Avaliação de black pellets de capim elefante BRS Capiaçu e lodo flotado proveniente de agroindústria

Abstract

Resumo: O uso de biomassas para fins energéticos se tornou uma importante fonte estratégica de energia renovável, considerada como uma fonte alternativa e promissora ao uso de combustíveis fósseis. A biomassa vegetal como o capim elefante BRS Capiaçu vem se destacando neste cenário, em função da alta produtividade de biomassa rica em fibras e lignina. Resíduos industriais, como o lodo de efluente, podem ser combinados a essa biomassa para produção de pellets, usados como biocombustível sólido nos processos industriais. O processo de peletização e tecnologias de aperfeiçoamento energético, como a torrefação, para criação de black pellets, aumentam a densidade e o potencial energético desses pellets. Deste modo, o objetivo do presente trabalho foi avaliar as características físico-química e energética de pellets de capim elefante BRS Capiaçu com lodo flotado de efluente agroindustrial. Foram produzidos e analisados pellets com as seguintes composições: 100% Capim BRS Capiaçu (TC),100% lodo flotado (TL), 100% lodo flotado orgânico (TLO), 80% C e 20%LF (TCL20), 80% C e 20% TLO (TCLO20), 60% C e 40% TL (TCL40), 40% C e 60% TL (TCL60) e 20% C e 80% TL (TCL80). Os pellets que apresentaram melhores característica foram submetidos ao processo de torrefação. Os pellets passaram por caracterização de análise imediata, densidade aparente, densidade a granel e energética, teor de finos, durabilidade mecânica, poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI). Observou-se que os pellets de TC, apresentaram elevado teor de carbono fixo (19,35%), e cinzas relativamente baixa (6,47%), o que resultou em PCS elevado de 18,33 MJ.kg-1. Os pellets de lodo flotado, apresentaram elevado PCS 24,27 MJ.kg-1, e ao incorporar lodo ao capim o PCS dos pellets elevaram-se proporcionalmente, visto em TCL20 18,23 MJ.kg-1 e TCL80 22,32 MJ.kg-1. Os pellets de TLO, apresentaram a melhor durabilidade mecânica 98,05%, e teor de finos de 0,17%, em TCLO20 e TCL80 as condições de compactação da biomassa não favoreceu a agregação de partículas nestes pellets, uma vez que, o teor de finos foi de 1,55% para TCLO20 e 6,67% para TCL80. A torrefação proporcionou um aumento de teor de carbono fixo nos pellets, reduzindo o teor de voláteis, o que consequentemente aumentou o PCS, entretanto produziu pellets com elevado teor de cinzas, principalmente na temperatura de 300°C. De modo geral, os pellets apresentaram características promissoras para sua utilização como biocombustíveis sólidos

Abstract: The use of biomass for energy purposes has become an important strategic source of renewable energy, regarded as an alternative and promising option to fossil fuels. Plant biomass such as BRS Capiaçu elephant grass has stood out in this context due to its high yield and richness in fibers and lignin. Industrial residues, such as effluent sludge, can be combined with this biomass to produce pellets used as solid biofuels in industrial processes. The pelletization process and energy enhancement technologies, such as torrefaction for the production of black pellets, increase the density and energy potential of these pellets. The aim of this study was therefore to assess the physico-chemical and energy characteristics of BRS Capiaçu elephant grass pellets with agro-industrial effluent sludge. Pellets with the following compositions will be produced and analyzed: 100% BRS Capiaçu grass (TC), 100% flocculated sludge (TL), 100% organic flocculated sludge (TLO), 80% C and 20% LF (TCL20), 80% C and 20% TLO (TCLO20), 60% C and 40% TL (TCL40), 40% C and 60% TL (TCL60) and 20% C and 80% TL (TCL80). The pellets with the best characteristics were submitted to the roasting process. The pellets were characterized by immediate analysis, apparent density, bulk and energy density, fines content, mechanical durability, higher calorific value (HHV) and lower calorific value (LHV). It was observed that the TC pellets had a high fixed carbon content (19.35%) and relatively low ash (6.47%), which resulted in a high PCS of 18.33 MJ.kg-1. The floated sludge pellets had a high PCS of 24.27 MJ.kg-1, and when sludge was incorporated into the grass, the PCS of the pellets rose proportionally, as seen in TCL20 18.23 MJ.kg-1 and TCL80 22.32 MJ.kg-1. The TLO pellets had the best mechanical durability at 98.05% and a fines content of 0.17%. In TCLO20 and TCL80, the biomass compaction conditions did not favor particle aggregation in these pellets, since the fines content was 1.55% for TCLO20 and 6.67% for TCL80. Roasting increased the fixed carbon content of the pellets, reducing the volatile content, which consequently increased the HHV, while producing pellets with a high ash content, especially at 300°C. Overall, the pellets showed promising characteristics for use as solid biofuels