Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: Caracterização da Biomassa Amazônica Ouriço de Castanha-do-Brasil para Desenvolvimento de Novos Produtos a partir de Carbonização Hidrotérmica
AUTORES: de Araújo Chaves, A.P. (UNB) ; Pacheco Antero, R.V. (UNB) ; Silva Brum, S. (UNB)
RESUMO: A castanha-do-Brasil (Bretholletia excelsa H.B.K) é um fruto da região norte
do país amplamente comercializado. Em sua extração são geradas grandes
quantidades de resíduo florestal, pois sua maior parte, o ouriço, é
descartada na floresta. Este trabalho teve o objetivo de caracterizar,
através de análises químicas por diferença de massa, o ouriço da castanha,
procurando identificar características interessantes para aplicação de
carbonização hidrotermal. Entre as principais características observadas,
estão valores consideráveis de lignina (32,75%), baixo teor de cinzas (1,5%)
e alta quantidade de carbono (46,24%). De maneira geral, os resultados
obtidos apresentaram boas características para o desenvolvimento de novos
materiais, tais como adsorventes, carbono ativado, entre outros.
PALAVRAS CHAVES: Castanha-do-Brasil; Biomassa lignocelulósica; Carbonização hidrotermal
INTRODUÇÃO: A castanha-do-Brasil é o fruto da árvore Bertholletia excelsa, nativa da
região amazônica. As castanhas são intensamente comercializadas no mercado
nacional e internacional como resultado de processo extrativista, durante o
qual são geradas grandes quantidades de resíduos, pois a maior parte do
fruto, o ouriço, é descartada na floresta. O ouriço é caracterizado como um
material lignocelulósico. Compostos lignocelulósicos podem ser modificados
quimicamente para obtenção de diversos produtos. No entanto, antes de se
trabalhar com a biomassa, é necessária caracterização físico-química, de
maneira a compreender a sua composição e propriedades. Essas informações são
fundamentais para a avaliação da qualidade e aplicação da biomassa (VASSILEV
et al. 2010).
A carbonização hidrotermal (HTC) é uma técnica inovadora que permite a
obtenção de materiais carbonáceos em temperaturas inferiores às tradicionais
de pirólise (Antero, R.; Pereira, D.; Oliveira, S. 2014). A partir da HTC
obtém-se um produto majoritário e versátil denominado hydrochar, o qual pode
ser empregado na agricultura, em processos de adsorção e como precursor para
carbonos ativados. Para que a HTC seja viável é necessário que o material
tenha alto teor de carbono, pois deseja-se um enriquecimento de carbono com
o processo. Também é favorável um alto teor de lignina na biomassa, pois
este é o componente mais termo resistente da planta e que afetará as
propriedades térmicas do material, além de um baixo teor de cinzas,
compostos inorgânicos que podem danificar a estrutura carbonácea. Dessa
forma, o objetivo deste trabalho foi realizar uma caracterização físico-
química do ouriço, e avaliar sua potencial aplicação na obtenção de novos
produtos através de carbonização hidrotérmica.
MATERIAL E MÉTODOS: --Material: A amostra do ouriço empregues nas análises foi obtida nos
mercados da cidade do Pará. As amostras foram fragmentadas em moinho de
martelo e separadas em diferentes granulometrias, empregando-se nas
caracterizações partículas com diâmetro médio de 610 µm.
--Metodologia de caracterização: As caracterizações físico-químicas foram
realizadas segundo metodologias amplamente difundidas na literatura. Para
determinação da umidade empregou-se o método gravimétrico, secando-se massas
conhecidas das amostras em estufa elétrica a 110ºC até a obtenção de massas
constantes. O teor de cinzas foi determinando através da carbonização da
biomassa em forno em mufla a 600°C por três horas, seguida por resfriamento
em dessecador e cálculo das diferenças de massas. Para determinação da
holocelulose realizou-se a reação de degradação oxidativa da lignina,
reagindo a biomassa com soluções de clorito de sódio 30% e ácido acético 1:5
por três horas a 70°C (TAHERZADEH; KARIMI, 2007). Para a análise do teor de
celulose, foi realizada uma reação de 15 horas da holocelulose com KOH 24%.
Através da diferença entre holocelulose e celulose obteve-se o teor de
hemiceluloses. Os valores de lignina foram determinados através do
tratamento com ácido sulfúrico (Gomide e Demuner, 1986) e o teor de
extrativo a partir de extração em Soxhlet, empregando-se uma solução
extratora tolueno:etanol. As composições elementares (C, H e N) foram
determinadas utilizando um Analisador Elementar Automático. O teor de
oxigênio foi obtido por diferença.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados das análises estão nas tabelas 1 e 2. Materiais
lignocelulósicos apresentam uma rede complexa e resistente composta
principalmente por lignina (10% a 30%), hemiceluloses (15% a 35%) e celulose
(30% a 50%), sendo a concentração de cada um desses elementos variável de
acordo com o tipo de matéria-prima em questão, idade e estágio vegetativo
(Rodrigues; Woiciechowski; Letti; Karp; Goelzer; Sobral; Coral; Campioni;
Maceno; Soccol.). Considerando esses valores é possível observar a partir da
tabela 1 que o ouriço apresentou alto teor de lignina e baixo teor de
cinzas, características importantes para o desenvolvimento de materiais de
carbono ativo. Além disso, pela tabela 2, percebe-se alto teor de carbono na
biomassa, o que também é interessante para o desenvolvimento de materiais
carbonáceos, tais como hydrochars. A composição média de lignina em madeiras
coníferas é de 28 ± 2% e em madeiras folhosas é de 20 ± 4 % (FENGEL;
WEGENER, 1989). Ou seja, o ouriço da castanha, um resíduo florestal,
amplamente acessível na região norte do Brasil, possui um teor de lignina
(32,75%) mais interessante para HTC do que a média de teores de madeiras
coníferas e folhosas.
Tabela 1- Composição lignocelulósica.
Composição da biomassa ouriço da castanha-do-
Brasil em base seca (a umidade da amostra foi de
7,3%).
Tabela 2- CHNO.
Composição atômica, o teor de oxigênio é
determinado por diferença.
CONCLUSÕES: As análises realizadas permitiram compreender a composição da espécie e sua
potencial aplicabilidade no desenvolvimento de novos produtos a partir da
metodologia HTC. Entre os principais resultados, destacaram-se o alto teor de
lignina, o baixo teor de cinzas, e a porcentagem de carbono, os quais são
promissores para o desenvolvimento de materiais carbonáceos. Dessa forma,
devido à composição, à grande quantidade residual gerada e às poucas pesquisas
realizadas com o ouriço, o estudo da obtenção de novos produtos a partir de
metodologias mais baratas e sustentáveis, como a HTC, são viáveis.
AGRADECIMENTOS: À professora Sarah S. Bruhm pelas orientações, ao doutorando Romario Victor
Pacheco Antero pela co-orientação e auxílio durante os trabalhos e ao
LMC.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1]: VASSILEV, V.; BAXTER, D.; ANDERSEN, L.; VASSILEVA, C. An overview o the chemical composition of biomass. Fuel, v. 89, p. 913-933, 2010
[2]: TITIRICI, M.-M. et al. Black perspectives for a green future: hydrothermal carbons for environment protection and energy storage. Energy & Environmental Science, v. 5, n. 5, p. 6796, 2012.
[3]: FENGEL, D., WEGENER, O. Wood: chemistry, ultrastructure, reactions. Berlin: Walter de Gruyter, 1989.
[4]: Victor Pacheco Antero, R; Pereira Barbosa, ; Botelho de Oliveira, S. PRODUÇÃO DE MATERIAIS DE CARBONO ATIVO A PARTIR DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS POR CARBONIZAÇÃO HIDROTERMAL, 2014.
[5]: Keikhosro Karimi Mohammad J.Taherzadeh; A critical review of analytical methods in pretreatment of lignocelluloses: Composition, imaging, and crystallinity
[6]: JL Gomide, BJ Demuner. Determinação do teor de lignina em material lenhoso: método Klason modificado.
[7]: Rodrigues; Woiciechowski; Letti; Karp; Goelzer; Sobral; Coral; Campioni; Maceno; Soccol. MATERIAIS LIGNOCELULÓSICOS COMO MATÉRIA-PRIMA PARA A OBTENÇÃO DE BIOMOLÉCULAS DE VALOR COMERCIAL.