Bioenergetic properties and a practical opening technology of the Brazil nutshell.

CNPQ, Blue Timber

A Castanha do Brasil é uma das principais exportações não madeireiras da Amazônia, com 85% da fruta composta por resíduos de sua colheita e descascamento disponíveis anualmente. As comunidades amazônicas que colhem as castanhas podem se beneficiar de seu uso sustentável. Este trabalho compreende três objetivos e etapas: (i) revisar as pesquisas e tecnologias atuais para o potencial sustentável dos resíduos da Castanha do Brasil, (ii) investigar o potencial energético da biomassa e do carvão vegetal do mesocarpo fresco e degradado da casca da castanha do Brasil (CCB) e (iii) projetar e produzir um dispositivo capaz de retirar a Castanha do Brasil do fruto com facilidade. Os resíduos da Castanha do Brasil são adequados para conversão em muitos bioprodutos e biocombustíveis. No entanto, a carbonização é aplicada hoje em dia. O método atual de carbonização de resíduos de CCB deixa grande parte do resíduo parcialmente carbonizado, o que diminui o valor de mercado. Esse resultado indesejado ocorre principalmente porque a forma dos resíduos prejudica a carbonização. Como a Casca da Castanha do Brasil possui notáveis propriedades físicas e resistência, é difícil cortá-la em um formato adequado para a carbonização tradicional. Portanto, foi desenvolvido um dispositivo para o corte rápido, seguro e eficiente da CCB para posterior carbonização sem prejudicar as castanhas comestíveis. O dispositivo em si é basicamente uma modificação para o Mitre Saw Vonder Sev857 para segurar e abrir castanhas-do-Pará. O dispositivo foi capaz de cortar as conchas em tamanhos iguais. Amostras frescas de mesocarpo CCB apresentaram poder calorífico líquido de 4.797 kcal/kg e densidade básica de 1 g/cm3, enquanto amostras degradadas de mesocarpo CCB apresentaram poder calorífico líquido de 4.600 kcal/kg e densidade básica de 0,84 g/cm3. A análise termogravimétrica indicou que as amostras de mesocarpo de CCB frescas e degradadas são adequadas para carbonização e possuem potencial energético, mas seu comportamento térmico diferiu. O carvão produzido a T = 400°C a partir de CCB degradado apresentou 43,2% de matéria volátil, 3,5% de cinzas e 53,3% de carbono fixo, enquanto as amostras frescas apresentaram 18,63% de matéria volátil, 1,23% de cinzas e 80,14% de carbono fixo. Concluiu-se que a degradação do solo da floresta diminui o potencial bioenergético das cascas da Castanha-do-Brasil, principalmente por alterar sua composição química.

Brazil Nut is one of the main non-timber exports from the Amazon, with 85% of the fruit consisting of residues from its harvest and debarking yearly available. The Amazon communities that harvest the nuts could benefit from its sustainable use. This work comprises three aims and stages: (i) to review current research and technologies for the sustainable potential of Brazil Nut residues, (ii) to evaluate the energy potential of biomass and charcoal from both fresh and degraded Brazil Nutshell (BNS) mesocarp and (iii) to design and produce a device capable of removing the Brazil Nuts from the fruit easily. Brazil Nut residues are suitable for conversion into many bioproducts and biofuels. However, carbonization is applied nowadays, where the current applied method leaves a lot of residues partially carbonized, which decreases BNS market value. This undesired result is mainly because the shape of residues harms carbonization. Since BNS has remarkable physical properties and strength, cutting them into a suitable shape for traditional carbonization is difficult. Therefore, a device has been designed for a quick, safe, and efficient cutting of the BNS for later carbonization without harming the edible nuts. The device is basically a modification of the Miter Saw Vonder Sev857 to hold and cut open Brazil nuts. The device was able to cut the shells into equal halves. Fresh BNS mesocarp samples presented a net calorific value of 4,797 kcal/kg and basic density of 1 g/cm3, while degraded BNS mesocarp samples showed a net calorific value of 4,600 kcal/kg and basic density of 0.84 g/cm3. Thermogravimetric analysis indicated that fresh and degraded BNS mesocarp samples are suitable for carbonization and have energy potential, but their thermal behavior differed. The charcoal produced at T = 400 °C from degraded BNS showed 43.2% of volatile matter, 3.5% of ash, and 53.3% of fixed carbon, while fresh samples showed 18.63% of volatile matter, 1.23% of ash, and 80.14% of fixed carbon. It was concluded that degradation in the forest floor decreases the bioenergy potential of Brazil nut shells, especially by altering their chemistry.