O PROJETO DE APROVEITAMENTO DA BIOMASSA CAPIM ELEFANTE

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - uNISINOS

UNIDADE ACADÊMICA DE GRADUAÇÃO

cURSO DE EnGENHARIA ambiental

AGNES mITZI KICH

GRAZIELE ZANGALLI

SCHENIA AZEREDO SILVEIRA

VANESSA CALDAS

MEMORIAL DE CÁLCULO

PROJETO DE APROVEITAMENTO DA BIOMASSA CAPIM ELEFANTE

São Leopoldo

2016

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AGNES mITZI KICH

GRAZIELE ZANGALLI

SCHENIA AZEREDO SILVEIRA

VANESSA CALDAS

MEMORIAL DE CÁLCULO

PROJETO DE APROVEITAMENTO DA BIOMASSA CAPIM ELEFANTE

Trabalho apresentado pela disciplina de Geração e Aproveitamento de Biomassa, pelo Curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS, sob orientação do prof. Gabriel Faé.

São Leopoldo

2016

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        3

2   CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA        4

2.1 Balanço de Energia        5

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES        19

3.1 Balanço de Energia        19

3.2 Análises Térmicas        20

3.1.1 Análise Termogravimétrica - TGA        20

3.1.2 Análise Térmica Diferencial - DTA        21

4 CONCLUSão        22

REFERÊNCIAS        23

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1 INTRODUÇÃO

As exigências ambientais têm aumentado e impondo a necessidade de otimização dos processos industriais. Uma das principais questões ambientais enfrentadas pelas indústrias refere-se à eficiência energética, impulsionando o desenvolvimento tecnológico na busca por fontes alternativas de energia.  Com o iminente colapso dos combustíveis fósseis na atualidade, as fontes alternativas tornam-se soluções práticas e eficientes na incorporação da matriz energética. (PROTÁSIO et al. 2011).

Uma das fontes alternativas é a uso de biomassa, cuja obtenção pode ser realizada por meio de culturas energéticas ou resíduos lignocelulósicosprovenientes de atividades agroflorestais, onde oferece a vantagem de destinar adequadamente materiais potenciais poluidores do meio ambiente. (BRAND, 2010).

        O capim elefante é uma gramínea originada da África que apresenta rápido crescimento e alta produção de biomassa vegetal, demonstrando alto potencial para uso como fonte alternativa de energia. (NAKANISHI, 2013).

        Existem métodos de tratamentos térmicos da biomassa para melhorar sua qualidade e comercialização, sendo os mais conhecidos a torrefação e a carbonização, os quais resultam em aumento da densidade energética e diminuição da umidade. A torrefação consiste em tratar termicamente a biomassa entre 225 e 300 ºC em atmosfera inerte ou não oxidante principalmente para que ocorra a degradação das hemiceluloses, responsáveis, em grande parte, pela absorção de água pela mesma. (RODRUIGUES, 2009).          

Tendo em vista o que foi abordado, o presente memorial de cálculo visa apresentar cada etapa do processo de aproveitamento da planta capim elefante como biomassa para a geração dos gases quentes com foco energético.

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2   CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA

O PennisetumpurpureumSchum, mais comumente conhecido como Capim Elefante, é originário do continente africano e foi introduzido no Brasil no ano de 1920. O capim elefante é uma gramínea perene, com crescimento rápido, ereto e cespitoso, alcançando entre 3 e 5 metros de altura. A planta apresenta relativa resistência a seca ou solo úmido e a cortes repetitivos, e possui também alta eficiência na fixação do gás carbônico atmosférico. Além disso, exibe boas propriedades para o uso energético, como baixo teor de cinzas e altos teores de carbono e hidrogênio.  (PONTES, 2013).

        A caracterização da biomassa para conhecermos sua composição e propriedades foi o primeiro procedimento realizado no processo do aproveitamento energético. Sendo assim, foram efetuados medições de umidade e poder calorífico. Com os resultados obtidos, partimos para o cálculo da análise elementar em base como recebida e rendimento, assim obteve-se as primeiras características do material. Os valores estão descritos na tabela 1 abaixo:

Tabela 1 – Caracterização do Capim Elefante.

Parâmetros	Valores
Umidade (%)	4,6
Rendimento (%)	31,97
Poder Calorífico sem torrefação (MJ/kg)	17,7
Poder Calorífico com torrefação (MJ/kg)	20,4
Carbono (%)	39,4
Hidrogênio (%)	4,77
Nitrogênio (%)	1,43
Enxofre (%)	3,34
Oxigênio (%)	42,55
Cinza (%)	3,91

Fonte: Elaborado pelas autoras.

Com as informações adquiridas, passamos para a próxima etapa do processo: o balanço de energia a partir do problema proposto (Figura 1).

Figura 1 – Fluxograma do projeto proposto.

[pic 1]

Fonte: Elaborado pelo professor, 2016.

2.1 Balanço de Energia

Iniciamos o balanço de energia, determinando o balanço de massa no combustível com auxílio das informações contidas na tabela 2 a seguir: