ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: AVALIAÇÃO DO POTENCIAL ENERGÉTICO DO CAPIM-ELEFANTE (Pennisetum purpureum Schum.)
AUTORES: Alves, G.H.O. (UFAL) ; Santos, L.A. (UFAL) ; Mendes, M.R. (UFAL) ; Menezes, R.K.O. (UFAL) ; Barboza, A.S.R. (UFAL) ; Souza, J.E.A. (UFAL) ; Meneghetti, M.R. (UFAL) ; Meneghetti, S.M.P. (UFAL)
RESUMO: Um dos grandes desafios da sociedade atual é a busca por fontes de energias
renováveis. Nesse contexto a espécie Capim-elefante (Pennisetum purpureum
Schum.) apresenta grande potencial para geração de energia. Para sua
caracterização realizou-se estudos físico-químicos e energéticos (trituração,
secagem, análise granulométrica, densidade, teor de umidade, poder calorífico
superior, poder calorífico inferior, teor de voláteis, teor de cinzas e teor de
carbono fixo) das folhas e dos colmos de duas variedades (verde e roxa) da
espécie. Os resultados obtidos mostraram que os melhores dados de poder calorífico
foram obtidos para as folhas e colmo roxo. As duas amostras apresentaram teor de
voláteis e de carbono fixo elevados.
PALAVRAS CHAVES: biomassa; espécie vegetal; potencial energético
INTRODUÇÃO: No Brasil e no mundo, o uso de fontes de energia alternativas aos combustíveis
fósseis vem ganhando importância, notadamente após os choques no preço do
petróleo na década de 1970 e, mais recentemente, em virtude das preocupações com
as mudanças climáticas.
Do ponto de vista energético, biomassa seria todo recurso renovável de origem
animal ou vegetal que pode ser utilizado para produção de energia. Suas fontes
são os vegetais não lenhosos, os lenhosos e os resíduos orgânicos (CENBIO,
2011).
Dentre os vegetais não lenhosos, o Capim-elefante (Pennisetum purpureum
Schum.) mostra-se uma espécie bastante promissora, pois se adapta a solos pobres
e cresce mesmo em períodos de estiagem, não necessitando de adubo, além de ser
mais robusto que outros tipos de capim.
Atualmente o Capim-elefante é conhecido em todo o Brasil. Cada hectare plantado
com a gramínea gera, em média, 40 toneladas de biomassa seca que pode virar
energia. O Capim-elefante também está à frente no tempo de espera até a
colheita. Após seis meses do plantio, ele já está pronto para ser colhido e a
retirada da planta pode ser feita até duas vezes por ano (Revista Época, 2010).
Esse vegetal é uma espécie perene, cespitosa, de porte ereto e que consegue
atingir mais de 3 m de altura. Cresce bem desde o nível do mar até as altitudes
de 2.200 m, com temperaturas de 18 a 30 ºC e precipitação de 800 a 4.000 mm
(Rodrigues et al., 1975 apud Quesada, 2005). Segundo a Revista
Brasileira de Bioenergia (2011) é uma planta que apresenta grande eficiência no
processo de fotossíntese, transformando luz solar em biomassa com altíssima
produtividade, além disso, não concorre por espaço com culturas alimentícias
porque pode ser plantado em terras degradadas.
MATERIAL E MÉTODOS: As folhas e colmos do Capim-elefante foram coletados no Centro de Ciências
Agrárias (CECA) da Universidade Federal de Alagoas (UFAL), localizado na cidade
de Rio Largo, estado de Alagoas, e em seguida realizou-se as etapas de
trituração, secagem, análise granulométrica, densidade, teor de umidade, poder
calorífico superior (PCS), poder calorífico inferior (PCI), teor de voláteis,
teor de cinzas e teor de carbono fixo.
A trituração foi realizada com forrageira para redução de tamanho do material e
o processo de secagem das folhas e colmos do Capim-elefante foi realizado ao sol
e em estufa de secagem até uma faixa de 8 a 12 % de umidade. Já a análise
granulométrica de 500,00 g material utilizou um jogo de peneiras com malhas de
20 mesh (0,850 mm) a 270 mesh (0,053 mm).
A densidade foi determinada conforme a ABNT NBR 6922 e a determinação do teor de
umidade seguiu as normas da ABNT NBR 8112.
Para a determinação do PCS utilizou-se um Calorímetro IKA C 200 (ASTM D-2382),
seguindo-se a ABNT NBR 8633/84. Para a obtenção do PCI utiliza-se a relação
matemática 1 descrita por Bazzo (1995) apud Jahn et al. (2008):
PCI = PCS – 2440 (9 . Teor de H + Umidade) (1)
O teor de voláteis é quantificado conforme a ABNT NBR 8112, a 850 °C num forno
mufla por 7 minutos. Já o teor de cinzas é obtido a 710 °C, por 1 hora em forno
mufla e utiliza-se a norma ABNT NBR 8112. O teor de carbono fixo, segundo
Nogueira, Rendeiro. In: Rendeiro et al. (2008) é obtido pela expressão 2
Tcarbono fixo = 100 - (Tvoláteis + Tcinzas). (2)
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foi necessária uma secagem prévia, devido à alta umidade apresentada pelas
amostras: 74,28 % e 83,36 % para as folhas e colmos do Capim-elefante verde,
respectivamente; 75,13 % e 83,91 % para as folhas e colmos da variedade roxa,
nessa ordem.
Através da análise granulométrica percebeu-se que mais de 50 % do material
triturado possui dimensão maior que 0,850 mm. Além disso, material com dimensões
de 0,053 mm ou menos, não foi recolhido.
Entre as folhas e colmos verde e roxo a densidade variou de 0,51 ± 0,05
g/cm3 a 0,57 ± 0,02 g/cm3. Este dado é de fundamental
importância para o transporte e armazenamento da biomassa.
O teor de voláteis indica a facilidade com que a espécie vegetal queima.
Observou-se para as folhas e colmos, valores mínimos de 72,80 ± 1,89 %.
Os teores de carbono fixo variaram de 12,45 % a 15,59 %, não demonstrando
grandes diferenças entre as amostras estudadas. Porcentagens elevadas são
preferíveis porque indicam que a biomassa queima mais lentamente.
O maior valor de teor de cinzas foi observado para as folhas verde (12,27 ± 2,68
%). Altas quantidades de cinzas podem diminuir o poder calorífico (Strehler,
2000 apud Klautau, 2008).
As amostras de Capim-elefante apresentaram PCS variando de 15.450,00 ± 14,14 kJ
a 17.661,00 ± 302,64 kJ e PCI indo de 13.812,76 kJ a 16.037,91 kJ. Dados de
poder calorífico podem ser vistos na Figura 1. A principal explicação para a
diferença de valores encontrados refere-se à diferença na constituição química
das duas variedades estudadas.
Os dados de PCS mostram-se superiores aos de espécies como eucalipto (14.243,49
kJ) e bambu (14.099,30 kJ) (Souza, 2011).
Figura 1. Dados de PCS das amostras de Capim-elefante.
CONCLUSÕES: O Capim-elefante pode ser utilizado como alternativa energética em substituição
aos combustíveis fósseis e a lenha. É uma espécie que apresenta amplas vantagens
econômicas, além de fornecer propriedades físico-químicas comparáveis às espécies
utilizadas atualmente.
Dentre as amostras estudadas, a variedade roxa apresentou os melhores dados de
poder calorífico, tanto para as folhas como para os colmos. Essas amostras também
demonstraram alto teor de voláteis e carbono fixo.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CENBIO - CENTRO NACIONAL DE REFERÊNCIA EM BIOMASSA. Saiba mais sobre biomassa. São Paulo: USP, Instituto de Eletrotécnica e Energia – IEEU. Disponível em: <http://cenbio.iee.usp.br/saibamais.htm>. Acesso em: 19 jul. 2011.
JAHN, T. G. et al. Propriedades de biomassas para uso como energético no setor cerâmico. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 52., 2008, Florianópolis. Anais eletrônicos... Florianópolis: UFSC, 2008. Disponível em: < http://srv.emc.ufsc.br/labtermo/siteLabCET/publicaV/art_cerV/A21_52cbc_03_012%20biomassa.pdf>. Acesso em: 18 fev. 2012.
KLAUTAU, J. V. P. Análise experimental de uma fornalha a lenha de fluxo cocorrente para secagem de grãos. 2008. 192f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental) – Departamento de Hidráulica e Saneamento. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, 2008.
NOGUEIRA, M. F. M.; RENDEIRO, G. Caracterização energética da biomassa vegetal. In: RENDEIRO, G. et al. Combustão e gasificação de biomassa sólida: soluções energéticas para a Amazônia. Brasília, DF: MME, 2008. p.52-63.
QUESADA, D. M. Parâmetros Quantitativos e Qualitativos de diferentes Genótipos de capim elefante com potencial para uso energético. 2005. 76f. Tese (Doutorado em Ciências) – Curso de Pós-Graduação em Agronomia, Instituto de Agronomia. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2005.
Revista Brasileira de Bioenergia. O potencial do capim-elefante. São Paulo, ano 5, n. 11, p. 40-43, maio, 2011.
Revista Época. O capim que gera energia. Disponível em: < http://epocanegocios.globo.com/Revista/Common/0,,EMI131148-16368,00-O+CAPI M+QUE+GERA+ENERGIA.html>. Acesso em: 19 fev. 2012.
SOUZA, J. E. A. de. Avaliação das diversas fontes e tipos de biomassa do estado de Alagoas: estudo de suas características físico-químicas e de seu potencial energético. 2011. 180f. Tese (Doutorado em Ciências) – Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Instituto de Química e Biotecnologia. Universidade Federal de Alagoas, Maceió, AL, 2011.
