TÍTULO: ESTUDO DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DA ESPÉCIE VEGETAL SABIÁ (Mimosa caesalpiniaefolia Benth.)

AUTORES: Alves, G.H.O. (UFAL) ; Santos, L.A. (UFAL) ; Dias, A.B.A. (UFAL) ; Mendes, M.R. (UFAL) ; Menezes, R.K.O. (UFAL) ; Barboza, A.S.R. (UFAL) ; Souza, J.E.A. (UFAL) ; Meneghetti, S.M.P. (UFAL)

RESUMO:A biomassa pode ser considerada uma fonte energética renovável e de baixo custo. No estado de Alagoas a espécie vegetal Sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia Benth.) mostra-se bastante promissora para geração de energia. Para tanto, se efetuaram 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) de suas folhas e seu caule, antes e após compactação. Observou-se que as amostras de caule demonstraram a não necessidade de secagem do material. Dentre todas as amostras de Sabiá estudadas as folhas antes da compactação, seguida pelo caule do material compactado apresentaram maior poder calorífico.

PALAVRAS CHAVES: biomassa; espécie vegetal; compactação

INTRODUÇÃO:Do ponto de vista energético, biomassa seria todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizado para produção de energia (CENBIO, 2011). Alagoas apresenta uma ampla variedade de fontes de biomassa, como as de origem agrícola e agropecuária. No entanto, as de origem lenhosa e não lenhosa mostram- se bastante promissoras. Nesse contexto, a espécie vegetal Sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia Benth.) apresenta grande potencial energético, tornando- se fonte alternativa competitiva de energia. A espécie também é conhecida como cebiá, sansão-do-campo, angiquinho-sabiá ou unha-de-gato e pertence ao gênero Mimosa e à família Mimosaceae (Leguminosae: Mimosoideae). O Sabiá alcança facilmente 4 m de altura aos 2 anos de idade e ocorre espontaneamente em áreas de “caatinga” semi-úmidas. Todavia, ocorre também em áreas mais secas (20 a 28 ºC) (RIBASKI et al., 2003). Segundo RIBASKI; LIMA (1997) apud CARVALHO (2007), com 5 ou 6 anos de idade, pode ser cortado para aproveitamento da madeira. Além de suas aplicações mais comuns, como fonte de estacas, produção de carvão, cerca-viva e na apicultura, pode-se pensar no Sabiá como alternativa para o desenvolvimento de florestas energéticas no estado de Alagoas, visto que essa espécie apresenta características de rápido crescimento, produção de lenha e carvão de boa qualidade e até mesmo resistência à seca. Para um melhor aproveitamento energético da espécie realiza-se o processo de compactação, o qual é utilizado quando se busca aglomerar partículas pequenas de biomassa formando-se blocos, que possuem maior concentração de energia e menor volume do material, favorecendo assim o transporte e a armazenagem (RENDEIRO. In: RENDEIRO et al., 2008).

MATERIAL E MÉTODOS:As folhas e caule de Sabiá foram coletados no município de Viçosa - AL, para realização de etapas de trituração, secagem, análise granulométrica, compactação, 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 de Sabiá foi realizado ao sol e em estufa de secagem até uma faixa de 8 a 12 % de umidade. As amostras de caule de Sabiá não necessitaram de procedimento inicial de secagem. 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). Para a obtenção dos briquetes 0,5000 g de amostra foi transferida para uma prensa hidráulica de bancada Carver (modelo C), sofrendo uma pressão em torno de 6 e 7 psi por 3 minutos. 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:Após a trituração e ensaio granulométrico observou-se o maior rendimento das amostras de dimensão > 0,850 mm. Logo, para uma quantidade maior de material homogêneo é necessária outra etapa de trituração. A densidade é de fundamental importância para o transporte e armazenamento da biomassa. Os dados de densidade variaram de 0,72 ± 0,03 g/cm³ a 0,82 ± 0,02 g/cm³. As folhas de Sabiá apresentaram umidade inicial de 43,64 %, dessa forma secou-se previamente o material para posterior obtenção do PCS. O teor de umidade inicial do caule (8,81 %) demonstrou não haver necessidade de secagem da amostra. Os maiores dados de teor de voláteis para o material não compactado foi obtido para o caule do Sabiá (79,09 ± 1,82 %) bem como para o material compactado (70,89 ± 0,33 %). Altas quantidades de cinzas podem diminuir o poder calorífico (STREHLER, 2000 apud KLAUTAU, 2008). Não se percebe grandes diferenças entre o teor de cinzas das amostras (12,05 ± 0,02 % a 18,62 ± 1,04 %), separadamente, no entanto, pode-se observar que as folhas de Sabiá apresentam maiores taxas. O menor percentual de carbono fixo (7,46 %) foi encontrado para o caule não compactado e o maior para as folhas compactadas (20,76 %), o qual é preferível porque indica que a biomassa queima mais lentamente. As amostras antes e após compactação apresentaram PCS variando de 17.490,00 ± 55,15 kJ a 18.087,50 ± 91,22 kJ e PCI indo de 15.847,64 kJ a 16.455,14 kJ, demonstrando um aumento energético do caule do Sabiá após compactação. Contudo, o mesmo não ocorreu para as folhas dessa espécie vegetal, como pode ser visto na Figura 1. Os dados de PCS são comparáveis as espécies utilizadas atualmente no estado como, por exemplo, o eucalipto (14.243,49 kJ) e o bambu (14.099,30 kJ).

Figura 1. Dados de PCS das amostras de Sabiá, antes e após compactação



CONCLUSÕES:A espécie vegetal Sabiá pode ser utilizada como alternativa energética nos setores produtivos de queima do estado de Alagoas. É uma espécie que apresenta amplas vantagens econômicas, além de fornecer propriedades físico-químicas comparáveis às biomassas utilizadas atualmente em Alagoas, como eucalipto, bambu e bagaço de cana-de-açúcar. Dentre as amostras estudadas, as folhas não compactadas, seguida pelo caule do material compactado apresentaram maior poder calorífico. Estas amostras demonstraram características de elevado teor de carbono fixo e densidade considerável.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:CARVALHO, P. E. R. Sabiá: Mimosa caesalpiniaefolia. Colombo: Embrapa Florestas, 2007. 10 p. (Embrapa Florestas. Comunicado técnico, 135).

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.

RENDEIRO, G. Pré-tratamento da biomassa. In: RENDEIRO, G. et al. Combustão e gasificação de biomassa sólida. Brasília: MME, 2008.

RIBASKI, et al. Sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) árvore de múltiplo uso no Brasil. Colombo: Embrapa Florestas, 2003. 4 p. (Embrapa Florestas. Comunicado técnico, 104).

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.