Torrefação de blendas de madeira de construção e resíduos lignocelulósicos para uso energético

Abstract

A matriz energética está em fase de transição. Assim, a pesquisa por novas fontes renováveis tende a crescer. A construção civil é uma das áreas mais importantes para o desenvolvimento econômico e social. A indústria da construção consome 25% de toda a madeira, um elemento essencial utilizado em diferentes formas e etapas na edificação. Contudo, a construção é uma geradora de resíduos. No Brasil estima-se que 98% do resíduo de construção civil (RCC) poderiam ser reciclados. No entanto, apenas 21% têm um destino final correto; 15% de todo resíduo de construção é resíduo de madeira, uma biomassa nobre que tem um potencial para uso energético. A biomassa lignocelulósica é considerada como um biocombustível neutro em emissões de carbono. Diante do desperdício desse recurso abundante, surgiu o interesse de aproveitá-lo para transformar em um novo produto ou processo. A biomassa apresenta algumas limitações para uso energético; possui alto teor de umidade, baixo poder calorífico, baixa densidade entre outras barreiras. Além das limitações da biomassa, os resíduos de madeira da construção contêm entre 1 a 2% de materiais não lenhosos, elementos que aumentam o teor de cinzas no processo de combustão, que pode causar corrosão e escória nas máquinas, e reduz sua vida útil e a eficiência. A madeira de Pinus do RCC tem um teor de cinzas de 1,48% - relativamente maior que a madeira de Pinus in natura, que apresenta média de 0,46%.Nos últimos anos, pesquisas relacionadas ao processo de torrefação cresceram exponencialmente. A aplicação desse tratamento busca o aprimoramento energético da biomassa , transformando-a em um biocombustível sólido como alternativa para substituição parcial ou completa do carvão mineral. O presente trabalho foi desenvolvido com metodologias estatísticas como o planejamento experimental e a superfície de resposta (RSM) para a otimização do processo de torrefação e do produto final. Para aproveitar o resíduo e suprir a demanda, a formação de blendas é uma possível solução. Utilizou- se o RSM com o delineamento composto central e analisou-se os resultados experimentais mediante a análise de variância e análise dos gráficos de superfície e contorno de resposta das interações dos fatores temperatura, tempo e proporção de blenda. Com os gráficos da superfície de resposta obtida a partir de dados experimentais vê-se que há evidência de que o rendimento gravimétrico e energético diminui conforme a severidade do processo de torrefação; com a temperatura severa do processo e uma maior proporção de madeira de RCC contribui significamente para o aumento do teor de cinzas. Os resultados obtidos mostram que os melhores parâmetros para o processo de torrefação e com máximo de aproveitamento desse resíduo foi com temperatura de 220◦𝐶, um tempo de residência de 44,05min uma blenda com 69,6% de resíduo de madeira de construção civil e 30,4% de madeira de eucalipto. A Blenda ótima obteve rendimento gravimétrico de 96,37%, energético de 98,09% e menor teor de cinzas (1,38%). Nos próximos trabalhos deve ser investigado o impacto ambiental causado pelos gases emitidos durante a combustão da blenda otimizada, e os gases emitidos no aterro sanitário devido ao aterramento do resíduo de madeira. Caso a blenda seja enquadrada como fonte renovável, e a combustão tiver impacto ambiental igual ou menor com relação ao aterramento, é interessante a compactação do produto. O Brasil possui condições vantajosas e tem capacidade de aproveitar uma diversidade de resíduos para fins energéticos, sem sobrecarregar as florestas energéticas e comprometer o fornecimento de madeira nas indústrias de construção civil, moveleira, de papel, entre outros setores.