ÁREA
Química Verde
Autores
Silva, N.E. (IFRN) ; Medeiros, J.G.F.S. (IFRN) ; Tavares, M.L.A. (IFRN) ; Bertini, L.M. (IFRN) ; Alves, L.A. (IFRN) ; Nascimento, T.L. (IFRN)
RESUMO
No âmbito das fontes de energia, em que ainda predominam os combustíveis fósseis, não renováveis e poluentes, a biomassa pode ser explorada de forma eficaz para que um equilíbrio entre o ambiental, o econômico e o social seja atingido, convertendo resíduos vegetais em insumo para geração energética. Nesta pesquisa busca-se avaliar o potencial energético do resíduo borra de café visando a sua reutilização para produção de energia renovável. Nesse sentido, foi obtida a estimativa do Poder Calorífico Superior (PCS) a partir de uma equação matemática, utilizando dados das análises dos teores de Materiais Voláteis (MV), Cinzas (C) e Carbono Fixo (CF) da borra de café. Após a análise, os resultados demonstraram-se válidos e positivos.
Palavras Chaves
Biomassa; Poder Calorífico; Borra de Café
Introdução
Atualmente, a biomassa tem sido considerada uma alternativa potencial por diversas empresas do Brasil, levando em consideração seus aspectos ambientais sustentáveis, tendo em vista o aumento dos problemas relacionados ao aquecimento global, especialmente do efeito estufa, decorrente do consumo elevado dos combustíveis fósseis. A partir disso, a biomassa é uma forte alternativa, mediante à sua grande abrangência de recursos, desde os potenciais solar, hidráulico e eólico, até os resíduos orgânicos passíveis de combustão. A energia de biomassa é aquela fornecida por materiais de origem vegetal renovável ou obtida pela decomposição de dejetos. Hoje, são utilizadas inúmeras fontes de biomassa renovável. O Brasil tem desenvolvido tecnologia há vários anos para a utilização da biomassa como fonte geradora de energia, gerando empregos com muito pouco recurso financeiro (DINIZ, 2014). O país está em posição de aumentar sua utilização da energia da biomassa, oferecendo potencial considerável para a diversificação da energia, sendo berço mundial da agricultura, portanto tem enorme potencial para a geração de energia através do uso de culturas energéticas e resíduos agrícolas (ZERBINATTI, 2012). Segundo o Boletim da Safra de Café de 2021, publicado pela Companhia Nacional de Abastecimento (Conab), foram produzidas aproximadamente 48 milhões de sacas desse produto no Brasil e o consumo do café acaba gerando um resíduo denominado borra do café. A constituição da borra quanto à sua composição elementar, segundo as análises de Batista Júnior (2017), é: 49,00% de carbono, 7,02 de hidrogênio, 2,86% de nitrogênio, 1,43% de enxofre e 36,69% de Oxigênio. Ademais, Soares et al. (2015) afirma que a borra em pó é um material rico em lipídios, no qual, segundo Andrade (2011), as principais classes encontradas são os triglicerídeos e ésteres de álcool diterpeno, os quais geram a possibilidade do uso de óleo extraído da borra para a produção de biodiesel de alta qualidade, por exemplo. A borra de café costuma ser descartada e encaminhada aos aterros sem nenhum tratamento ou valorização e pode ocasionar efeitos negativos ao meio ambiente, já que de acordo com Hermann (2019), o resíduo não apresenta valor comercial, devido à presença de produtos como taninos e cafeína, pois são considerados antinutricionais para a alimentação animal e quando em concentração acima de 2,5 % são tóxicos para as plantas e microorganismos do solo. Além disso, Andrade (2011) ainda aponta que em uma indústria de café solúvel, para cada tonelada de café produzida são geradas 4,5 t de borra, com aproximadamente 80% de umidade, mesmo assim, apenas uma pequena porcentagem é aproveitada em razão do desconhecimento do potencial energético e pela falta de equipamentos apropriados para sua utilização. Dessa forma, nesta pesquisa busca-se avaliar a potencialidade energética da borra de café, visando uma possibilidade econômica e sustentável de reduzir a grande quantidade de resíduos acumulados reutilizando os resíduos gerados para a produção de energia renovável.
Material e métodos
A borra de café foi coletada nas residências da cidade de Apodi, no estado do Rio Grande do Norte. Durante o processo de coleta a borra foi armazenada em um recipiente fechado sob refrigeração, para a prevenção da proliferação de micro- organismos e, posteriormente, foram realizadas as análises imediatas para a obtenção dos teores de Carbono Fixo (CF), Cinzas (C) e Materiais Voláteis (MV) para a realização do cálculo da estimativa do Poder Calorífico Superior do material analisado. PODER CALORÍFICO SUPERIOR (PCS) Para calcular a estimativa do Poder Calorífico Superior da borra de café, utilizou-se dos valores encontrados na análise imediata e da equação 1, descrita por Ferreira et al. (2014), desenvolvida pelos autores a partir de uma modelagem da análise imediata das equações utilizadas nos demais teores da borra, assim como do poder calorífico de diversas biomassas carbonáceas sólidas. PCS (Kcal/kg)=84,5104 x (CF%)+37,2601 x (MV%)-1,8642 (C%) (1) Em que: CF% → teor de Carbono Fixo (CF) MV% → teor Materiais Voláteis (MV) C% → teor Cinzas (C)
Resultado e discussão
Os resultados obtidos nas análises imediatas realizadas na borra de café estão
descritos foram: materiais voláteis (89,55%), cinzas (2,24%) e carbono fixo
(8,20%).
PODER CALORÍFICO SUPERIOR (PCS)
O PCS é a quantidade de calor liberada na combustão de um material considerando
a energia utilizada pela água de formação e de umidade (CORTEZ, LORA e GÓMEZ,
2008). Dessa forma, esse dado está diretamente relacionado com o potencial
energético do material por indicar sua geração calorífica, sendo caracterizado
como uma das principais propriedades utilizadas para a caracterização energética
de biomassas em geral. O poder calorífico é influenciado pelos teores de CF, C e
MV, pois quanto menor a água e matéria não combustível, e quanto maior o índice
de materiais inflamáveis, mais eficiente será a combustão.
No trabalho de Soares et al. (2015) é apresentado um PCS médio de 20,08 MJ/kg,
em um briquete inteiramente de borra. Enquanto nessa pesquisa, o valor
encontrado para o PCS foi de 4025,62 Kcal/kg que equivale à 16,8545 MJ/kg, um
valor inferior, mas que pode ser explicado pela variedade do café, pela
variabilidade dos métodos empregados para a obtenção do valor, e,
principalmente, pela análise ter sido efetuada com base no pó da borra,
considerando o aumento do potencial. Ademais, Soares et al. comenta sobre o PCS
de outras potenciais biomassas encontradas na literatura, como a da casca de
arroz, com 14,0 MJ/kg; 16,78MJ/kg a 18,96 MJ/kg para briquetes contendo
serragem; e 15,77 MJ/kg a 18,19 MJ/kg para briquetes contendo bagaço de cana e
glicerina, valores que, de modo geral, aproximam-se do resultado obtido, alguns
inclusive menores, sendo favoráveis à viabilidade da borra do café como matéria-
prima na produção de lenha ecológica (briquetes) para a geração de energia.
Conclusões
A avaliação energética do resíduo borra de café realizada no presente trabalho apresentou resultados satisfatórios, e condizentes com o observado na literatura. De modo geral, o valor alcançado na estimativa do poder calorífico da borra de café demonstra a viabilidade da reutilização do resíduo para a produção de energia renovável através de biomassa pela grande disponibilidade do resíduo, devido a sua constante geração. Assim, conclui-se que há um alto potencial de liberação de calor a ser explorado na borra de café e, com isso, a sua exploração em setores que utilizam do calor para a geração energética e, principalmente, em maquinários que utilizam da queima do carvão, torna-se possível.
Agradecimentos
Ao IFRN – campus Apodi; Grupo de Inovações Tecnológicas e Especialidades Químicas (GRINTEQUI) da UFC; CNPQ.
Referências
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