monografia de Graduação). Universidade de Brasília, Brasília.
Maia, A. A. D. (2017). A biomassa Capsicum spp. como fonte de bioenergia e adsorção de metais. (Tese de Doutorado). Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Sorocaba.
Mangrich, A. S., Maia, C. M. B. F., Novotny, E. H. (2011). Biocarvão: As terras pretas de índios e o sequestro de carbono, Revista Ciência Hoje, 47 (281), 49-52.
Marafon, A. C. (2013). Benefícios do silício para a cana-de-açúcar. Portal dia de Campo. Recuperado 2 Set, 2021 de http://www.diadecampo.com.br/zpublisher/materias/Materia.asp?id= 28849&secao=Agrotemas.
Matchenkov, V. V., & Calvert, D. V. (2002). Silicon as beneficial element for sugarcane. Journal American Society of Sugarcane Technologists, 22, 21-30.
Menandro, L. M. S., Franco, H. C. J., Pimenta, M. T. B., Carvalho, J. L. N., Vitti, A. C., Magalhães, P. S. G., Kölln, O. T., Neto, J. R. (2013). Palha de cana-de-açúcar: Possibilidades distintas para o campo e para indústria. In VII Workshop Agroenergia. (p. 7). Ribeirão Preto, SP.
Netto, C. F. (2018). Análise de viabilidade técnica e econômica do recolhimento de palha de cana-de-açúcar por forrageira e colheita integral. (Dissertação de Mestrado). Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, Campinas.
NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration. (2021). Base de dados. Global Monitoring Laboratory. Recuperado 5 Jul, 2021 de https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html.
Paraiso, M. L. S., & Gouveia, N. (2015). Riscos à saúde devido à queima prévia da palha de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Epidemiologia, 18 (3), 691-701.
Petter, F. A., Lima, L. B., Morales, M. M., Marimon Júnior, B. H. M., Morais, L. A. (2016). Biocarvão no solo: Aspectos agronômicos e ambientais. In Simpósio Brasileiro de Agropecuária Sustentável. (p. 9). Sinop, MT.
Pinheiro, P. C. C., & Sèye, O. (1998). Influência da temperatura de carbonização nas propriedades do carvão vegetal de Eucalyptus. In Congresso Anual da ABM. (p. 2032).
Pires, I. C. S. A. (2017). Produção e caracterização de biochar de palha de cana-de-açúcar (Saccharum sp.). (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba.
Pires, I. C. S. A., Nakashima, G. T., Padilla, E. R. D., Santos, L. R. O., Varanda, L. D., Alesi, L. S., Yamaji, F. M. (2018). Biochar de palha de cana-de-açúcar: Caracterização e estudo do processo. Revista Virtual de Química, 10 (4).
Rendeiro, G., Nogueira, M. F. M., Brasil, A C. M., Cruz, D. O. A., Guerra, D. R. S., Macêdo, E. N., Ichihara, J. A. (2018). Combustão e Gasificação de Biomassa Sólida: Soluções Energéticas para a Amazônia. Brasília: Ministério de Minas e Energia.
Ribeiro, H., & Ficarelli, T. R. A. (2010). Queimadas nos canaviais e perspectivas dos cortadores de cana-de-açúcar em Macatuba, São Paulo. Saúde e Sociedade, 19 (1), 48-63.
Ronquim, C. C. (2010). Queimada na colheita de cana-de-açúcar: impactos ambientais, sociais e econômicos. Campinas: Embrapa Monitoramento por Satélite.
Roseiro, M. N. V., & Takayanagui, A. M. M. (2004). Meio ambiente e poluição atmosférica: o caso da cana-de-açúcar. Saúde, 30 (2), 76-83.
Santos, F. A., Queiróz, J. H., Colodette, J. L., Fernandes, S. A., Guimarães, V. M., Rezende, S. T. (2012). Potencial da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol. Química Nova, 35 (5), 1004-1010.
Silva, M. C. P., Teixeira, D. G. C., Pontes, L. A. M. (2013). A queima da palha de cana-de-açúcar: o impacto ambiental e as novas tecnologias para produção de etanol de segunda geração. In 8° Congresso Internacional de Bioenergia. (p. 6). São Paulo, SP.
Souza, Z. M., Paixão, A. C. S., Prado, R. M., Cesarin, L. G., Souza, S. R. (2005). Manejo de palhada de cana colhida sem queima, produtividade do canavial e qualidade do caldo. Ciência Rural, 35 (5), 1062-1068.
Teixeira, W., Maia, C., Carvalho, M., Rezende, F. (2015). Potencialidades do uso do biocarvão como condicionador de solo no Brasil. Rio de Janeiro: Embrapa Solos.
Van Loo, S., & Koppejan, J. (2008). The handbook of biomass combustion and cofiring. London: Earthscan.
Viotto, R. S., Maia, A. A., Yamaji, F. M., Morais, L. C. (2017). Thermogravimetric investigation of spent shiitake substrate to solid biofuel. Canadian Journal of Chemical Engineering, 96 (4), 845-854.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Caroline Araújo Marques; Diego Aleixo da Silva; Marcos de Jesus Fonseca de Apresentação; Gabriela Tami Nakashima; Fabio Minoru Yamaji
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
