ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA E DA UMIDADE NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE BRIQUETES DE...

7/28/2019 ESTUDO DA INFLUNCIA DA GRANULOMETRIA E DA UMIDADE NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE BRIQUETES DE

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CARLOS HENRIQUE DA SILVA

ESTUDO DA INFLUNCIA DA

GRANULOMETRIA E DA UMIDADE NAS

PROPRIEDADES MECNICAS DE

BRIQUETES DE SERRAGEM DE Eucalyptus

sppPARA UTILIZAO EMGASEIFICADOR

Lavras - MG

2011


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ESTUDO DA INFLUNCIA DA GRANULOMETRIA E DA

UMIDADE NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE BRIQUETES

DE SERRAGEM DE EucalyptussppPARA UTILIZAO EMGASEIFICADOR

.

Trabalho de concluso de cursoapresentado Universidade Federal deLavras como parte das exigncias docurso de Ps-Graduao Lato Sensu emFormas Alternativas de Energia, para aobteno do ttulo de Especializao.

Orientadora

Dra. Luciana Barbosa de Abreu

LAVRAS - MG

2011


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ESTUDO DA INFLUNCIA DA GRANULOMETRIA E DAUMIDADE NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE BRIQUETES DE

SERRAGEM DE Eucalyptusspp PARA UTILIZAO EMGASEIFICADOR

Trabalho de concluso de cursoapresentado Universidade Federal deLavras como parte das exigncias docurso de Ps-Graduao Lato Sensu emFormas Alternativas de Energia, para aobteno do ttulo de Especializao.

APROVADO em ____ de ____________ de 2011

Dra. Luciana Barbosa de AbreuOrientadora

LAVRAS MG2011


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DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos meus pais,

esposa e filhas.


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AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus.

Universidade Federal de Lavras (UFLA) e ao Departamento de

Engenharia Agrcola (DEG), pela oferta do curso de Especializao em Formas

Alternativas de Energia.

Ao Professor Gilmar Tavares e a todos os Professores e Tcnico-

Administrativos, que se dedicaram realizao do curso.

Administrao da UFLA, pela concesso da bolsa de estudos.

Ao Professor Lourival Marin Mendes, chefe do Departamento deCincias Florestais, pelo apoio nos momentos necessrios.

Ao Professor Paulo Fernando Trugilho, pela disponibilizao do

Laboratrio de Energia da Biomassa do Departamento de Cincias Florestais

(DCF) da UFLA para a realizao de testes.

Ao colega Marcio Nogueira pela disponibilizao do Laboratrio de

Nutrio Animal do Departamento de Zootecnia (DZO) da UFLA, para a

realizao de testes.

Professora Luciana, sou especialmente grato, pelos ensinamentos,orientaes, dedicao e pacincia.

Ao Professor Edson Rubens da Silva Leite, pela orientao e ajuda

constante.

Aos professores, alunos e tcnicos do Departamento de Cincias

Florestais, que estiveram sempre solcitos em me auxiliar na realizao do

experimento.

Enfim, agradeo a todos que contriburam direta ou indiretamente para a

realizao deste trabalho.


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RESUMO

O aumento populacional e o crescimento da economia das naesprovocam uma mudana no padro de vida da populao e, consequentemente,um maior consumo de energia. A busca por formas alternativas de energia se faznecessria em detrimento ao uso indiscriminado dos recursos naturais. Abiomassa apresenta caractersticas para a produo de energia, principalmente osindesejveis resduos provenientes dos processos de desdobro de madeira. Umadas dificuldades de aproveitamento de resduos a baixa densidade do material.A briquetagem uma soluo vivel. Neste trabalho foram realizados testes emserragem de Eucalyptus spp para avaliar a influncia da granulometria e daumidade nas propriedades fsicas dos briquetes e, ainda uma avaliao quanto apossibilidade de se usar briquetes em gaseificadores. Observou-se, ao final, umasensvel melhoria nas propriedades do resduo-serragem aps a compactao, oque o torna aplicvel, tambm, para uso em gaseificadores.

Palavras-chave: Briquetes. Resduos. Serragem. Eucalyptus. EnergiaAlternativa. Gaseificador.


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LISTA DE GRFICOS

Grfico 1 Previso do crescimento demogrfico.............................................14

Grfico 2 Previso do consumo final de energia no Brasil.............................15

Grfico 3 Resduos de Serraia.........................................................................21

Grfico 4 Histrico da rea de plantios de Eucalyptus no Brasil....................23


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LISTA DE QUADROS

Quadro 1 Proposta de manejo de dois desbastes.............................................22

Quadro 2 Influncia da granulometria do combustvel na composio

dos gases.........................................................................................26

Quadro 3 Influncia da umidade do combustvel na composio do

gs...................................................................................................27

Quadro 4 Nmero de briquetes em suas devidas granulometrias e

umidades.........................................................................................32

Quadro 5 Densidade a granel da serragem......................................................38Quadro 6 Dimenses e densidade (DB) bsica dos briquetes.........................39

Quadro 7 Teores de carbono fixo (TCF), de materiais volteis (TMV),

de cinzas (TCZ) e poder calorfico, encontrados por

Paula, 2010.....................................................................................40

Quadro 8 Anlise qumica imediata e poder calorfico superior do

resduo-serragem............................................................................40

Quadro 9 Densidade a granel e compacta do material sobre 6 e 10%

de umidade......................................................................................41Quadro 10 Resumo da anlise de varincia dos dados referentes s

propriedades avaliadas....................................................................42


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Briquetadeira para laboratrio...........................................................32

Figura 2 Fotos dos briquetes............................................................................33

Figura 3 Calormetro PARR 1261 Isoperibol..................................................34

Figura 4 Equipamentos utilizados...................................................................35

Figura 5 Esquema da posio de aplicao da fora de compresso...............36

Figura 6 Teste de comparao mltipla realizado para o fator

granulometria dentro de cada nvel do fator umidade para

as variveis MOE (A), Fora mxima (B) e Compressodiametral (C).....................................................................................43

Figura 7 Teste de comparao mltipla para o fator umidade (A),

granulometria (B) e para a densidade aparente e densidade

energtica (C)...................................................................................45


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LISTA DE SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

ABIMCI Associao Brasileira da Indstria de Madeira Processada

Mecanicamente

ABRAF Associao Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas

ANP Agencia Nacional do Petrleo

CEMIG Companhia Energtica de Minas Gerais

EPA Environmental Protection Agency

IBGE Instituto Brasileira de Geografia e EstatsticaIEA International Energy Agency - Agncia Internacional de Energia

MME Ministrio das Minas e Energia

NBR Norma Brasileira

SBS Sociedade Brasileira de Silvicultura


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SUMRIO

1 INTRODUO............................................................. 12

2 REFERENCIAL TERICO........................................ 13

2.1 Crescimento populacional.............................................. 13

2.2 Crescimento econmico x consumo de energia............ 14

2.3 Reservas de petrleo....................................................... 15

2.4 Combustveis fsseis e mudanas climticas................ 16

2.5 Mudana de paradigmas................................................ 17

2.6 Resduos industriais........................................................ 182.7 Gerenciamento de resduos............................................ 19

2.8 Gerenciamento de resduos de serraria........................ 19

2.9 Potencial de gerao de serragem................................. 20

2.10 Uso da serragem para fabricao de briquetes............ 24

2.11 Uso de briquetes de serragem em gaseificadores......... 25

2.12 Conceitos e definies..................................................... 27

2.12.1 Massa especfica ou densidade bsica........................... 27

2.12.2 Poder calorfico............................................................... 28

2.12.3 Densidade energtica...................................................... 28

2.12.4 Anlise qumica imediata............................................... 29

2.12.4.1 Teor de carbono fixo........................................................ 29

2.12.4.2 Teor de materiais volteis............................................... 29

2.12.4.3 Teor de cinzas................................................................... 29

3 MATERIAL E MTODOS............................................ 31

3.1 Material utilizado............................................................ 31

3.2 Densidade a granel........................................................... 31

3.3 Fabricao dos briquetes............................................... 323.4 Poder calorfico................................................................ 33

3.4.1 Densidade energtica....................................................... 34


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3.4.2 Anlise qumica imediata................................................ 34

3.4.2.1 Umidade de equilbrio da amostra................................. 343.4.2.2 Teor de materiais volteis............................................... 35

3.4.2.3 Teor de cinzas................................................................... 36

3.4.2.4 Teor de carbono fixo......................................................... 36

3.5 Resistncia trao......................................................... 36

4 RESULTADOS E DISCUSSO..................................... 38

5 CONCLUSES................................................................ 47

6 CONSIDERAES FINAIS.......................................... 48

REFERNCIAS............................................................... 49


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1 INTRODUO

Entre os muitos problemas ambientais enfrentados pela humanidade

esto as formas de gerao e de uso de energia. O uso de combustveis fsseis

o grande causador do efeito estufa e, consequentemente, do aquecimento global.

As consequncias vm em forma de enchentes, secas, tempestades violentas e

ondas de calor. A busca e, principalmente, o aperfeioamento das formas de

energias alternativas necessria, uma vez que, alm dos impactos ambientais

causados pela queima dos derivados de petrleo e do carvo mineral, estes so

recursos no renovveis e podem se esgotar algum dia. A utilizao de resduosindustriais para a gerao de energia uma opo para diminuir os problemas

relacionados ao gerenciamento de resduos e forte presso sobre recursos

naturais, como as florestas e o solo.

Durante o processo de desdobro da madeira, so geradas grandes

quantidades de resduos. A produo de madeira serrada deEucalyptus, prevista

para 2020 da ordem de 32,0 milhes de metro cbicos (ABIMCI, 2007). O

rendimento nas serrarias brasileiras dificilmente ultrapassa os 50%, ou seja,

metade da matria prima madeira pode no ser aproveitada na sua forma maisusual. Se no forem aproveitados de forma alternativa, os resduos de serraria se

tornam um srio problema e geram um passivo ambiental de grande vulto.

A pretenso desde trabalho foi apresentar a briquetagem como uma

opo de aproveitamento da serragem de madeira de Eucalyptus spp para a

produo de energia em gaseificadores. Para tanto foram fabricados briquetes,

em laboratrio, e avaliados alguns parmetros importantes para a anlise em

questo.


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2 REFERENCIAL TERICO

O crescimento exponencial da populao mundial aliado consequente

necessidade de se produzir energia e possibilidade de esgotamento das reservas

de petrleo em algum momento do sculo XXI (MILLER JUNIOR, 2007),

justifica a preocupao com o uso indiscriminado de energia, principalmente

com a proveniente de combustveis fsseis.

O uso de biomassa florestal para produo de energia uma boa

alternativa a esse problema, principalmente para o Brasil que, alm da extenso

territorial, possui condies climticas, alto ndice de insolao, boa distribuiode chuvas em varias reas e menores custos de produo. O gnero Eucalyptus

possui alta produtividade (mdia de 41,3 m3 de madeira/ha/ano) (ABRAF, 2011)

e curto perodo de maturao para o primeiro corte sendo, assim, indicado como

opo.

A seguir, ser feita uma abordagem sobre alguns temas ligados s

questes ambientais que envolvem a produo e consumo de energia.

2.1Crescimento populacionalEmbora haja previso de diminuio na taxa de expanso populacional,

IBGE (2002) estima que o Brasil ter cerca de 238,5 milhes de habitantes em

2030 quando a populao dever se estabilizar (Grfico 1). evidente que, para

atender a essa populao, ser necessrio aumentar a oferta de energia.


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Grfico 1Previso do crescimento demogrfico brasileiroFonte: IBGE (2002)

2.2Crescimento econmico x consumo de energia

Com o crescimento econmico, o consumo per capta de energia tambm

cresce e as previses que chegue a 5 MWh por habitante. A cada ponto

percentual do crescimento do PIB, o pas necessita, em mdia, de 1000 MW de

energia a mais (BRASIL, 2007). A estimativa para as prximas dcadas de um

aumento da ordem de 0,5% ao ano no consumo de combustveis (BRASIL,

2007). O grfico 2 mostra uma previso do consumo de eletricidade por

habitante em 2030.


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Grfico 2 Previso do consumo final de energia no BrasilFonte: BRASIL- MME (2007)

2.3 Reservas de petrleo

Existem fortes evidncias de que as reservas de petrleo se esgotaro

ainda neste sculo (MILLER JUNIOR, 2007). De acordo com dados da Agncia

Nacional do Petrleo (ANP), se mantidos os nveis de produo e consumo de2005, as reservas economicamente recuperveis durariam apenas 19 anos.

No entanto, Mohamed El-Ashry (citado por MILLER JUNIOR, 2007, p.

371), afirma:

A transio para uma energia renovvel inevitvel, noporque os combustveis fsseis se esgotaroainda existemgrandes reservas de petrleo, carvo e gs natural no mundo mas porque os custos e riscos em se utilizar essessuprimentos continuaro a aumentar em relao energia

renovvel. (MILLER JUNIOR, 2007, p. 371)


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2.4 Combustveis fsseis e mudanas climticas

Ainda que as reservas de petrleo fossem inesgotveis, haveria a

necessidade de se rever a atual poltica energtica baseada em combustveis

fsseis, uma vez que a sua queima lana na atmosfera os gases de efeito estufa,

responsveis pelo aquecimento global. A queima de petrleo na forma de

gasolina e diesel para transporte responsvel por 43% das emisses globais de

CO2. O aumento da concentrao destes gases na atmosfera causou, nos ltimos

100 anos, a elevao da temperatura do planeta em 1 grau centgrado e, em

algumas regies em at 2 graus. Esta pequena elevao da temperatura

ocasionou uma serie de consequncias climticas desastrosas como: enchentes,

secas, tempestades violentas e ondas de calor. Segundo os clculos da Agencia

Internacional de Energia (IEA), foram emitidas 30,6 gigatoneladas de CO2 no

mundo em 2010, 1,6 gigatoneladas a mais em relao a 2009.

A IEA apresentou em 2009 um panorama sobre o mercado de energia

em que considera apenas fatores como o crescimento econmico, crescimento

populacional e custos das diferentes fontes de energia sem considerar as

emisses de CO2. De acordo com esse cenrio de referncia, no haver grandestransformaes na matriz energtica e as emisses de CO2 decorrentes da

queima de combustveis fsseis chegar a 40,2 GT em 2030, ou seja, 40% a

mais que em 2007. Este quadro, alm de ir contra as pretenses de reduo de

gases de efeito estufa, causaria um aumento mdio de 6 oC na temperatura do

planeta (VIDAL, 2010).

Sobre isso, Zmpero et al. (2008, p. 107) afirmam:

Estudos e pesquisas do clima mundial, em diversas reunies

internacionais, alertam para este terrvel perigo. Propem areduo gradativa da queima de combustveis, adoo deimpostos verdes, controle das queimadas e desmatamentos,reflorestamento de regies ridas e degradadas,aproveitamento de energias alternativas que emitam menos


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quantidade possvel de poluentes no ar. (ZMPERO et al.,2008, p. 107)

2.5Mudana de paradigmas

Embora esta questo tenha que ser vista como uma poltica de estado, o

que se percebe que apenas o poder pblico no consegue estancar os efeitos da

degradao e implementar polticas de preservao ambiental. Assim, se faz

necessrio o envolvimento de toda a sociedade, do mercado e do estado na

defesa dos recursos naturais como gua, solo, ar, fauna e flora (BATISTUTE eSPAGOLLA, 2009). A defesa destes recursos uma questo de sobrevivncia.

Vale lembrar as palavras de Feij et al. (2008, p. 85):

O homem tem condies de progredir sem agredir o meioambiente com atitude e planejamento coerentes com aeconomia e com poltica ambiental nos usos das tecnologiase das cincias. Gerando oportunidades de um crescimentosustentvel, ambientalmente justo e ainda em direo a umasociedade menos desigual, mais progressiva e solidria.(FEIJ et al., p. 85)

A garantia de que a terra continue habitvel depende de uma

srie de aes. preciso diminuir a presso sobre os recursos naturais como

gua, florestas e animais. No entanto, nos ltimos anos, a grande preocupao

tem sido em relao s mudanas climticas e ao aquecimento global causado

pelo acmulo de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre. Entre estes gases,

o CO2 se destaca devido grande quantidade emitida na queima de combustveis

fsseis, em automveis, na indstria e na produo de energia eltrica.

Vale lembrar que a melhor maneira de lidar com esta questo diminuir

o consumo de energia atravs da racionalizao e diminuio do desperdcio.

Estas medidas dependem de mudanas nos padres de consumo e trazem como


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vantagens o prolongamento dos suprimentos de combustveis fsseis, reduo

nas importaes, reduo da poluio e de seus impactos ambientais, entreoutras. FEIJ et al. (2008, p. 17) afirmam que os resduos so um exemplo

claro de desperdcio de matria prima e fonte de custos para disposio e/ou

tratamento. De acordo com especialistas, apenas com melhorias na eficincia

energtica pode-se economizar cerca de 1 trilho de dlares por ano no mundo.

Uma mdia de 114 milhes de dlares por hora. Estes mesmos especialistas

acreditam que o desperdcio de energia consequncia dos baixos preos

praticados e a falta de incentivos fiscais para estimular a economia de energia.

2.6Resduos industriais

Outro grande problema que a gerao atual vem enfrentando com

relao ao que fazer com a grande quantidade de resduos gerados nos processos

industriais na produo de bens e/ou servios. Para manter o padro de consumo

dos pases, em especial dos desenvolvidos, as indstrias retiram da natureza os

recursos numa velocidade maior que a capacidade de regenerao natural. Poroutro lado, a natureza tambm no capaz de absorver todo o lixo descartado

pelo setor produtivo e da populao (LIMA, 2009). Dessa forma, a reduo do

consumo, a reutilizao e a reciclagem dos materiais usados nos sistemas de

produo so apontados como garantia de que os sistemas naturais possam

assimilar os resduos finais.


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2.7Gerenciamento de resduos

Batistute e Spagolla (2009, p.3) citam que:

Vrios diplomas infraconstitucionais, em consonncia com o disposto

no artigo 225 da Constituio Federal, responsabilizam

administrativamente e penalmente os que promovem a degradao

ambiental, independente da obrigao de reparar os danos causados(BATISTUTE E SPAGOLLA, 2009, p. 3)

Sendo assim, a busca por alternativas para a disposio adequada dos

resduos industriais deve ser preocupao, em princpio, daqueles que o

produzem e que, de alguma forma, lucram com a atividade. Portanto, o

gerenciamento de resduos deve fazer parte de uma poltica ambiental da

empresa com vista a assegurar a compatibilizao do desenvolvimento

econmico-social com a preservao da qualidade do meio ambiente e do

equilbrio ecolgico (BRASIL, 1981).

2.8Gerenciamento de resduos de serrariasNo caso especifico de madeireiras e empresrios do setor, o grande

volume de resduos gerados durante o processo de desdobro e processamento

causa de preocupao, tendo em vista a necessidade de grandes reas de

estocagem. Entre os danos causados pelo resduo-serragem depositado de forma

inadequada, destacam-se:

Poluio fsica do solo, das guas superficiais e subterrneas; Poluio atmosfrica; Poluio visual;


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Propicia a formao de vetores de doenas; Afeta a salubridade do local; Passivo de queimada de grandes propores; Gerao de gs metano (CH4), que 20 vezes mais prejudicial

atmosfera que o dixido de carbnico (CO2) (EPA, 2010).

Alm disso, a legislao brasileira estabelece que a gesto dos resduos

industriais, seja sua reciclagem, reaproveitamento ou destinao final, de

responsabilidade do gerador, que est sujeito a sanes penais em caso de

destinao inadequada (BRASIL, 1981). No que se refere a salubridade do

local, a Portaria no 86, de 3 de maro de 2005, afirma que cabe ao empregador

garantir condies de trabalho adequadas e promover melhorias nos ambientes

para resguardar a sade e a segurana dos trabalhadores.

2.9Potencial de gerao de serragem

De acordo com Dobrovoski (1999, citado por LIMA & SILVA, 2005, p.107), os resduos de madeira podem ser classificados em trs tipos:

1. Serragem um resduo encontrado na maioria das indstrias demadeira e gerado principalmente pelo processo de usinagem com

serras.

2. Maravalha um resduo encontrado geralmente em indstriasbeneficiadoras da madeira gerados pelo processamento em plainas.

3. Lenha so os resduos maiores como aparas, refilos, casca, roletesentre outros.


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Os autores acima, citando Brito (1995), afirmam que a lenha representa

a maior parte da totalidade dos resduos (71%), seguida pela serragem (22%) e,por fim, pelas maravalhas (7%), conforme pode ser observado no Grfico 3.

Grfico 3 Resduos de SerraiaFonte: Lima & Silva (2005)

Entre estes resduos, o que apresenta maior dificuldade de

aproveitamento a serragem. Embora sua produo seja menor que a da lenha, a

serragem possui um coeficiente de expanso (relao entre o volume de

serragem empilhada e o volume de madeira removida durante o desdobro da

tora) da ordem de 3,45 (LIMA et al., 2006) e uma densidade bsica muito baixa.

A baixa densidade e volume elevado um componente negativo quando se trata

de aproveitamento deste resduo. Vrios autores, a exemplo de Vieira (2006),

apresentam resultados de aproveitamento inferiores a 50% em desdobro de toras.Sendo assim, considerando-se que 50% da tora se tornar resduo e que, de


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acordo com o Grfico 3, 22% desses resduos so de serragem, pode se afirmar

que o volume de serragem equivalente a 11% da tora.Silva (2006, p. 53) prope um manejo florestal para florestas de

eucalipto, apresentado no Quadro 1.

Quadro 1 Proposta de manejo de dois desbastes

Desbastes Idade(anos)

Nmero de rvores Volumecolhido(m3/ha)

UsosInicial Corte Sobra

1o 5 1.111 445 666 89 Energia ecelulose

2o 9 666 333 333 166 Celulose,madeirapreservada

Corte final 20 333 333 0 475185 Celulose,

madeirapreservada

290 Serraria elaminao

Fonte: Silva (2006)

Este quadro est em consonncia com a mdia nacional daquela poca,

que era de 36,6 m3 de madeira/ha/ano. No entanto, houve um incremento na

produtividade e, hoje possvel alcanar a marca de 41,3 m3/ha/ano

(ABRAF,2011).

De acodo com o Quadro 1, considerando-se apenas a madeira destinada

s serrarias (290 m3 em 20 anos), tem-se uma produo de 14,5 m3/ha/ano. Com

um rendimento de 50% (VIEIRA, 2006), e uma produo de serragem de 11%

(BRITO, 1995), a gerao de serragem por ha de eucalipto plantado de acordo

com o proposto acima seria em torno de 0,80 m3/ha/ano. Multiplicando esse

valor pelo coeficiente de expanso de 3,45, apresentado por Vieira (2006), pode-


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se afirmar que o potencial de produo de serragem por ha/ano de eucalipto

plantado da ordem de 2,8 m3.A Sociedade Brasileira de Silvicultura (SBS) divulgou, na edio de

Fatos e Nmeros de dezembro de 2008, um relatrio onde apontava uma rea

plantada comEucalyptus spp no Brasil, de 3,75 milhes de ha em 2007.

J a Associao Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas

apresentou um histrico da rea de plantios de eucaliptos no Brasil, como se

observa no Grfico 4.

Grfico 4 Histrico da rea de plantios de Eucalyptus no BrasilFonte: ABRAF (2011)

De acordo com estimativas da ABRAF (2011) a indstria madeireira

consumiu, em 2010, 3.515.084 m3 de eucaliptos provenientes de florestas

plantadas. Seguindo a mesma linha de raciocnio, acima, 1.757.542 m3 seriam

transformados em resduos, sendo que 193.329,62 m3 em serragem. Aplicando o

coeficiente de expanso, o volume de serragem seria de 666.987,18 m3.


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Vale lembrar, ainda, que a produo de madeira serrada de Eucalyptus

spp, prevista para 2020 da ordem de 32,0 milhes de metro cbicos (ABIMCI,2007).

Assim, possvel ter uma ideia do passivo ambiental que tal resduo

representa, caso no tenha uma destinao correta, e do potencial energtico de

tal produto, considerando a eficincia energtica da madeira em 50%

(COELHO, 2008) .

2.10 Uso de serragem para fabricao de briquetes

O aproveitamento de resduos do setor madeireiro para fins energticos

deve ser visto como um instrumento vantajoso do ponto de vista econmico,

social, poltico e ambiental. No entanto, por ser um material com alto teor de

lignina, no muito recomendado para ser usado em biodigestores (TEIXEIRA,

2005).

Devido a esse alto teor de lignina, a serragem possui taxa de

decomposio mais lenta e resistente (COELHO, 2008), no sendo, portanto,

indicada para a compostagem.A gaseificao a alternativa mais adequada para o aproveitamento do

resduo-serragem. Um fator limitante da serragem como forma de energia a

baixa densidade natural, em torno de 274 kg/m3, o que dificulta a estocagem e

transporte do produto (QUIRINO, 2003). A soluo, ento, a compactao

atravs da briquetagem: um processo pelo qual os resduos so densificados

utilizando-se, na maioria das vezes, temperatura e presso (PAULA, 2010, p.

40). Ainda, de acordo com Quirino (2003), a densidade do briquete chega a 5

vezes a densidade da serragem, ou seja, a 1,22 g/cm3

e teor de umidade estentre 8 e 12%, permitindo a mecanizao na alimentao de equipamentos

devido uniformidade do mesmo.


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Vale lembrar que o uso de briquetes est associado a preservao

ambiental, pois aproveita resduos e substitui a lenha e o carvo vegetal(COELHO, 2008, p. 91). O mesmo autor coloca o aproveitamento de resduos

de serraria como boa oportunidade, levando-se em conta a eficincia energtica

da madeira que de cerca de 50%.

2.11Uso de briquetes de serragem em gaseificadores

A gaseificao um processo de converso de combustveis slidos em

gasosos, por meio de reaes termoqumicas, envolvendo vapor quente e ar, ouoxignio, em quantidades inferiores a estequiomtrica (minimo terico para a

combusto). Pode-se, ainda, definir gaseificao como sendo um processo de

gerao de gs, por decomposio trmica, em um gaseificador, onde um

material slido queimado em condies controladas para obteno de gs

combustvel, com o objetivo de alimentar caldeiras e movimentar motores

(QUIRINO, 2003, p. 31). uma tecnologia bastante antiga e consolidada e, por

vezes, a humanidade recorre a ela principalmente em momentos de crise

energtica como no incio da dcada de 1970 e durante a Segunda GuerraMundial (FILHO, 2002) e (SILVA, 2006). Uma das vantagens de se transformar

um combustvel solido em gasoso o fato de, este ltimo, ser mais verstil

podendo, inclusive ser utilizado em motores de combusto interna.

O fato dos briquetes terem uma uniformidade dimensional um fator

importante no processo de gaseificao. De acordo com Mendes et al. (2005, p.

40), a uniformidade do combustvel um fator que pode afetar a marcha do

gaseificador. Estes autores afirmam que materiais de menor granulometria

tendem a queimar mais rpido na zona de combusto, podendo ocasionar odeslocamento da mesma para outros pontos, com formao de regies quentes e


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frias e, eventualmente, bolses de gs, que so indesejveis. O Quadro 2

mostra a influncia da granulometria na composio dos gases.

Quadro 2 Influncia da granulometria do combustvel na composio dos gases.

Componente (%) Blocos Cavacos SerragemCO 29,0 21,0 18,2CO2 6,6 10,0 12,2H2 13,0 18,0 10,2CH4 4,2 3,6 3,2N2 47,0 46,0 55,4O2 0,2 0,6 0,8

PCI (kcal/Nm3

) 1.570 1.406 1.090Fonte: Mendes et al. (2005)

A granulometria influencia de forma acentuada no poder calorfico dos

gases. Dessa forma, os briquetes, mais densos que a serragem, produzem gases

com maior poder calorfico.

Na fabricao de briquetes, a granulometria das partculas um

influenciador importante na durabilidade e resistncia dos briquetes. Partculas

menores apresentam, em conjunto, maior rea superficial, assim, maior o

contato entre as partculas comprimidas, resultando em uma maior quantidade de

ligaes. Partculas maiores originam pontos instveis que possivelmente daro

origem a fissuras e fraturas (KALIYAN; VANCE MOREY, 2010).

Mendes et al. (2005), citam, ainda, que a umidade do combustvel tem

um efeito negativo na composio dos gases e demonstram o quadro

apresentado pela CEMIG (1986), Quadro 3.


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Quadro 3 Influncia da umidade do combustvel na composio do gs.

Caractersticas do gs Umidade do combustvel (%)Composio (%V) 0 10 20 30CO 21,0 16,5 12,0 6,8CO2 10,0 12,7 15,3 17,9H2 18,1 18,2 18,9 17,5H2O 4,6 6,7 9,4 13,7CH4 0,7 1,1 1,7 2,7N2 45,6 44,8 42,7 41,4PCI (Kcal/Nm3) 1.162 1.071 992 887Eficincia 77,8 76,4 75,4 72,9Fonte: Cemig (1986)

Considerando que briquetes geralmente possuem umidade baixa, a

qualidade do gs tambm ser melhor.

2.12Conceitos e definies

Para dar sequncia a este trabalho, faz-se necessrio o entendimento de

alguns conceitos e definies bsicos. Assim, ser feito um breve comentrio

sobre os itens abaixo.

Massa especfica ou densidade bsica; Poder calorfico; Densidade energtica; Anlise qumica imediata.

2.12.1 Massa especfica ou densidade bsica

A massa especfica mede a quantidade de matria por unidade de

volume. Embora no haja correlao entre densidade bsica e o poder calorfico,


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ela exerce papel fundamental, sendo um parmetro de qualidade importante

para muitos propsitos (PAULA, 2010, p. 46). Na madeira, a densidade apropriedade fsica mais importante, pois dela dependem estreitamente suas

propriedades fsicas e mecnicas (ABREU, 2010, p. 49).

Quando sua determinao feita pelo mtodo a granel, um recipiente de

volume conhecido preenchido com material a ser analizado. O recipiente

pesado para ento ser determinada a massa especfica aparente a granel

(BRAND, 2010).

2.12.2 Poder calorficoCaloria a quantidade de calor necessria para elevar em 1 0C, 1 grama

de gua (14,50C a 15,50C).

Define-se poder calorfico como sendo a quantidade de calorias

liberadas durante a combusto completa de uma unidade de massa ou de volume

de combustvel. O poder calorfico superior (PCS) pode ser obtido em

calormetros ou na bomba calorimtrica a partir do combustvel seco. O poder

calrico inferior (PCI) calculado a partir do PCS considerando-se o teor deumidade do combustvel. O PCI o que melhor retrata a qualidade do

combustvel j que, parte do PCS ser usada na vaporizao da gua contida no

combustvel (QUIRINO, 2003, p.10).

2.12.3 Densidade energtica

Densidade energtica a quantidade de energia por unidade de volume

de um combustvel (QUIRINO, 2003). Portanto, refere-se a quantidade deenergia fornecida por grama de peso do combustvel.


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2.12.4 Anlise qumica imediata

Atravs da anlise qumica imediata, calcula-se, alm da umidade, as

fraes em peso de carbono fixo, teor de materiais volteis e de cinzas de uma

amostra (SANCHES, 2005).

2.12.4.1Teor de carbono fixo

Combustveis com altos teores de carbono fixo tendem a queimar mais

lentamente, ou seja, eles podero requerer longo tempo de residncia na fornalhapara a queima total, quando comparados com combustveis que possuem baixo

ndice de carbono fixo (BRAND, 2010).

2.12.4.2Teor de materiais volteis

Matria voltil todo o produto, excetuando-se a umidade, desprendido

por um material, como gs e vapor, incluindo hidrognio, hidrocarbonetos, gua,

produtos fenlicos, xidos de carbono em propores variadas. Amostras comalto teor de volteis tendem a queimar mais rpido que as de baixo teor

(RIBEIRO, 2007, p. 20).

2.12.4.3Teor de cinzas

A anlise do teor de cinzas nos combustveis de biomassa

imprescindvel na avaliao energtica desses materiais, uma vez que altosteores de cinzas contribuem para a reduo do poder calorfico, visto que os


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materiais minerais no participam do processo de combusto (PAULA et al.,

2011; PROTSSIO et al., 2011; BRAND, 2010).Quanto menor o teor de cinzas, melhor a qualidade do combustvel,

tendo em vista que cinzas residuais so um inconveniente nas grelhas das

fornalhas (GENTIL, 2008, p. 53).


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3 MATERIAL E MTODOS

3.1 Material utilizado

A serragem de eucalipto foi fornecida pela Unidade Experimental de

Desdobro e Secagem da Madeira, do Departamento de Cincias Florestais da

Universidade Federal de Lavras. Levada ao Laboratrio de Energia, foi

peneirada, para se chegar s granulometrias desejadas:

In natura; 0,420mm (40 mesh); 0,250mm (60 mesh); 0,053mm (270 mesh).

3.2 Densidade a granel

A densidade a granel da serragem foi calculada preenchendo-se um

recipiente com 500ml de serragem e verificando-se a massa lquida, em balana

analtica com preciso de 5mg (Figura 4-A), de acordo com a Norma NBR 6922(ABNT,1981). Este procedimento foi repetido para cada uma das granulometrias

e em duas umidades diferentes.

As amostras foram utilizadas na fabricao de 16 briquetes, 4 para cada

granulometria e dois para cada umidade, de acordo com o Quadro 4.


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Quadro 4 Nmero de briquetes em suas devidas granulometrias e umidades

Granulometria Amostras Umidade10% 6%

In natura 1 1 22 3 4

0,420mm 1 5 62 7 8

0,250mm 1 9 102 11 12

0,053mm 1 13 142 15 16

3.3 Fabricao dos briquetes

A compactao das amostras foi realizada no Laboratrio de Energia da

Biomassa do Departamento de Cincias Florestais da Universidade Federal de

Lavras em uma briquetadeira modelo LBL-32 da LIPPEL (Figura1).

Figura 1 Briquetadeira para laboratrio.

A presso utilizada foi de 15 MPa e o tempo de prensagem adotado para a

formao de cada briquete foi de 8 minutos, seguindo orientao de Paula (2010,

p. 69), que concluiu que este o tempo ideal para a serragem. Utilizou-se o

aquecimento indireto atravs da conduo de calor temperatura de 1255C.


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A densidade aparente dos briquetes foi determinada utilizando-se o

mtodo estequiomtrico, ou seja, o volume foi calculado considerando a formacilndrica dos briquetes e utilizando um paqumetro digital com preciso de

0,1mm. A massa foi obtida em uma balana analtica de preciso de 5mg (Figura

4-A). O dimetro dos briquetes foi determinado considerando-se trs partes

distintas, ou seja, as partes superior e inferior e o centro dos corpos-de-prova.

A Figura 2 mostra fotos de briquetes produzidos.

Figura 2 Fotos dos briquetes

3.4 Poder calorfico

Para a quantificao do poder calorfico superior (PCS) da biomassa

vegetal foi utilizado um calormetro da marca PARR 1261 Isoperibol (Figura 3),

sendo o ensaio padronizado com a norma NBR 8633 (ABNT, 1984). Este

procedimento foi realizado no Laboratrio de Pesquisas Animais, do

Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Lavras.


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Figura 3 Calormetro PARR 1261 Isoperibol

3.4.1 Densidade energtica

A densidade energtica dos briquetes foi calculada multiplicando-se o

poder calorfico superior pela densidade aparente (BRAND, 2010).

3.4.2 Anlise qumica imediata

A anlise qumica imediata foi realizada conforme a Norma 8112 da

ABNT (1986). Atravs dessa, determinou-se: Umidade da amostra; Teor material voltil; Teor de cinzas; Teor de carbono fixo.

3.4.2.1 Umidade de equilbrio da amostra

Pesou-se 2g de amostra com granulometria de 60 mesh em uma balanaanaltica com preciso de 0,005mg (Figura 4-B), em um cadinho de porcelana

devidamente preparado e sem tampa. Colocou-se a amostra na estufa a 105 2


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0C por duas horas. Aps esse tempo, a amostra foi colocada em um dessecador

por 15 minutos, quando foi pesada novamente. Com os resultados obteve-se aumidade de equilbrio da amostra.

Figura 4 Equipamentos utilizados

3.4.2.2 Teor de materiais volteis

Para a determinao do teor de materiais volteis foi utilizada a amostra

do teste de umidade. Uma mufla (Figura 4-C) foi aquecida a 9500C. Com a porta

da mufla aberta, os cadinhos contendo as amostras, devidamente tampados,

foram colocados na porta da mufla (Figura 4-D) por 2 minutos. Depois

colocados dentro da mufla por 3 minutos com a porta aberta. Em seguida a porta

da mufla foi fechada e as amostras foram mantidas dentro dela por seis minutos.

Aps esse tempo as amostras foram retiradas da mufla e colocadas no

dessecador por 20 minutos. As amostras foram pesadas novamente e conferidas

as massas, novamente.


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3.4.2.3 Teor de cinzas

As amostras utilizadas nos testes acima foram utilizadas para a

determinao do teor de cinzas. Para tanto, essas amostras foram colocadas na

mufla a 7500C por 6 horas, em seus respectivos cadinhos sem as tampas. Findo

esse tempo, elas foram colocadas no dessecador para esfriar por 20 minutos e,

em seguida, aferidas as massas.

3.4.2.4 Teor de carbono fixo

Como a determinao do carbono fixo determinado pela diferena

entre as somas dos teores de umidade, materiais volteis e cinzas e 100%, foram

usados os resultado dos testes anteriores para obteno do teor de carbono fixo.

3.5 Resistncia trao

Avaliou-se a resistncia trao por compresso diametral dos

briquetes, que foram mantidos em cmara climatizada at massa constante. Oensaio foi realizado na Mquina de Ensaio Universal EMIC, modelo DL30000,

sendo utilizada uma clula de carga com capacidade para 500 KG. A velocidade

de ensaio foi de 0,3mm/s. A carga foi aplicada no sentido transversal dos

briquetes, perpendicular presso de compactao, como indica a Figura 5.

Figura 5 Esquema da posio de aplicao da fora de compresso


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A determinao da compresso diametral foi calculada segundo aEquao 1 (BRITO, 2006).

(sen 2()sen( )) (1)

Em que: CD: Compresso diametral (MPa); mx: Carga de ruptura(Kgf); : 3,1415; A: Largura da seo pelo friso; T: Espessura da amostra.

Na avaliao das propriedades mecnicas (MOE, fora mxima e

compresso diametral) dos briquetes utilizou-se o delineamento inteiramentecasualizado disposto em esquema fatorial 4x2, considerando-se como nveis dos

fatores as diferenas granulomtricas e a umidade das partculas conforme

modelo estatstico na Eq. 2. Utilizou-se o Teste Scott-Knott a 5% de

significncia para comparao mltipla das mdias.

Yijk= + i + j+ ()ij + ijk (2)

Em que: Yijk o efeito do i-simo nvel do fator granulometria (i = 1, 2, 3 e 4), noj-simo nvel do fator umidade (j = 1 e 2) na k-sima repetio (k = 1 e 2); uma

constante inerente a todas as observaes; i o efeito do i-simo nvel do fator

granulometria (i = 1, 2, 3 e 4), efeito fixo; j o efeito doj-simo nvel do fator umidade

(j = 1 e 2), efeito fixo; ()ij o efeito da interao entre i e j, efeito aleatrio, e ijk o

erro experimental associado observao Yij, independente e identicamente distribudo

de uma Normal com mdia zero e varincia .


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4 RESULTADOS E DISCUSSO

O resultado da densidade a granel calculada para cada 2 amostras por

umidade pode ser conferido no Quadro 5.

Quadro 5 Densidade a granel da serragem

Granulometria Umidade (%) Mdia da Densidadea Granel (g/cm3)

In Natura 10 0,2026 0,205

40 Mesh 10 0,2716 0,283

60 Mesh 10 0,3176 0,326

270 Mesh 10 0,3336 0,330

Mdia 0,283

A mdia da densidade a granel, encontrada neste trabalho, 0,283g/cm3,

est em conformidade com o sugerido por Quirino (2003), que foi de 0,274

g/cm3).

O Quadro 6 mostra as dimenses dos briquetes produzidos, suas massas

e densidades bsicas.


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Quadro 6 Dimenses e densidade (DB) bsica dos briquetes

Briquetes Umidade(%)

Numero Dimetro(cm)

Altura(cm)

Massa(g)

DB(g/cm3)

In natura 10 1 3,21 3,471 28,61 1,022 3,21 3,481 28,67 1,02

6 3 3,23 3,370 30,81 1,124 3,24 3,294 30,59 1,12

40 Mesh 10 5 3,21 3,330 28,68 1,076 3,21 3,331 28,80 1,07

6 7 3,23 2,840 26,08 1,128 3,24 3,302 30,54 1,13

60 Mesh 10 9 3,21 3,410 28,70 1,0710 3,21 3,288 29,06 1,07

6 11 3,24 3,263 30,30 1,1312 3,24 3,293 30,43 1,12

270 Mesh 10 13 3,20 3,29 29,12 1,1014 3,21 3,31 28,91 1,08

6 15 3,24 3,252 30,32 1,1316 3,24 3,239 30,41 1,14

A mdia da densidade bsica dos briquetes produzidos ficou em 1,09

g/cm3, apresentando uma compactao em torno de 3,85 vezes em relao a

densidade da serragem, comprovando ser uma forma eficiente de concentrao

de energia (QUIRINO, 2003).

O Quadro 8 mostra os resultados obtido nos testes de teor de carbono

fixo (TCF), teor de material voltil (TMV), teor de cinzas (TCZ) e poder

calorfico superior (PCS) das amostras.

Torna-se importante apresentar, para efeito de comparao, os resultados

encontrados por Paula (2010, p. 24), para os teores de carbono fixo (TCF), de

materiais volteis (TMV), de cinzas (TCZ) e o poder calorfico de serragem de

madeira (Quadro 7).


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Quadro 7 Teores de carbono fixo (TCF), de materiais volteis (TMV), de cinzas

(TCZ) e poder calorfico, encontrados por Paula, 2010.MATERIAL TCF (%) TMV (%) TCZ (%) PCS (kcal/kg)

Serragem 21,03 78,89 0,18 4435Fonte: Paula (2010)

Quadro 8 Anlise qumica imediata e poder calorfico superior do resduo-

serragem.

MATERIAL TCF (%) TMV (%) TCZ (%) PCS (kcal/kg)

Serragem 15,03 83,00 1,97 4183TCF: teor de carbono fixo; TMV: teor de material voltil; TCZ: teor de cinzas e PCS:

poder calorfico superior

Em comparao aos resultados encontrados por Paula (Quadro 7),

observam-se valores mais baixos para os teores de carbono fixo e de poder

calorco e mais altos para os teores de materiais volteis e de cinzas. Ainda

assim, esses valores esto em conformidade com os encontrados por Brito &

Barrichello (1978), citados por Paula (2010, p. 25).

No Quadro, 9 so apresentadas as mdias das densidades a granel e

bsica aparente sobre dois tratamentos, a 6 e a 10% de umidade, para efeito de

comparao.

Os valores encontrados para as densidades so valores baixos e em

conformidade com a afirmao de Brand, 2010, de que o normal, no caso de

cavacos de serragens, uma densidade muito baixa, entre 250 e 350 g/cm3.

Pode-se observar, ainda, que a granulometria e a umidade exerceram

influncia na densidade bsica a granel, sendo mais sigificante a influncia da

granulometria.


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Quadro 9 Densidade a granel e compacta do material sobre 6 e 10% de umidade

GRANULOMETRIA

6% UMIDADE 10% UMIDADE

Densidadebsica agranel daserragem(g/cm3)

Densidadebsica dobriquete(g/cm3)

Densidadebsica agranel daserragem(g/cm3)

Densidadebsica dobriquete(g/cm3)

In natura 0,202 1,02 0,205 1,12

40 Mesh 0,271 1,07 0,283 1,12

60 Mesh 0,317 1,07 0,326 1,13

270 Mesh 0,333 1,08 0,330 1,14DAG: densidade a granel; DBA: densidade bsica aparente

Segundo Brand (2010) a massa especfica aparente, alm de ser

influenciada pelo teor de umidade, influenciada tambm pela granulometria

das partculas. Neste caso, quando menor o tamanho da partcula, maior ser a

sua acomodao resultando em maior peso e, consequentemente, maior massa

especfica. Isso pode ser verificado neste trabalho.

O Quadro 10 apresenta o resumo da anlise de varincia para as trs

propriedades mecnicas (MOE, fora mxima e compresso diametral) e duas

propriedades fsicas avaliadas (densidade aparente e densidade energtica) nos

briquetes produzidos com resduos de serraria.


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Quadro 10 Resumo da anlise de varincia dos dados referentes s propriedadesavaliadas.

FV GLQM

MOE F. mx CD DA DE

Granulometria 3 149856,55NS 8802,20* 0,136* 0,001127* 9313,91NS

Umidade 1 9544948,46* 312992,69* 4,310* 0,017* 2999755,46*

Granulometria x Umidade 3 449415,40* 11832,05* 0,209* 0,0005* 23247,26NS

Erro 8 60510,63 1328,00 0,022 0.0001 6392,76

CV(%) 12,67 12,51 13,84 0,98 1,87

GL: Grau de liberdade; MOE: Mdulo de elasticidade esttico; F. mx: Fora mxima;CD: Compresso diametral; DA: Densidade Aparente; DE: Densidade energtica; CV:Coeficiente de variao experimental (%); *: Valor significativo a 5% de significncia

pelo teste F;NS: Valor no significativo a 5% de significnciapelo teste F.

Observa-se que o efeito da interao entre as fontes de variao foi

significativo a 5% de significncia para as propriedades mecnicas e densidade

aparente (propriedade fsica). Dessa forma, procedeu-se a anlise do

desdobramento do fator granulometria dentro de umidade e vice-versa. J para a

propriedade fsica densidade energtica foi avaliado o efeito do fator simples.

Pela anlise de varincia, verificou-se que houve efeito significativo

para a granulometria nas propriedades mecnicas fora mxima e compresso

diametral e no significativo para o mdulo de elasticidade. Para o fator

umidade houve efeito significativo para todas as propriedades mecnicas. A

interao entre a granulometria e umidade tambm apresentou significncia

estatstica, razo pela qual se fez o seu desdobramento utilizando-se o teste Scott

Knott para comparao das mdias.

A Figura 6 apresenta o resultado do teste de comparao mltipla

realizado para o fator granulometria dentro de cada nvel do fator umidade para

as variveis MOE (A), fora mxima (B) e compresso diametral (C).


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Figura 6 Teste de comparao mltipla realizado para o fator granulometria dentro decada nvel do fator umidade para as variveis MOE (A), Fora mxima (B) eCompresso diametral (C).

Todos os briquetes produzidos a umidade ambiente (10%) apresentaram

estatisticamente os maiores valores para as propriedades mecnicas analisadas.

Observa-se tambm que a granulometria in natura produziu briquetes com

propriedades inferiores s granulometrias mais finas. Um fato indesejvel de se

utilizar partculas com menores dimetros seria o custo da moagem, sendo que

uma possibilidade seria a mistura de partculas em diferentes granulometrias, o

que auxiliaria em um balano entre custo de produo e qualidade mecnica do

briquete. Observam-se ainda resultados semelhantes para a fora mxima obtida

no ensaio, uma vez que os briquetes foram produzidos com aproximadamente as

mesmas dimenses.

Observa-se que, de maneira geral, houve uma melhoria das propriedades

mecnicas avaliadas com o aumento da umidade da biomassa. Os carboidratos


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da biomassa podem atuar como agente ligante na presena de umidade

(KALIYAN; MOREY, 2010), o que caracteriza os maiores valores para aspropriedades de resistncia mecnica avaliadas nos briquetes produzidos com a

umidade ambiente. Segundo Kaliyan e Morey (2009) a gua age como um

agente de ligao e um lubrificante natural e auxilia no desenvolvimento das

foras de ligaes qumicas de Van der Waals incrementando assim as

propriedades mecnicas dos briquetes. J a diminuio granulomtrica promove

a formao de partculas mais homogneas e, consequentemente, facilita a

acomodao da biomassa, fato que explica os briquetes produzidos com menores

granulometrias terem apresentado as maiores resistncias compressodiametral. Alm disso, constituintes da biomassa como a lignina, protenas,

gorduras, amidos e carboidratos solveis em gua podem ser considerados como

"aglomerantes naturais. Estes aglutinantes naturais podem ser ativados por

temperatura, conforme as condies utilizadas na produo dos briquetes de

resduos da serraria. Lignina e hemicelulose so materiais termoplsticos que

sofrem deformao plstica a baixas presses em temperaturas no intervalo de

suas temperaturas de transio vtrea.

Kaliyan & Morey (2010), trabalhando com briquete de sabugo de milho,encontraram, a 10% de umidade, 1.100g/cm3, muito semelhante ao encontrado

neste trabalho (1070 g/cm3) para briquete de resduo de serraria a 10% de

umidade. O briquete como combustvel possui caractersticas nicas, tais como

vantagens econmicas pela sua versatilidade dos recursos de biomassa, valor

calrico volumtrico elevado por causa da sua alta densidade (o dobro ou mais

do que aglomerados de madeira ordinria) e alta resistncia mecnica. Estas

vantagens se confirmam na briquetagem dos resduos de serraria, seja pelo

transporte, versatilidade, resistncia mecnica ou pelo valor calrico.


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A Figura 7 apresenta os resultados da comparao mltipla para o fator

umidade (A), granulometria (B) e para a densidade aparente e densidadeenergtica dos briquetes produzidos(C).

Figura 7 Teste de comparao mltipla para o fator umidade (A), granulometria (B) e

para a densidade aparente e densidade energtica (C)

Pela anlise de varincia para a densidade aparente, verificou-se que

houve efeito significativo para granulometria e umidade pelo teste de F ao nvel

de 5% de probabilidade. A interao entre granulometria e umidade tambm

apresentou significncia estatstica, razo pelo qual se fez o seu desdobramento

utilizando-se o teste de Scott Knott para comparao as mdias.

O fator granulometria no afetou significativamente a densidadeaparente a 10% de umidade, mas na menor umidade houve diferena estatstica

quanto granulometria. Portanto, a umidade influencia positivamente nas


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propriedades mecnicas e negativamente na densidadeaparente. Segundo Brand

(2010), o aumento na umidade promove um aumento da densidadeaparente dabiomassa, o que foi encontrado neste trabalho. Para a densidade energtica, a

analise de varincia apresentou o fator granulometria como no significativo, ou

seja, no houve diferena estatstica entre as granulometrias, como pode ser

observado na Figura 7(C ). Mas houve diferena para o fator umidade, ou seja,

briquete com material a 6% de umidade produziu maior densidade energtica.

Logo, o ideal seria utilizar a biomassa com teor de umidade de 0% porm isso na

pratica invivel, pois seria necessrio um gasto de energia para secagem prvia

do material. No entanto, quanto menor o teor de umidade maior a eficinciaenergtica.


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5 CONCLUSES

Os briquetes apresentaram um fator de compactao, mdio, de 3,85

vezes, comprovando a eficincia do processo de briquetagem.

Os valores, observados neste trabalho, para os teores de carbono fixo e

de poder calorfico foram inferiores, assim como aconteceu com o poder

calorfico superior, em comparao aos encontrados por Paula (2010), ao passo

que os teores de materiais volteis e de cinzas foram superiores. Apesar disso,

esses valores esto dentro da faixa de referncia sugerida pela literatura e

contribuem com ela.Briquetes fabricados com menores granulometrias apresentaram

melhores resultados quanto compresso, fato que deve ser bem avaliado em

uma tomada de deciso, tendo em vista o gasto de energia para se chegar a

granulometrias menores.

Os briquetes produzidos com umidade de 10% tambm apresentaram

maior resistncia compresso, o que bom do ponto de vista econmico, mas,

por outro lado, teores de umidade diminuem o poder calorfico do combustvel.

A granulometria no afetou significativamente a densidade aparente a10% de umidade, ao contrario do que aconteceu a 6%.

Briquetes produzidos com umidades baixas possuem maior poder

calorfico e menor resistncia mecnica. A resistncia mecnica necessria

para transporte, movimentao e estocagem. Assim, dependendo da utilizao

final do produto, deve-se optar pelo que for mais vivel economicamente.

A briquetagem de serragem para uso em gaseificadores apresenta

algumas vantagens como a baixa umidade e a uniformidade do produto final. No

entanto, aconselhvel a realizao de estudos mais aprofundados sobre o tema.


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6 CONSIDERAES FINAIS

Ao final deste trabalho, cabe fazer algumas consideraes:

A biomassa uma alternativa vivel para substituir os combustveis fsseisno renovveis e altamente poluentes, principalmente no Brasil que dispe

de condies favorveis como o clima e extenso territorial.

O uso de resduos apresenta vantagens extras como, por exemplo, a nonecessidade de aumentar a rea de plantio e, consequentemente, diminuioda presso sobre as florestas e solo.

A serragem de madeira um produto abundante e sua utilizao para finsenergticos uma soluo vivel do ponto de vista econmico, social,

poltico e, principalmente, ambiental.

A briquetagem melhora as caractersticas dos resduos, diminuindo gastoscom transporte e armazenagem, agregando valor e aumentando a sua

aplicabilidade.

Os processos de gaseificao e de briquetagem de biomassa so tecnologiasconhecidas e de fcil aplicao e podem ser utilizadas para solucionar

possveis problemas relacionados a escassez de combustveis, bem como

problemas de ordem ambiental.


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49

REFERNCIAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DA INDSTRA DE MADEIRAPROCESSADA MECANICAMENTE (ABIMCI). Estudo setorial 2007.Paran: ABIMCI, 2007

ABREU, L. B. Ensaios no destrutivos para avaliao da integridade deelementos estruturais de madeiras em construes histricas. Lavras: UFLA,2010.

AGENCIA NACIONAL DO PETRLEO, GS NATURAL EBIOCOBUSTVEIS - (ANP) - Disponvel em: . Acesso em30 de junho de 2010.

AGENCIA INTERNACIONAL DE ENERGIA. Disponvel em:. Acesso em 21 de agosto de 2011.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE PRODUTORES DE FLORESTASPLANTADAS, Anurio estatstico da ABRAF 2009 - ano base 2009. Braslia:ABRAF, 2011.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE PRODUTORES DE FLORESTASPLANTADAS, Anurio estatstico da ABRAF 2011 - ano base 2010. Braslia:ABRAF, 2011

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - NBR 8112 Carvovegetal - anlise imediata, Out/1986.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - NBR 8633 Carvovegetal - determinao do poder calorfico, Out/1984.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS - NBR 6922 CarvoVegetal - Determinao da Massa Especfica (Densidade a Granel), Out, 1981.

BATISTUTE, J.; SPAGOLLA, V. S. M. Gesto ambiental: legislao e direitoambiental. So Paulo: Pearson, 2009.

BRAND, M. A. Energia de biomassa florestal. 1. Ed. Rio de Janeiro:Intercincia, 2010.
http://www.anp.gov.br/http://www.anp.gov.br/http://www.iea.org/http://www.iea.org/http://www.anp.gov.br/


51/53

50

BRASIL. Lei n. 6.938, de 31 de agosto de 1981. Dispe sobre a PolticaNacional do Meio Ambiente. Dirio Oficial da Repblica Federativa doBrasil, Braslia, 1881. Disponvel em: acesso em: 22 out. 2011.

BRASIL. Ministrio das Minas e Energias. Matriz energtica nacional 2030.Braslia, MME: EPE, 2007.

BRITO, L. A. T. Avaliao e anlise paramtrica do ensaio de compressodiametral sob cargas repetidas. Porto Alegre: UFRGS, 2006.

COELHO, H. M. G. Aproveitamento energtico do lixo urbano e de resduosindustriais. Lavras: UFLA/FAEPE, 2008.

EPA - Environmental Protection Agency. Methane. Disponvel em: Acesso em 21 de junho de 2010.

FEIJ, C. C. C. et al. Gesto ambiental: sociedade, meio ambiente e cidadania.Londrina: Unopar, 2008.

FILHO, G. R. A. O biodiesel e outros combustveis a partir do eucalipto .Viosa: RENABIO: informativo tcnico, 2002

GENTIL, L. V. B. Tecnologia e Economia do Briquete de Madeira. Braslia:

UNB, 2008.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATSTICA (IBGE).Disponvel e: . Acessado em: 20/02/2011

INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA). Disponvel em www.iea.org.Acessado em: 23/04/2011

ITO, H.; SAKAI, Y.; IDA, T. NAKAMURA, Y.; FUJITA, O. Ignitionbehavior of Bio-Coke (Highly Sensified Biomass Fuel) in hight-temperatureair flows, Journal of Thermal Science and Technology, 2011. Disponvel em:. Acesso em: 01/03/2011

KALIYAN, N.; VANCE MOREY, R. Factors affecting strenfth anddurability of densified biomss products. Biomass an Bioenergy. Elsevier Ltd,2009. Disponvel em:
http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/L6938.htmhttp://www.epa.gov/methane/http://www.ibge.gov.br/http://www.ibge.gov.br/http://www.ibge.gov.br/http://www.iea.org/http://www.iea.org/http://www.jstage.jst.go.jp/article/jtst/6/1/111/_pdfhttp://www.jstage.jst.go.jp/article/jtst/6/1/111/_pdfhttp://www.iea.org/http://www.ibge.gov.br/http://www.epa.gov/methane/http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/L6938.htm


52/53

51

.Acesso: 22/07/2011

KALIYAN, N.; MOREY, R. V. Densification characteristics of corn cobs. FuelProcessing Tecnology, v. 91, n 5, p. 559-565. Elsevier B. V. doi:10.1016/j.juproc.2010.01.001,2010.

LIMA, E. G. de; Silva, D. A. Resduos gerados em indstrias de mveissituados no plo moveleiro de Arapongas PR. Paran: Floresta, jan/abr.2005.

LIMA, J. T. et al. Determinao do volume de serragem produzido duranteo desdobro de toras de Eucalyptuse do coeficiente de expanso daserragem. Lavras: UFLA, 2006.

LIMA, R. S. Gesto ambiental: gesto de resduos slidos. So Paulo: Pearson,2009.

MENDES, L. M. et al. Gaseificao de carvo vegetal e ou madeira paragerao de energia em pequena escala. Lavras: UFLA/FAEPE, 2005.

MILLER JUNIOR, G. Tyler. Cincia Ambiental. 11 ed So Paulo: Thomson,2007.

PAULA, L. E. R. Produo de briquetes de resduos lignocelulsicos. Lavras:UFLA, 2010.

PAULA, L. E. R.; TRUGILHO, P. F.; NAPOLI. A; BIANCHI, M. L.Characterization of residues from plant biomass for use in energygeneration. CERNE, v. 17, p237-246, 2011.

QUIRINO, W. F. Utilizao de energtica de resduos vegetais. Braslia:LPF/IBAMA, 2003.

RIBEIRO, R. S. Investigao experimental e integrao de um sistema degerao de energia eltrica por gaseificao de biomassa para comunidadesisoladas. UNB, Brasila, 2007.

SILVA, J. C.; XAVIER, B. A. Boletim de extenso: mtodos prticos detratamento de madeira na propriedade rural. Viosa: UFV,PEC, Ncleo deDifuso de Tecnologia, 2006.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953408002146http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953408002146


53/53

52

SNCHES, C. G. Tecnologia da gasificao (Captulo II). Disponvel em:f. Acesso em:15/07/2011.

SILVA, J. C. Eucalipto: manual prtico do fazendeiro florestal produzindomadeira com qualidade. Viosa: UFV,PEC, Ncleo de Difuso de Tecnologia,2006.

SOCIEDADE BRASILEIRA DE SILVICULTURA. Disponvel em:. Acesso em: 22/12/2010

TEIXEIRA, V. H. Biogs. Lavras: UFLA/FAEPE, 2005.

VIDAL, A, C, F; HORA, A, B. Perspectivas do setor de biomassa de madeirapara a gerao de energia. BNDES, 2010.

VIEIRA, R, S. Pequenos objetos de madeira de Eucalyptus: possibilidadesde aproveitamento. Lavras, UFLA, 2006.

ZMPERO, A. F. et al. Gesto ambiental: fundamentos lgicos, crticos eanalticos. Londrina: Unopar, 2008.
ftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/IM338/Gaseif-Cap2.pd%3Efftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/IM338/Gaseif-Cap2.pd%3Efhttp://www.sbs.org.br/http://www.sbs.org.br/ftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/IM338/Gaseif-Cap2.pd%3Ef

ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA E DA UMIDADE NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE BRIQUETES DE...

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