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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°125 - NOVEMBRO DE 2010

Briquetes

Briquete de resduos agroflorestais da amaznia

A Amazônia já perdeu 17% de sua cobertura original e 83% do índice de desmatamento nos últimos 15 anos. Isso é influenciado pelas duas grandes commodities da Região: carne e soja. Se aumentarem os preços, ocorre uma proporção direta em relação ao desmatamento, pois mais áreas são necessárias. Não há interesse em pesquisar a otimização de solo para tais capitais, pois é credo que a devastação florestal é mais econômica. Outro agravante é o setor madeireiro ilegal por ausência do poder público sob as áreas extensas da Amazônia. Somente o sul do Amazonas já perdeu 2 milhões de hectares de floresta. A partir de Humaitá, a pecuária avança rumo à Apuí, seguindo o traçado da Transamazônica. A soja segue para renovar as pastagens degradadas O Estado do Amazonas possui um total estimado em 6,3 x 109 m3 de madeira comercializável dentro de aproximadamente 14,8 x 109 m3 de biomassa. Esta riqueza sofre com as ações antrópicas como desmatamento, queimadas e uso indiscriminado de poucas espécies e sem total conhecimento do que está sendo destruído ao redor. Os principais fins da madeira amazônica no Estado são serrarias e carvoarias ao longo de estradas e em comunidades. A conversão da lenha em carvão vegetal através da pirólise atinge o máximo de rendimento de 40%. Uma das alternativas para minimizar o consumo de madeira para lenha ou carvão é a briquetagem a partir de resíduos madeireiros e agroflorestais.

Uma média de consumo que mostra a importância de continuarem as pesquisas em substituição ao carvão vegetal é: para produzir uma tonelada de ferro-gusa são necessários 875Kg de carvão vegetal, que para ser produzido demanda mínima de 2.600Kg de madeira seca, que em termos médios tem densidade de 360Kg/m3 e, se esta for retirada de mata nativa leva 600m2. Uma cooperativa do Amazonas consegue gerar durante produção máxima até 200 toneladas/mês de resíduo viável para briquetagem. A logística de coleta deste recurso para a briquetagem precisa de mais estudos para que seja efetuada de forma otimizada e garanta dois benefícios ambientais: resíduos deixam de ter descarte aleatório e a floresta permanece preserva. Estudos indicam que cada hectare de floresta primária da Amazônia está acumulando de 0,6 e 1,0 toneladas de biomassa por ano, o que indica que cada hectare absorve 1,6 a 2,8 toneladas de dióxido de carbono da atmosfera.

A biomassa por si só é um combustível com potencial latente de uso por ser renovável, ter baixos teores de cinza e enxofre, pode favorecer a empregabilidade de mão-de-obra não qualificada, dentre outras vantagens. No Brasil, alguns estudos apontam novos materiais para este fim em substituição às espécies madeireiras pressionadas ao longo de décadas.

Frutos de palmáceas representam um grande campo de investigação científica. Das 06 espécies estudadas em comparação com o eucalipto, as variações não foram significativas em geral ao ponto de desqualificar qualquer espécie como não energética. Para regiões mais populosas do país, indústrias atuam como fontes geradoras de resíduos para conversão energética, como a papeleira, sucro - alcooleira e madeireira. Utilizando-se resíduos dos setores agrícola e madeireiro para determinar sua densidade energética, o resultado foi uma média de PCS de 4500 a 5000 Kcal kg-1.

Os briquetes podem ser feitos com resíduos madeireiros e agroflorestais, e seu fim pode abranger diversos usos conforme seu poder calorífico e sua proporção de aglutinante, o que está diretamente relacionado com a granulometria do carvão. A briquetagem é um mecanismo eficiente de aglomerar energia disponível em uma dada biomassa. Da compactação de qualquer resíduo ligno-celulósico o briquete gerado tem qualidade superior a qualquer espécie de lenha, com 02 a 05 vezes mais densidade energética. As características termofísicas típicas dos briquetes são: PCS = 19,2 MJ/Kg; Umidade = 12%; Carbono fixo = 14%; Voláteis = 84%; Cinzas = 2%; Densidade = 1200 Kg/m3. No comércio internacional, o briquete pode valer até quatro vezes mais que o carvão vegetal.

O uso de resíduos da Amazônia para melhorar a qualidade de vida, seja em nova fonte de renda e emprego, seja na redução de resíduos no ambiente, representa não apenas valores positivos já relatados, mas a oportunidade concreta de manter a floresta viva e capaz de ser usada sustentavelmente. A estrutura de custos de produção é dividida da seguinte maneira:

• MATERIA-PRIMA = 26%
• ENERGIA ELETRICA= 5%
• PESSOAL = 15%
• DESPESAS ADMINISTRATIVAS = 5%
• PEÇAS DE REPOSIÇÃO = 5%
• COMERCIALIZAÇÃO = 24%
• CUSTO COM FINANCIAMENTO = 20%

Assim, os objetivos desta pesquisa são identificar o potencial de uso através de caracterização tecnológica dos resíduos de uma cooperativa de frutos da Amazônia para extração de óleos, gerar produto briquete com os resíduos de maior volume e analisar quimicamente o produto gerado.

Os resíduos foram coletados, de acordo com a disponibilidade no momento da pesquisa, na cooperativa de beneficiamento de frutos de palmáceas da região para extração de óleo essenciais. Os resíduos foram separados por espécie e por tipo: casca, caroço e torta, esta última define a pasta residual proveniente do cozimento seguido do esmagamento da amêndoa para extração do óleo.

Cada matéria-prima trabalhada foi pesada, levada a uma determinada temperatura de acordo com sua composição orgânica, sujeita a pré-testes até que atingisse temperaturas satisfatórias para ser transformado finalmente em briquete.

A carbonização de cada matéria-prima foi feita em retorta com aquecimento elétrico, com capacidade de 20 litros em temperatura de 300ºC. Os gases voláteis foram condensados e o líquido pirolenhoso recolhido em balão para análise química imediata. Foram determinados os rendimentos em gases condensáveis e não condensáveis, relacionando-se a massa do respectivo produto com a massa de material pirolisado. O rendimento em gases incondensáveis foi obtido subtraindo-se de 100% o somatório dos rendimentos gravimétricos em carvão e em gases condensáveis. Cada resíduo carbonizado foi feito o processo de briquetagem, no qual o carvão triturado em moinho elétrico simples, misturado com aglutinante natural e prensado para formar briquetes tipo bolacha.

Para dar início ao processo de análise química foram utilizados os equipamentos:

a) Moinho – para triturar cerca de 100 gramas dos resíduos já carbonizadas;
b) Peneirador e Malhas de 0,149 mm; 0,074 mm; 0,84 mm; 0,53 mm - para separar o material disposto na malha 0,074 dos demais, utilizando-o para análise.

A análise química imediata do carvão seguiu a Norma NBR 8112/1983 a fim de determinar teores de materiais voláteis (%), de cinza (%), carbono fixo (%) e de umidade (%). A densidade básica da matéria-prima torta de açaí, torta de andiroba, casca de babaçu e caroço tucumã foi descrita pelo Método da Balança Hidrostática (Norma ABCP M14/70); e para o carvão, foi descrita pelo CETEC.

Pesquisa

A Agroindústria de Extração de Óleos de Manaquiri – Coopfitos da Amazônia faz extração de babaçu, tucumã, andiroba, açaí, patauá e castanha. A escolha das espécies foi baseada em dois fatores: existência na região que circunvizinha as comunidades e a agroindústria e valor no mercado. Com exceção do tucumã, todas as espécies trabalhadas são de comunidades inseridas na cooperativa. O rendimento médio é baixo, o que agrava a urgência de estruturar um fim sustentável aos resíduos. Segundo acompanhamento, a cada 50 Kg de fruto de babaçu, por exemplo, são retirados 2,600 kg de amêndoas e estas geram um rendimento médio de 40% de óleo, considerando um teor seco do fruto e seu tamanho apropriado para extração de óleo. De cada espécie, os principais resíduos são casca e torta.

A cooperativa compra de Manaus apenas o caroço, vendido a R$ 2,00 o saco de 50 kg, mesmo preço do babaçu. Já a andiroba é vendida a R$ 6,00 a lata.

A capacidade máxima de produção de óleo da cooperativa é de 60 kg/hora de babaçu, 50 kg/hora de andiroba e 40 kg/hora de tucumã. As espécies que são plantadas são açaí e andiroba, as demais são extraídas de áreas nativas.

As etapas que correspondem ao maior volume de resíduos são a pré-lavagem devido a lavagem de jatos d'água para remoção dos resíduos, a secagem ao sol que são levadas ao secador num período de 15 a 20 dias, durante a qual pode ocorrer apodrecimento de alguns frutos e o despolpe mecânico, no qual o fruto é partido para retirada da amêndoa e separação das cascas.

Na análise da agroindústria e seu processo, os resíduos gerados são casca e torta, ambos sem possibilidade de aproveitamento, da maneira que estão dispostos, mas com grande potencial de reutilização no próprio negócio. O processo escolhido de reaproveitamento é o de briquetagem, pelas seguintes considerações: é um novo processo na Região que pode gerar novas frentes de trabalho, renda, ampliar o mercado da agroindústria, investimento de retorno de curto a médio prazo e fácil transferência de tecnologia na fabricação de briquetes. O combustível adquirido apresenta-se mais denso, homogêneo, uniforme, com as características semelhantes ao carvão, com vantagens em termos de manuseio e estocagem.

Resíduos

O processo de pirólise da casca de babaçu e de tucumã foi a uma temperatura de 300°C e 400ºC, respectivamente, por ser considerado um material mais resistente se comparado à torta de andiroba que carbonizou a 150°C. A pré-carbonização ou torrefação é a fase endotérmica da pirólise, entre 250 e 300ºC. A densidade energética, ou seja, a energia por unidade de volume e os teores de carbono fixo aumentam com o aumento da temperatura e do tempo do processo de torrefação.

O produto final torrado apresenta qualidades ótimas para o fim proposto, como impermeabilidade, resistências mecânica e às pragas. O combustível possui baixas emissões de fumaça e pode ser estocado por longos períodos, o que o caracteriza como ótimo para usos domésticos e industriais. A torrefação apresenta vantagens quando comparada em termos de rendimento energético à carbonização, pois a biomassa torrada possui aproximadamente 80% da energia inicial e a carbonizada, apenas 50%.

Tal resultado indica que a torta, por suas características granulométricas, pode ser carbonizada ou não. A etapa de carbonização completa foi substituída pela torrefação, o que representa economia de tempo e custo orçamentários. Vale ressaltar que a briquetagem pode ser a partir de materiais in natura, ou seja, sem a obrigação apenas de finos de carvão vegetal.

O carvão vegetal obtido de qualquer madeira é passível de ser usado na forma pulverizada. O poder calorífico varia de 6.500 a 7.000kcal/kg e o teor de cinzas, de 1,0 a 3,5%. A partir deste estudo, busca-se criar também parâmetros para resíduos agroflorestais do Estado do Amazonas a fim de suprir carências energéticas locais e dar suporte para redução de impactos ambientais com o descarte irresponsável do inservível dentro de agronegócios.

Existe influência direta da temperatura sobre o rendimento dos produtos da carbonização. No caso da casca de babaçu, houve maior produção de gases em relação aos demais fatores por conta do tempo e da alta temperatura que ficou exposto. Com relação a media criada a partir da carbonização de 16 espécies madeireiras amazônicas, comparando as medias de rendimento sólido, ou seja, de carvão vegetal de resíduos e de madeiras, percebe-se superioridade dos resíduos açaí e andiroba sobre as madeiras.

Diante disso, em termos de rendimento de produto, o uso de resíduos agroindustriais selecionados apresenta resultados satisfatórios. Vale ressaltar que este estudo pode ter respostas ainda mais positivas se usar outros métodos de queima, como a torrefação.

O processo de briquetagem foi o convencional, com carbonização previa, moagem do carvão, aglutinação do mesmo com aglutinante natural e prensagem.

Os resultados encontrados de análise química imediata para açaí e tucumã, respectivamente 3,63% e 7,08% de umidade. Os valores de materiais voláteis foram para açaí de 22,45% e tucumã de 16,13%, cinzas para açaí foram 3,53% e para tucumã, 1,85% e carbono fixo foi de 74,02% e 82,02%, respectivamente para açaí e tucumã. A densidade verdadeira das amostras foi de 1,38 g/cm3 para açaí e 1,34g/cm3 para tucumã.

Viabilidade

O estudo dos benefícios da inserção do processo de briquetagem na agroindústria está em fase de elaboração e seguiu parâmetros de análise: custos técnicos e operacionais, valor agregado para logística de comercialização e benefícios ambientais.

Estudos confirmam as mesmas dificuldades vividas na Amazônia e encontradas na cooperativa em questão sobre os maiores ônus no processo de briquetagem:

Transporte dos resíduos (matéria-prima) até a fábrica, pois sua baixa massa específica aparente, logo, baixa densidade energética, aumenta o custo desta logística. Outro ônus levantado é a heterogeneidade da matéria-prima em termos de forma, teor de umidade e granulometria, o que demanda previamente uma padronização do material para garantir a homogeneidade e qualidade do produto. Nestes dois casos, as cooperativas do Amazonas apresentam em frente aos concorrentes, pois os resíduos já estão no pátio, restando apenas a transferência de tecnologia e investimento em equipamentos e qualificação de pessoal, o que já foi afirmado ser de fácil a média execução. Além disso, os resíduos provêm de um mesmo processo e espécies trabalhadas separadamente, o que facilita a organização do material para seguir na briquetagem.

O potencial dos resíduos das agroindústrias de extração de óleos essenciais de frutos palmáceos para geração de energia é endossado pelas vantagens elencadas diretamente no cenário amazônico:

• Reaproveitamento energético dos resíduos: o que seria descartado nos aterros terá um outro fim, aumentando a vida útil deste local;

• Energia revertida ao processo: o que agrega valor à energia gerada e, consequentemente, ao produto da comunidade;

• Criação de emprego e renda: capacitação profissional específica para operação da biomassa e da caldeira, além de outras frentes de trabalho;

• Diminuição da dependência aos combustíveis fósseis.

O panorama apresentado indica que cooperativas do Estado do Amazonas precisam ter organização e suporte técnico, político e econômico para gerar lucro e economia ambiental com sua produção principal e com os resíduos desta gerados. Há caminhos, mas deve existir planejamento para saber qual o melhor a ser adotado.

Autores: Marcela Amazonas Cavalcanti, Tecnóloga da Madeira, Mestre em Ciências Florestais e Ambientais, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA; Antônio de Azevedo Correa, Químico, Mestre, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA; Nelson Silva dos Santos, Técnico, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA.