Potencial energético dos resíduos da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.) para produção de carvão ativado
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12698Palavras-chave:
Castanha do Brasil; Biomassa residual; Propriedades energéticas; Carvão ativado; Adsorção.Resumo
Para escolher o processo mais eficiente de geração de energia é necessário conhecer as propriedades químicas e térmicas da biomassa. As cascas e os ouriços da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.), geralmente tratados como resíduos, têm despertado interesse de pesquisadores do setor energético devido as suas propriedades carburantes. Este trabalho visa avaliar as propriedades energéticas das cascas da semente e dos ouriços da castanha do Brasil para utilizá-los na produção de adsorventes. Os ensaios físico-químicos e térmicos das biomassas foram investigados pelas técnicas de Análise Imediata (umidade, cinzas, voláteis e carbono fixo), Análise Elementar, Poder Calorífico Superior (PCS), Poder Calorífico Inferior (PCI) e Termogravimetria (TG/DTG). Os adsorventes, CA-1 (cascas) e CA-2 (ouriço), foram produzidos por ativação química com ZnCl2 seguida de carbonização à 500ºC por 90 min. Os resultados da caracterização para as biomassas mostraram umidade entre 8-9%, cinzas abaixo de 2,8%, elevados teores de voláteis (85%), PCI e PCS próximos, na faixa entre 15-17 MJ/kg. O rendimento do processo de obtenção dos carvões ativados (~74%) foram superiores a literatura. A avaliação dos adsorventes quanto ao processo de adsorção do azul de metileno mostrou-se eficiente, sendo que o carvão ativado produzido das cascas apresentou uma maior capacidade adsortiva quando comparado ao adsorvente produzido a partir dos ouriços. Por fim, as biomassas demonstraram um bom potencial energético e como uma alternativa ao carvão ativado comercial, promovendo o aproveitamento dos resíduos e contribuindo como uma possível solução na busca por materiais precursores de baixo custo para a produção de adsorventes.
Referências
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.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2021 Cristiane Daliassi Ramos de Souza; Kleyner de Carvalho da Silva
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
