Propriedades de pellets: biomassas, aditivos e tratamento térmico | Properties of pellets: biomass, additives and heat treatment

O desenvolvimento da produção de pellets no Brasil é promissor devido ao crescente consumo mundial de pellets. Contudo, há poucos estudos sobre peletização no país. O Artigo I teve como objetivo avaliar as propriedades da matéria-prima e de pellets produzidos com diferentes biomassas brasileiras. Foram utilizadas biomassas florestais (madeira, casca e ponteira de eucalipto e madeira de Pinus) e agrícolas (resíduos de algodoeiro, bagaço de cana-de-açúcar, capim-elefante e palha de arroz). Determinaram- se propriedades físicas, mecânicas e químicas das diferentes biomassas e dos pellets produzidos, os quais foram classificados segundo normas de comercialização europeias. Dentre as biomassas florestais, os pellets de madeira de Pinus destacaram-se em relação aos demais, devido ao maior poder calorífico útil e menor teor de cinzas. Dentre as biomassas agrícolas, o bagaço apresentou as propriedades mais favoráveis para a produção de pellets. O Artigo II objetivou avaliar a influência da adição de lignina kraft nas propriedades de pellets de eucalipto. A matéria-prima utilizada para produção de pellets foi madeira com casca de um clone de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, além de 10 % de resíduos da colheita do eucalipto. Excluindo-se a testemunha (0% de lignina), adicionaram-se 1, 2, 3, e 5% de lignina kraft, em relação à massa seca da matéria-prima. A adição de lignina kraft em pellets de eucalipto contribuiu para a melhoria das propriedades físicas e mecânicas, no que se diz respeito à densidade, durabilidade mecânica, teor de finos e dureza. Conclui-se que a adição de lignina para produção de pellets é viável tecnicamente, desde que sejam utilizadas ligninas com menores teores de cinzas e umidade. O Artigo III teve como objetivo avaliar as propriedades de pellets de bagaço de cana-de-açúcar torrificados. As temperaturas utilizadas na torrefação dos pellets foram de 180, 210, 240, 270 e 290°C, por 15 minutos, em atmosfera com quantidade limitada de oxigênio. A torrefação resultou em pellets com menores densidades aparente e a granel, além de menor durabilidade mecânica, menor dureza e maior percentagem de finos, porém os valores médios são compatíveis com as exigências das normas europeias de comercialização. Devido à perda de oxigênio e hidrogênio e aumento no teor de carbono dos pellets torrificados a partir da temperatura de 240 oC, observou-se aumento no poder calorífico superior. Os maiores valores de densidades energéticas foram observados nos pellets torrificados nas temperaturas de 180, 210 e 270oC, em média, 12,6% maior que a testemunha. Dentre as temperaturas de torrefação avaliadas neste estudo, os pellets torrificados em 270°C foram os que apresentaram o melhor potencial. De modo geral, concluiu-se que a produção de pellets é tecnicamente viável, com diversas biomassas encontradas no Brasil. A adição de lignina kraft e/ou torrefação podem ser alternativas para melhoria das propriedades dos pellets, além da adequação às normas de comercialização europeias.

The development of pellets production in Brazil is promising due to the increasing global consumption of pellets. However, there are few studies on pelletizing in the country. Article I aimed to evaluate properties of raw material and pellets produced with different Brazilian biomass. There were used forest biomass (wood, bark and branch of eucalyptus and pine wood) and agricultural biomass (cotton waste, sugar cane bagasse, elephant grass and rice straw). Physical, mechanical and chemical properties of different biomass and pellets were determined. The pellets were classified according to European marketing standards. Among the forest biomass, the pine wood pellets stood out compared to the others due to the higher net calorific value and lower ash content. Among the agricultural biomass, sugar cane bagasse presented the most favorable properties for pellets production. Article II aimed to evaluate the influence of the kraft lignin addition in Eucalyptus pellets properties. The raw material used was wood with bark of a Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla clone, and 10% eucalyptus harvest waste. Besides the control (0% lignin), there were added 1, 2, 3, and 5% kraft lignin on a dry mass of raw material. The addition of kraft lignin contributed to improving the physical and mechanical pellets properties, as regards the bulk density, mechanical durability, hardness and fines content. We conclude that the addition of lignin pellets for production is technically feasible, provided they are used lignins with lower ash content and moisture. Article III aimed to evaluate the properties of torrefied sugar cane bagasse pellets. The temperatures used in the pellets torrefaction were 180, 210, 240, 270 and 290°C for 15 minutes. Torrefaction resulted in pellets with lower density, lower mechanical durability, lower hardness and a higher percentage of fines, but the average values are compatible with the requirements of European marketing standards. Due to loss of oxygen and hydrogen and increase the carbon content of the torrefied pellets, there was an increase in the gross calorific value from the torrefaction temperature of 240°C. Higher energy densities were observed in torrefied pellets at temperatures of 180, 210 and 270°C, on average, 12.6% higher than the control. Among the torrefaction temperatures evaluated in this study, the torrefied pellets in 270°C showed the best potential. In general, it was found that the production of pellets is technically feasible with biomass found in Brazil. The addition of kraft lignin and / or torrefaction can be alternatives for improving the properties of pellets, as well as compliance to European marketing standards.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior