Avaliação das propriedades dos pellets para fins energéticos
José Cláudio Caraschi, Bruno Silva Camargo, Sâmique Kyene de
Carvalho Araújo Camargo, Dorival Pinheiro Garcia
UNESP/Câmpus de Itapeva, Engenharia Industrial Madeireira
[email protected].
Introdução
Os pellets de madeira são combustíveis
renováveis produzidos na forma de pelotas
cilíndricas de madeira, compactadas e densas
que são produzidas com baixo teor de umidade
(menor que 10%), permitindo assim maior
eficiência na combustão, ou seja
são
produzidos a partir dos subprodutos indústriais
de processamentos mecânicos da madeira ou
materiais lignocelulósicos e resíduos florestais.
Com a escassez de atuais fontes não
renovavéis e altamente poluentes, como o
petróleo e carvão mineral, a biomassa florestal
e seus produtos derivados, o uso de pellets de
madeira surge como uma forma de energia
alternativa, já que possuem grande potencial,
além de suprir as necessidades de energia
ainda proporciona menor impacto ambiental, o
que torna os pellets um biocombustível
promissor. A principal aplicação é para
aquecimento comercial e residencial de
ambientes, mas também pode ser utilizado para
a geração de energia elétrica em plantas
industriais (GARCIA, 20121). Sua utilização é
favorável ao meio ambiente, pois é neutro em
carbono, ou seja, todo CO2 liberado na
combustão é recuperado no crescimento de
novas árvores já que a madeira é um material
renovável, e tem baixas emissões de gases do
efeito estufa, além de ser derivado de resíduos
(galhos, serragem).
Com isto, surge um novo cenário energético
mundial com a biomassa vegetal em constante
fortalecimento, já que , dentre fontes de energia
renováveis possue preços cada vez mais
competitivos e menor impacto ambiental1.
Objetivos
Este trabalho teve como objetivo avaliar e
comparar os diferentes pellets, quanto as suas
propriedades físicas e químicas para fins
energéticos, em relação às normas padrões
internacionais.
Material e Métodos
Neste trabalho utilizaram-se como amostras
diferentes tipos de pellets. Eles foram
designados como: P1 – pellets de maravalhas
de Pinus ssp., P2 – pellets de serragem de
Pinus ssp., P3 – pellets de serragem de Pinus
ssp. com 4% em massa de carvão vegetal, P4 –
pellets de casca de amendoim e P5 – pellets de
Pinus ssp. (Literatura1). Pode se observar na
Figura 1 os pellets utilizados.
Figura 1: Amostras de cada pellets
Foram efetuadas análise imediata, com as
determinações do teor umidade (TU), teor de
voláteis (TV), teor de cinzas (TCz) e carbono
fixo (CF), de acordo com metodologia expressa
na norma ABNT NBR 8112, sendo três
repetições para cada amostra de material. Para
determinação da densidade a granel (ou
absoluta) utilizou-se a metodologia estabelecida
pela norma ABNT NBR 6922, para carvão
vegetal. Para determinação das análises
realizadas foram utilizadas as seguintes normas
com suas especificações de qualidade como
ilustra a Tabela 1.
Tabela 1: Normas de padronização austríaca e suéca
para os pellets
Alemanha
DIN 51731
HP1
Parâmetros
(unidades)
4 ≤ Ø ≤ 10
Ø (mm)
Áustria
ÖNORM
M7135
Madeira
4 a 20
Compr. (mm)
≤ 5. Ø
máx. 100
3
Dgranel (kg/m )
> 600
> 600
TU (%)
< 12
≤ 12
TCz (%)
< 1,5
≤ 0,50
17,5 a 19,5
≥ 18
≥ 95,0
≥ 95,0
PCI (MJ/Kg)
Du (%)
Efetuaram-se três repetições para cada
procedência de material. A densidade da
partícula dos pellets foi determinada de acordo
com a norma ONORM M71352 através das
medidas das dimensões e o peso de 40 pellets
individuais selecionados aleatoriamente de cada
amostra. Para determinar o teor de umidade
das amostras, utilizou-se a ABNT NBR 14929
pelo método da secagem em estufa. As
dimensões dos pellets, diâmetro e comprimento,
foram determinados de acordo com a norma
ONORM M7135 através da medida individual do
comprimento e do diâmetro de 40 pellets
selecionados aleatoriamente de cada amostra.
Para cada amostra do material contou-se a
quantidade de pellets contidas em 100g.
Determinou-se o, poder calorífico útil (PCU), e
poder calorífico inferior (PCI) com umidade, em
uma bomba calorimétrica isotérmica por meio
da metodologia estabelecida na norma ABNT
NBR 8633. Realizou-se três repetições para
cada amostra coletada. A densidade energética
foi determinada multiplicando-se o PCI pela
densidade a granel (kg/m3). A durabilidade
mecânica (Du) dos pellets foi determinada
conforme as especificações técnicas da norma
CEN/TS 15210-1 de 2005, utilizando 500,0g da
amostra, onde foi rotacionado a 50 rpm, durante
10 min, e foi expressa através do percentual
entre a massa retida na peneira de 3,0 mm e a
massa inicial.
Resultados e Discussão
Os resultados da caracterização dos pellets são
apresentados nas Tabelas 2 e 3.
Tabela 2: Propriedades físicas dos pellets
Pellets
Análises
P1
P2
P3
P4
P5
Diâmetro
7,41
6,76
6,75
6,72
6,30
(mm)
Compr.
21,1
21,4
29,9
14,8
18,4
(mm)
Pellets /
100g
86
97
80
142
265
(unid.)
dgranel
682
649
598
511
638
(kg/m³)
Tabela 3: Análise imediata e o poder calorífico
superior e inferior dos pellets
Análises
Pellets
P1
P2
P3
P4
P5
TU (%)
7,70
8,31
7,88
10,48
7,78
PCU
(MJ/kg)
18,97
18,89
20,40
17,93
17,64
PCI (MJ/kg)
17,52
17,44
18,95
16,45
17,70
TCz (%)
0,63
0,64
1,04
5,04
0,58
CF (%)
13,03
14,83
22,27
13,83
15,42
TV (%)
86,97
85,17
77,73
86,17
84,0
Os resultados demonstraram que o poder
calorífico inferior dos pellets P1, P2 e P3
atingiram valoress mínimos exigidos na norma
alemã que exige de 17,5 a 19,5 MJ/kg (DIN
51731)3. Em relação a densidade energética
(quantidade de energia por unidade de volume),
os pellets P1, P2 e P3 apresentaram valores na
faixa que exige os padrões de qualidade (9,3012,30)4. Quanto ao teor de umidade, os
resultados mostraram que todos os pellets
atingiram este parâmetro de qualidade. De
acordo com a norma (ONORM M7135 e DIN
51731) todos os pellets apresentaram alta
durabilidade mecânica (acima de 80%). Os
resltados mostraram que quando coletadas 100
gramas de cada pellets, notou-se maior
variação entre os pellets P3 e P4 com relação
ao comprimento, com valores de 14,8 e 29,9mm
respectivamente, e a quantidade de material
presente nas 100 gramas de cada amostra
variou de 80 para P4 a 142 unidades para P3.
A densidade a granel dos pellets estão dentro
do aceitável pelas normas de padronização,
com excessão apenas dos pellets P4.
Conclusões
A partir dos resultados conclui-se que os pellets
são biocombutíveis renováveis que possuem
bom potencial energético e atendem os padrões
internacionais com relação as análises
realizadas, com exceção dos pellets de casca
de amendoim.
Referências Bibliográficas
1
GARCIA, D. P. Caracterização química, física e
térmica de pellets de madeira produzidos no
Brasil. 2010. 101f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Mecânica) - Faculdade de
Engenharia de Guaratinguetá, Universidade
Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2010.
2
OSTRREICHES
NORMUNGS
INSTITUT.
ONORM M7135. Compressed wood or
compressed bark in natural state – pellets and
briquettes,
Requirements
and
test
specifications, Vienna, 2000.
3
DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG. DIN
51731: Testing of solid fuels – Compressed
untreated wood, Requirements and testing.
Berlin, 1996.
4
LETHIKANGAS, P. Quality properties of
pelletised sawdust, logging residues and bark.
Biomass
and
Bioenergy,
Uppsala,
Sweden.v.19, n.20, p.351-360, aug. 2001.