CARACTERIZAÇÃO DO BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR VISANDO A PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Soares, L.A. (UFRN) ; Alexandrino, A.C. (UFRN) ; Souza, C.P. (UFRN) ; Duarte, M.M.L. (UFRN)

Resumo

Este estudo teve como objetivo caracterizar o bagaço da cana-de-açúcar a fim de verificar sua funcionalidade como matéria-prima para produção de carvão ativado, agregando valor a esse resíduo da indústria sucroalcooleira. O bagaço de cana foi fornecido pela indústria Estivas (RN) e caracterizado pelas análises: termogravimetria, difratometria de raios-X, espectrometria de fluorescência de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Diante dos resultados encontrados, observou-se que o bagaço de cana foi capaz de oferecer características químicas e estruturais importantes para a produção de carvão ativado, mostrando potencialidade para este uso e apresentando uma maneira para aproveitamento deste resíduo disponível em grande quantidade na agroindústria brasileira.

Palavras chaves

bagaço de cana-de-açúcar; caracterização ; carvão ativado

Introdução

O bagaço da cana-de-açúcar é considerado uma fonte de biomassa, o qual é gerado em grandes quantidades durante o processamento da cana-de-açúcar, além de ser um combustível barato e de baixo poluentes (KATYAL; THAMBIMUTHU; VALIX, 2003) Visto que há uma vasta variedade de cana-de-açúcar e que o desenvolvimento de sua cultura é influenciado por diversos fatores de produção como clima, quantidade de água, tipo de solo, entre outros, a composição química da cana é bastante variável quanto à proporção dos elementos, porém quantitativa e qualitativamente, exibe regularidades em todas as variedades (SCHLITTLER, 2006). A biomassa pode ser definida como qualquer material orgânico que consiste principalmente em carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, presentes na forma de celulose, hemicelulose e lignina. Além desses compostos orgânicos, encontra- se presente também na biomassa, geralmente em pequena quantidade, uma parte inorgânica composta por metais alcalinos (Na, K), metais alcalino-terrosos (Mg,Ca) e outros componentes como S, Cl, N, P, Si, Al compondo fração inorgânica varia de 0,1 a 12% (VIGOUROUX, 2001). A utilização de resíduos para produção de carvões ativados adiciona valor econômico, ajuda a reduzir o custo de descarte dos resíduos e, o mais importante, fornece uma alternativa potencialmente barata aos carvões ativados comerciais (RAFATULLAH, et al. 2010). Nos últimos anos, devido ao desenvolvimento da agroindústria, a grande quantidade de resíduos gerados no setor é motivo de preocupação com o meio ambiente. Neste contexto, o presente trabalho objetivou caracterizar o bagaço de cana e investigar a potencialidade deste resíduo da agroindústria brasileira como forma de se obter produtos de maior valor agregado, como o carvão ativado.

Material e métodos

O bagaço de cana-de-açúcar utilizado neste trabalho foi seco em estufa A 65 ºC por 72 h. Após este procedimento, o material seco foi triturado em um moinho de facas em peneira de 10 Mesh. Análise Termogravimétrica (TG): Foi utilizada para estimar a perda de massa das amostras de bagaço de cana-de-açúcar. As medidas de análise térmica foram realizadas em um TGA-DTA, TA Instruments, modelo SDT 2960, com taxa de aquecimento de 10 ºC/min, sob fluxo de N2 (60 mL/min), partindo da temperatura DE 25 ºC até 800 ºC. Difratometria de Raios-X (DRX): Foi realizada para avaliar a estrutura cristalina das amostras de bagaço de cana-de-açúcar. Utilizou-se um difratômetro Rigaku, com radiação CuKα e filtro de niquel. Os difratogramas foram adquiridos com variação de ângulo (2Ө) entre 10° e 90°. Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (FRX): Realizada para analisar a composição química de impurezas presente no bagaço de cana-de-açúcar. Foi utilizado um equipamento marca PHILIPPS modelo XL30 – ESEM. As amostras de catalisador na forma de um pó fino foram acondicionadas em porta amostra de teflon e polipropileno sob atmosfera a vácuo. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): A morfologia dos materiais foi observada a partir de um microscópio eletrônico de varredura da marca Hitachi, modelo Tabletop Microscope TM-3000.

Resultado e discussão

Os resultados encontrados para TG, DRX e FRX encontram-se apresentados na forma de Gráficos e Tabela na Figura 1. Análise Termogravimétrica (TG): A primeira perda de massa, aproximadamente 5,7%, pode ser observada até 250 ºC e corresponde à eliminação de água retida no material. Depois se observa, entre 250 e 360 ºC, maior perda de massa (58%), que corresponde à decomposição da hemicelulose e à maior parte da celulose. A decomposição da lignina ocorre a partir de 360 ºC, indicando maior estabilidade de sua estrutura em relação às outras. Portanto, somente acima de 360 ºC é possível a decomposição da lignina e formação de carvão. GARCÌA-PÈREZ et al. (2001) encontraram máxima perda de massa na temperatura de 351 ºC para o bagaço de cana-de-açúcar com tamanho de partícula superior a 450 μm. Difratometria de Raios-X (DRX): A análise de difração de raios X foi realizada para investigar a estrutura cristalina do bagaço. Verificou-se que a celulose é o único componente, dentre os três principais da biomassa, que apresenta estrutura parcialmente cristalina com picos característicos localizados em 2ϴ = 15,8 º, 22,6 º e 34,3 º. Além disso, observou-se a presença de outros picos de difração que podem ser atribuídos aos componentes inorgânicos presentes no bagaço. Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (FRX): A análise da tabela de FRX mostrou que as percentagens mais representativas foram dos óxidos K2O (23,34%), Fe2O3 (22,77%) e o SiO2 (20,65%), totalizando 77,7%. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): As micrografias obtidas por MEV foram efetuadas para avaliar a textura do material. As imagens demonstraram que o bagaço apresentou aspecto fibroso, porém quebradiço e com forma tubular pouco definida. Os resultados podem ser observados nas imagens da Figura 2.

Conclusões

Diante dos resultados obtidos neste trabalho, conclui-se que o bagaço de cana-de- açúcar ofereceu características importantes, tendo em vista a produção de carvão ativado. Sendo um resíduo disponível em grande quantidade na agroindústria brasileira, apresentou assim uma alternativa para aproveitamento deste importante material.

Agradecimentos

Referências

GARCÌA-PÈREZ. M., CHAALA, A., ROY, C., 2002, “Vacuum pyrolysis of sugarcane bagasse”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v. 65, pp. 111-136.
KATYAL, S.; THAMBIMUTHU, K.; VALIX, M. Carbonisation of bagasse in a fixed bed reactor: influence of process variables on char yield and characteristics. Renewable Energy. Canada: Pergamon, v. 28, p. 713-725, 2003.
RAFATULLAH, M.; SULAIMAN, O.; HASHIM, R.; AHMAD, A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: A review. Journal of Hazardous Materials, v. 177, p.70-80, 2010.
SCHLITTLER, L. A. F. S. Engenharia de um bioprocesso para produção de etanol de bagaço de cana-de-açúcar. 2006. 174 f. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Rio de Janeiro, 2006.

VIGOUROUX, R. Z. Pyrolysis of biomassa: Rapid pyrolysis at high temperature, slow pyrolysis for active carbon preparation. Estocolmo, Royal Institute of Tecnology, Dissertação de Mestrado. 2001. 48 p.