ÁREA: Ambiental
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO TERMOQUÍMICA DE PALHA DA CANA-DE-ACÚCAR
AUTORES: REIS.T.V.S. ;FUNGARO,D.A. (CQMA-IPEN/SP)
RESUMO: A imensa quantidade de biomassa gerada no processo produtivo da industria sucro-alcoleira nacional leva à necessidade de estudo de alternativas de aproveitamento tecnológico dos óxidos presentes na mesma.O presente trabalho caracteriza a palha de cana-de-açúcar por DSC,Fluorescência de RX,Perda ao Fogo e Granulometria a LASER.
São identificados dezoito compostos em forma de óxidos,sendo os valores percentuais distribuídos após consideração de uma perda ao fogo de 91,7%.Análises por DSC evidenciam três eventos principais aos 151,290 e 363ºC.Granulometria a LASER fornece D50% da palha de cana- de- açúcar usada nas análise após moagem em moinho oscilante de 24,841 micrometros.
PALAVRAS CHAVES: biomassa; palha de cana-de-açúcar; fluorescência de raios x.
INTRODUÇÃO: A avaliação do impacto ambiental do atual cultivo da cana-de–açúcar no Brasil vem sendo efetuada levando em conta a evolução espaço–temporal do uso de terras em regiões canavieiras, sendo apresentados estudos que consideram uma retrospectiva dos últimos 30 anos(EMBRAPA,2010).Após a implantação do programa PROALCOOL, em São Paulo, três subsistemas foram profundamente alterados e necessitam ser considerados simultaneamente: o subsistema Agrícola,onde se dá o cultivo;o subsistema Industrial,onde tem-se a produção de açúcar e alcool;o subsistema de Transporte, onde ocorre o consumo do álcool combustível.Deve-se notar que no subsistema agrícola se insere a queimada da palha da cana-de-açúcar. Há conseqüências ambientais, além das sócio-econômicas de magnitude desconhecida decorrentes de tal ação.
As interações entre os subsistemas variam no tempo, com o desenvolvimento de novas tecnologias assim como, no espaço.
Os impactos ambientais na atmosfera causados pelo sistema agroindustrial da cana-de-açúcar são frequentemente descritos.A queima da palha tem sido objeto de estudos e atenção por gerar gases de efeito estufa e material particulado GONÇALVES,2006; MARINHO et al.1991).Em setembro 2002 foi promulgada no estado de SP a Lei Nº11241 que dispões sobre a abolição gradativa do uso de queimadas.Enquanto a prática das queimadas não é abolida definitivamente grupos de pesquisa dedicam-se ao estudo de fins mais nobres para este material com grande potencial para geração de energia, produção de biocombustível,produção de cimento(SEYE,O.et al.,2003;FRIAS,M. et al.,2007;ABOU-SEKKINA,et al.,2010).A presente proposta busca ampliação de alternativas de uso dessa biomassa, por meio de transformação em produto de valor agregado, fazendo estudos termoquimicos para sua caracterização.
MATERIAL E MÉTODOS: Fluorescênia de Raios X:Teores apresentados foram determinados sem padrões, com análises de elementos químicos de Flúor a Urânio, utilizando palha-de-açúcar previamente moída em moinho oscilante.Espectrofotômetro de Fluorescência de RX Axios Advanced,PANalytical - Phillips do Laboratório de Caracterização Tecnológica(LCT)-Departamento de Eng.de Minas e Petróleo da Escola Politécnica da USP(EPUSP).
Perda ao Fogo:relizada em mufla a 1050ºC , por 1 hora,após moagem da palha da cana- de-açúcar em moinho oscilante.
Calorimetria Exploratória Diferencial(DSC):realizada em intervalo de temperatura de 25ª 500ºC,sob atmosfera dinâmica de N2(100mL/min) e razão de aquecimento de 10ºC /min
Utilizando-se cápsula de Al coberta contendo massa de 12,7 mg de palha de cana-de-açúcar previamente moída.Equipamento calibrado com amostras padrão (99,99%) de In metálico e Zn metálico.
Análise Granulométrica a LASER:para a palha de cana de açúcar previamente moída,foi utilizado um analisador de partículas Malvern MSS (0,02-2000 micrometros) do LCT-Dep. de Eng. De Minas e Petróleo da EPUSP.Meio dispersante de álcool isopropílico , e velocidade da bomba, 2500rpm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Resultados da Florescência de RX descritos abaixo evidenciam teores de óxidos que tem aproveitamento tecnológico.É importante salientar que forma realizados estudos na cinza da palha da cana-de-açúcar assim como na própria palha préviamente moída.Os valores abaixo levaram em conta os obtidos na perda ao fogo até 1050ºC, correspondendo a um total de 91,77%.
Composto/C(%): MgO-0,226%; MnO-0,041%;Al2O3-0,336%;Fe2O3-0,229%;
SiO2-5,455%;NiO-0,001%;P2O5-0,080%;CuO-0,001%;SO3-0,333%;ZnO-0,001%;
Cl-0,122%; Rb2O-0,001%;K2O-0,683%;SrO-0,002%;CaO-0,677%;BaO-0,016%;
TiO2-0,017%;Cr2O3- 0,009%.
A calcinação simples de amostras evidenciou formação de resíduos após o processo de pirólise à 700ºC ,assim como à 800ºC.Nenhum resíduo foi constatado após os 1050ºC.
Análise por DSC mostrada na Figura 1 ,obtida em atmosfera dinâmica de Nitrogênio e Razão de Aquecimento 10ºC/min,evidencia um evento endotérmico à 151,0ºC, seguido de dois eventos exotérmicos (290,4 e 363,3ºC) mais pronunciados .
O estudo Granulométrico a Laser mostra o comportamento da distribuição granulométrica em meio de dispersão álcool isopropílico fornecendo pelo parâmetro D50% partículas de 24,84 micrometros, para 17,38% de obscurescência.Partículas pequenas favorecem melhor distribuição e queima da amostra no analisador DSC.
Figura 1-Curva DSC obtida em atmosfera dinâmica de N2 em razão de aquecimento de 10ºc/min para amostra de palha de cana- de-açúcar moída.
CONCLUSÕES: DSC evidencia três estágios de decomposição até a temperatura estudada.Um pico endotérmico de desidratação da amostra seguido de picos exotérmicos chamam a atenção para uma decomposição de forma complexa.Em materiais hemicelulósicos(mistura de celulose, hemicelulose e lignina) cada fração é considerada uma mistura de bioplolímeros.A degradação de hemicelulose e celulose ocorre em temperaturas menores que 330ºC ,levando a crer que o primeiro pico aos 290ºC corresponda à mesma.O 2º pico deve corresponder à degradação de lignina.FRX indicam óxidos com possibilidade de aproveitamento tecnológico
AGRADECIMENTOS: Nossos agradecimentos ao pessoal do Laboratório de Caracterização Tecnológica do Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo da Escola Politécnica da USP.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1.ABOU-SEKKINA,M.M. et al,2010.Characterization and Evaluation of Thermodinamic Parameters for Egiptian Heap Fired Rice Straw Ash.International Jourmal of Chemistry.V.2,nº1,81-87.
2.EMBRAPA,2010.Monitoramento por satélite da cana-de-açúcar.
Em:www.cana.cnpm.embrapa.br
3.FRIAS,M.;VILLAR-COCINA,E.;VALENCIA-MORALES,E.2007.Charcterization of sugar cane straw ash waste as a pozolanic material for construction: calcining temperature and kinectic parameters.Waste Management 27:533-538
4.GONÇALVES, T.M. II Forum da Alta Paulista:Tupã,2006.Impacto da Queima da palha da cana-de-açúcar na saúde.
5.MARINHO, E.V.A.; KIRCHOFF, V.W.J.H. Projeto Fogo,1991.Exp.Avaliar efeitos das queimadas de cana-de-açúcar na baixa atmosfera.Rev.Bras. Geofisica, vol 9 (2): 107-119
6.SEYE,O.;CORTEZ,L.A;GOMEZ,E.O.2003.Estudo Cinético da Biomassa a partir de resultados termogravimétricos.An.3.Enc.Energ.Meio Rural.
