Análise imediata

A determinação da composição química imediata foi avaliada pelo conteúdo em porcentagem de umidade, voláteis, carbono fixo e cinzas, conforme a norma NBR 8112 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1983).

Para a determinação do teor de umidade, cerca de 1 g (com precisão de 0,1 mg) da biomassa foi colocada em um cadinho previamente tarado e levado a uma estufa, a 103 ± 2°C até massa constante.

Essas amostras foram guardadas em dessecador para posterior determinação do teor de voláteis, onde foi utilizada uma mufla à temperatura de 950±10°C. As amostras foram colocadas sobre a porta da mufla previamente aquecida durante 2 minutos em cadinhos tampados. Posteriormente, os cadinhos foram colocados no meio da mufla onde permaneceram por mais 6 minutos com a porta fechada. Em seguida, eles foram transferidos para um dessecador, onde ficaram por 1 hora. Passado esse tempo, os cadinhos foram pesados e a diferença obtida na massa corresponde aos voláteis, que evoluíram na mufla.

Os cadinhos destampados foram transferidos para a mufla fria (temperatura menor que 300o_{C) e foram aquecidos lentamente até 750}o_C, mantendo essa temperatura por duas horas. Eles foram tampados e transferidos para um dessecador, onde permaneceram por 1 hora. Após, foram pesados e o teor de carbono fixo foi determinado por diferença.

3.2.2 Análise química

Nas análises químicas foi utilizado o material que passou pela peneira de 40 mesh e ficou retido na peneira de 60 mesh (granulometria entre 0,25 – 0,36 mm).

3.2.2.1 Extrativos

O teor de extrativos foi determinado conforme a Norma M 3/89 da Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel - ABTCP (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA TÉCNICA DE CELULOSE E PAPEL, 1974). Cerca de 2 g de amostra sem umidade, pesados com 0,1mg de precisão em um cadinho de vidro com placa porosa previamente tarado, foram extraídos durante, aproximadamente, 8 horas em um Soxhlet, utilizando uma solução de tolueno/etanol 2:1 (v/v). Após esse período, a solução foi trocada por etanol e a extração mantida por mais 8 horas. O resíduo sólido foi lavado com água fervente até que o filtrado ficasse incolor. O material foi seco em estufa, a 103 ± 2°C, por 8 horas, para a determinação da porcentagem de extraíveis, por diferença. A partir dos materiais sem extrativos, foram realizadas as demais análises.

3.2.2.2 Lignina

Para a determinação do teor de lignina 1g de amostra seca foi pesada com precisão de 0,1 mg e colocada em um erlenmeyer de 50mL com 15 mL de H2SO4 72% de 10-12°C. Esse sistema foi colocado em um banho de água a 18- 20ºC, sob agitação periódica, durante 2h, com o bastão de vidro, o qual foi mantido dentro do erlenmeyer. Posteriormente, a amostra foi transferida para um

erlenmeyer de 1L, acrescentando 560 mL de água destilada. O sistema foi fervido durante 4h, mantendo o nível do erlenmeyer constante por adição periódica de água à amostra. Depois, a amostra foi deixada em repouso para decantar e o conteúdo foi filtrado em cadinho de vidro com placa porosa forrado com fibra de óxido de alumínio, previamente tarado. A fração obtida foi lavada exaustivamente com água fervente. Depois de filtrada a amostra, o cadinho com o precipitado (lignina) foi seco em estufa e pesado.

3.2.2.3 Holocelulose

O teor de holocelulose foi obtido seguindo-se o procedimento descrito por Browning (1963), no qual 2g (com precisão de 0,1 mg) do material previamente seco a 105ºC foi colocado em um erlenmeyer de 125 mL, juntamente com 55 mL de água, 2 mL de uma solução de clorito de sódio 30% (m/v) e 2 mL de uma solução de ácido acético (1:5, v/v). O erlenmeyer foi tampado com outro de 25 mL invertido e o conjunto foi colocado em um banho termostatizado, a 70 ± 5°C. Foi repetida a adição de solução de ácido acético e clorito de sódio após 60 e 120 minutos. Ao final de 3 horas a mistura foi resfriada lentamente até 5°C e filtrada em cadinho de vidro com placa porosa previamente tarado. A holocelulose (resíduo sólido) resultante foi lavada exaustivamente com água fria e com três porções de metanol, e posteriormente, foi seca em estufa a 103 ± 2°C, até massa constante.

3.2.2.4 Celulose

O teor de celulose foi determinado seguindo-se procedimento descrito por Kennedy, Phillips e Willians (1987). Em um recipiente de plástico, foram adicionados cerca de 1 g de holocelulose seca (pesada com precisão de 0,1mg)

obtida no item 3.2.2.3 e 15 mL de solução de KOH 24% (m/v). A mistura foi mantida sob agitação à temperatura ambiente durante 15 horas e, em seguida, filtrada em cadinho de vidro com placa porosa previamente tarado. O resíduo sólido (celulose) resultante foi lavado com água destilada até a neutralidade do filtrado, com duas porções de ácido acético 1% e, por último, com etanol. A celulose foi então seca em estufa, a 103 ± 2°C, até massa constante.

3.2.2.5 Hemiceluloses

As hemiceluloses foram determinadas por diferença, isto é, considerando a soma da celulose mais hemiceluloses igual a quantidade de holocelulose.

3.2.3 Análise elementar

Os teores de carbono, hidrogênio e nitrogênio foram determinados utilizando um equipamento Elementar Vario Micro Cube. Para essa análise, foi utilizado o método de combustão para converter os elementos da amostra em gases simples como CO2, H2O e N2, em que a amostra foi oxidada em uma atmosfera de oxigênio puro.

Os gases produzidos foram homogeneizados e arrastados por He para uma coluna de combustão, que possui reagentes que auxiliam a oxidação dos gases de combustão e removem gases corrosivos. Em seguida, esses gases atravessaram uma coluna de redução, que possui reagentes que reduzem o NO2 à N2, a forma de nitrogênio a ser medida, além de reter halogênios. Os gases foram então separados, detectados em função de sua condutividade térmica e convertidos em porcentagem de C, H e N na amostra. O teor de oxigênio foi obtido por diferença.

3.2.4 Poder calorífico

A seleção de um material como fonte de energia deve se basear, dentre outros, no poder calorífico do mesmo. O poder calorífico de um combustível é a quantidade de energia (calor) liberada na combustão completa de uma unidade de massa ou de volume de qualquer material combustível. A variação desse valor está relacionada com a umidade presente no material combustível a ser utilizado em determinado processo e, no caso de materiais lignocelulósicos, está intimamente relacionado à sua composição elementar (DINIZ et al., 2004; VALE et al., 2000) e aos teores de seus principais componentes químicos (lignina, holocelulose e minerais) (VALE et al., 2000).

O poder calorífico superior (PCS) considera o estado físico dos produtos na mesma temperatura inicial do ensaio, ou seja, a água produzida na combustão é obtida na forma líquida. Já o poder calorífico inferior (PCI) considera que o estado final dos produtos é em forma de vapor. Portanto, é o poder calorífico superior menos o calor de vaporização da água.

Neste trabalho, o poder calorífico superior das biomassas foi determinado em calorímetro da marca Parr, conforme a norma NBR 8633 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1983).

O poder calorífico inferior foi determinado conforme a equação 13: (13) Em que:

PCS = Poder calorífico superior (cal g-1_); H = Hidrogênio (%);

3.2.5 Densidade aparente

A densidade aparente ou a granel é definida como a massa da amostra em gramas / volume da amostra em centímetros cúbicos, que foi determinada por meio da pesagem de 1 g da biomassa em uma proveta de 10 mL, sendo o sistema agitado por alguns segundos. Após essa operação, o volume ocupado foi lido e a relação entre a massa e o volume foi determinada.

3.2.6 Espectroscopia no infravermelho

As biomassas foram analisadas por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), em um aparelho Bruker

Vertex 70V com faixa espectral de 4000 a 400 cm-1 e resolução de 4 cm-1. Os

espectros de absorção de IV foram obtidos com pastilhas de KBr, em que foram pesados aproximadamente 2 mg da amostra em 200 mg de KBr. As análises foram realizadas no Laboratório de Gestão de Resíduos da Universidade Federal de Lavras.

3.2.7 Análise termogravimétrica / Análise termogravimétrica derivada e