CARACTERIZAÇÃO DO MILHO (Zeamays) COMO BIOMASSA PARA O PROCESSO DE PIRÓLISE

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Iniciação Científica

Autores

Barros Aquino, C. (UFPE) ; Lima Silva, T.T. (UFCG) ; Farias Barros, J.M. (UFCG)

Resumo

A pirólise de biomassa lignocelulósica utiliza rejeitos orgânicos vegetais por conversão termoquímica produzindo compostos de menor peso molecular, visando principalmente a produção de energia. O presente estudo teve como objetivo realizar a pirólise analítica do caule do Milho (Zeamays). Os resultados do trabalho demonstraram que a pirólise do caule de milho apresentou 24 compostos entre furanos, álcoois, cetonas, hidrocarbonetos, entre outros.

Palavras chaves

PIRÓLISE; BIOMASSA; MILHO

Introdução

Nos dias atuais, a procura por novas fontes de energia vem crescendo no mundo inteiro, tornando-se um novo segmento na busca pela substituição dos combustíveis já existentes. Dentre as fontes naturais de energia destaca-se a produção e utilização energética da biomassa lignocelulósica, que se tornou objeto de interesse da indústria de combustíveis, após a comercialização do bio-etanol produzido a partir da cana-de-açúcar, a qual pode ser transformada por diversos tipos de processos, entre eles o processo de pirólise (MORAIS, 2010). A pirólise de biomassa é definida como sendo a decomposição termoquímica de um material orgânico na ausência de um agente oxidante que é realizado pela quebra das ligações entre carbonos e pela formação de ligações entre carbono e oxigênio. Uma parte dos produtos é reduzida a carbono e a outra parte é composta por uma fração volátil de gases e vapores orgânicos. Este processo tornou-se uma rota de conversão de biomoléculas para a produção de líquidos que dão origem a diversos produtos (BRAGA, 2012). Diversos fatores influenciam este processo para que se obtenham os melhores resultados como é o caso da temperatura, a pressão de operação, o tempo de residência das fases sólidas, líquidas e gasosas dentro do reator entre outros (FRENCH et al, 2010). Os produtos finais obtidos no término do processo de pirólise são finos de carvão, gases combustíveis, extrato ácido e o bio-óleo, todos apresentam uma grande importância tanto para o meio ambiente, sociedade, bem como para a indústria termoquímica. Portanto o objetivo desta pesquisa é realizar a pirólise do caule de milho, a fim de aplicá-la para posterior produção de energia no setor industrial.

Material e métodos

As biomassas em estudo foram caracterizadas quanto a sua granulometria; determinação do teor de umidade,determinação do teor de umidade, determinação do teor de voláteis, determinação do teor de carbono fixo, determinação da composição lignocelulósica e teor de extrativos antes de serem submetidas ao processo de pirólise. Pirólise da Biomassa A pirólise rápida da biomassa foi realizada no pirolisador CDS 5200 HP-R Analytical, em uma faixa de temperatura entre 400°C a 600°C. A biomassa foi inserida em um tubo de quartzo com lã de vidro adicionada em suas extremidades, e aquecida rapidamente por um filamento de platina que envolve o tubo. Os vapores produzidos pela decomposição térmica do material foram arrastados através do fluxo de gás hélio de 50 mL min-1. O equipamento foi acoplado a um cromatógrafo GC-MS QP 2010 da shimadzu, com uma coluna cromatográfica SHR5XLB de 30 metros de comprimento e com 0,25 mm de diâmetro. A programação de temperatura de aquecimento da coluna foi ajustada para iniciar as análises a 40ºC, permanecendo nessa temperatura durante 4 minutos, em seguida foi aquecida a 10ºC min-1 até 600ºC, permanecendo por 14,50 minutos.

Resultado e discussão

Os resultados da análise imediata das amostras foram realizadas em triplicata e indicam características relevantes para a posterior realização da pirólise, mostrando seu potencial para fins energéticos. Através dos resultados apresentados na Figura 01, é possível observar que o valor de umidade da amostra está dentro dos limites aceitáveis (10%), para que não ocorra uma produção de água significativamente alta no processo final da pirólise. Observa-se também que o percentual de cinzas na amostra não é elevado o que define a quantidade de material inorgânico presente no caule do milho. O teor de voláteis demonstra a quantidade de biomassa que se volatiliza como gás durante a pirólise e o percentual de carbono fixo diz respeito à velocidade do processo, quanto maior for sua quantidade mais lentamente ocorrerá a queima na conversão térmica. Por estes resultados observa-se que o caule do milho se mostra dentro dos padrões para se ter um bom resultado durante a conversão termoquímica. A composição lignocelulósica é o que confere os produtos da pirólise de biomassa. As concentrações apresentadas estão de acordo com os resultados anteriormente já reportados (RODRIGUES,2010). O principal produto obtido da pirólise do caule de milho foi o 4,6-O- furilidina-d-glucopiranose, com um teor de 14,45%, como apresenta a Figura 02, resultado da conversão termoquímica da celulose por reações paralelas à formação do levoglicosano que é um dos principais produtos da decomposição térmica da celulose (VIEIRA, 2012), se fazendo presente na amostra do caule de milho com 1,1%.

Caracterização imediata e composição lignocelulósica do caule de milho.


Cromatograma dos produtos da pirólise do caule de milho

Conclusões

A pirólise da folha de milho (Zeamays), resultou na produção de muitos compostos oxigenados de diferentes grupos orgânicos. Os principais mecanismos de decomposição dos materiais lignocelulósicos foram as reações de despolimerização e de fragmentação de produtos derivados da reação anterior. Dessa maneira, pode-se afirmar que, o composto que apresentou maior percentual foi o 4,6-O- furilidina-d-glucopiranose, derivado da decomposição da celulose, isto se deve ao fato de que este componente lignocelulósico existe em maior quantidade na biomassa.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão do auxílio financeiro.

Referências

BRAGA, R.M. Pirólise rápida catalítica do capim elefante utilizando materiais mesoporosos e óxidos metálicos para desoxigenação em bio-óleo, Tese (Doutorado em ciência e engenharia de petróleo) Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
FRENCH, R.; CZERNIK, S. Catalytic pyrolysis of biomass for biofuels production. Fuel Processing Technology, n 91. p 25-32. 2010.
MORAIS, J.P.S.; MORSYLEIDE, F.R.; MARCONCINI, J.M. Procedimentos para análise lignocelulósica. Campina Grande: Embrapa Algodão, Documento 236, 2010.
RODRIGUES, R.C. Métodos de análises bromatológicas de alimentos: métodos físicos, químicos e bromatológicos. Embrapa Clima Temperado, Documento 306, Pelotas, 2010.
VIEIRA, A.C. Caracterização da biomassa proveniente de resíduos agrícolas para geração de energia. Mestrado em Energia na Agricultura, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2012.