C ARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA BIOMASSA

2.3.1 T

O teor de humidade foi determinado segundo a norma “CEN/TS 14774-1:2004”. Prepararam-se três réplicas para cada amostra com pesos semelhantes entre elas. As réplicas, cada uma das quais entre 50 g e 150 g, foram colocadas na estufa a 105 ºC, sendo pesadas ao fim de 2 horas, e depois ao fim de 1 hora, sendo finalmente deixadas 24 horas na estufa para garantir a sua secagem completa, ou seja, até atingir peso constante.

O peso ao fim das 24 horas foi o utilizado nos cálculos, uma vez que é o menor peso da amostra registado, por esta estar completamente seca (ver Anexo A2). No final foi calculada a média das três réplicas de modo a obter apenas um teor de humidade médio para cada tipo de biomassa.

2.3.2 T

O teor de cinzas foi determinado segundo a norma “CEN/TS 14775:2004”. Prepararam-se três réplicas com cerca de 1 g para cada amostra, pesadas numa balança de precisão 0,1 mg. Estas réplicas foram colocadas na mufla inicialmente a 100 ºC, sendo o programa de temperaturas de acordo com o protocolo do Anexo A3, até atingir os 550 ºC. Após o processo, as amostras são colocadas num exsicador para arrefecimento. Quando arrefecidas, são pesadas, e voltam-se a colocar na mufla em períodos de 30 minutos a 550 ºC (com os respetivos passos de arrefecimento), com o objetivo da estabilização do peso (±0,2 mg), e portanto garantir que a queima é completa. A maior perda de peso para cada uma das amostras, é a que conta efetivamente em termos de cálculos de teor de cinzas (ver Anexo A3). No final é feita a média do teor de cinzas das três réplicas, para obter apenas um valor médio para cada tipo de biomassa.

2.3.3 T

O teor de matéria volátil foi determinado segundo a norma “CEN/TS 15148:2004”. São preparadas três réplicas com cerca de 1 g para cada amostra, pesadas numa balança de precisão 0,1 mg e colocadas em cadinhos de cerâmica com as respetivas tampas também de cerâmica, que são adequados às elevadas temperaturas da mufla.

Os cadinhos são introduzidos na mufla durante 7 minutos a 900 ºC. No final deste período são retirados e arrefecidos à temperatura ambiente, em superfícies resistentes à temperatura (tijolos). Depois do arrefecimento de cerca de 7/10 minutos, pesam-se os cadinhos com a amostra já volatilizada, e as respetivas tampas. Os teores de matéria volátil são calculados de

acordo com o protocolo do Anexo A4. No final foi calculada a média das três réplicas de modo a obter um teor de matéria volátil médio para cada tipo de biomassa.

2.3.4 T

O carbono fixo foi determinado por diferença, tendo em consideração a amostra em base seca e os respetivos teores de matéria volátil e cinzas:

% CF = (100 % - (% MV + % Cz)) (Eq. 2-1)

2.3.5 S

A determinação do teor de solúveis (em água) foi realizada de acordo com a norma “DIN 38414”. Cada carga da autoclave (Figura 2.25) continha quatro amostras de biomassa, cada uma com três réplicas, e um branco, perfazendo um total de 13 frascos. A autoclavagem é realizada durante um período de 60minutos (protocolo do Anexo A5), no final do processo deixam-se arrefecer os frascos cerca de 30/45 minutos, e por fim as amostras são filtradas e preparadas para posterior análise química, de acordo com a norma “CEN/TS 15105:2005”, tendo em conta o tipo de elemento químico a analisar.

Figura 2.25: Autoclave.

2.3.6 C

,

,

A determinação do Cálcio (Ca) e do Magnésio (Mg) foi realizada por espectrometria de absorção atómica, enquanto que a determinação do Potássio (K) e do Sódio (Na) foi realizada por espectrometria de emissão atómica. Para o efeito, foi seguido um método adaptado do

protocolo “Espectrometria de Absorção e Emissão Atómica – Conceitos, instrumentação e técnicas”, que é apresentado no Anexo A7.

Para cada elemento químico analisado, as rectas de calibração do equipamento foram realizadas com recurso a padrões, cuja preparação está descrita no protocolo do Anexo A7; nos anexos B4, B5, B6, B7, B8 e B9 são apresentadas as retas de calibração.

2.3.7 F

Para determinação do fósforo foi utilizado o método do ácido ascórbico, adaptado da norma SM 4500 – PE. As amostras foram armazenadas segundo a norma “CEN/TS 15105:2005”. A concentração de fósforo nas amostras é determinada por espectrometria no comprimento de onda de 880 nm de acordo com o protocolo do Anexo A9; no Anexo B3 são apresentadas as retas de calibração, construídas a partir de 5 padrões.

2.3.8 C

A determinação da concentração de cloretos presentes nas amostras de biomassa foi realizada utilizando o método do elétrodo do ião selectivo, sendo o protocolo do procedimento apresentado no Anexo A8, e as respectivas retas de calibração no Anexo B2, construídas a partir de 4 padrões. As amostras para determinação de cloretos foram extraídas e armazenadas do mesmo modo que as amostras para determinação de metais, ou seja, de acordo com a norma “CEN/TS 15105:2005”.

2.3.9 C

Q

O

(CQO)

A Carência Química de Oxigénio (CQO) é usada como uma medida do oxigénio necessário para oxidar quimicamente a biomassa. Para que possa ser determinada é necessário usar um método no qual seja utilizado um oxidante forte, que neste caso foi o dicromato de potássio. Foi usado também o sulfato de prata (AgSO4) como catalisador, para oxidar componentes orgânicos de baixo peso molecular e ácidos gordos.

O procedimento usado para determinação do CQO envolve o método Hach (Anexo A6), que consiste numa digestão da amostra, com dicromato de potássio e sulfato de prata a 150 ºC durante 2 horas. Após este tempo e posterior arrefecimento (sem contacto com a luz), foram lidas as absorvâncias num espectrofotómetro com um comprimento de onda de 605 nm. O cálculo do CQO foi realizado para cada uma das três réplicas da amostra, através das retas de calibração obtidas a partir de 6 padrões de concentração conhecida, e apresentadas no Anexo B1.

2.3.10 A

O azoto orgânico foi determinado pelo método do Azoto Kjeldahl, adaptado do Standart methods [37]. A extração das amostras foi efetuada em conjunto com a extração das amostras para o fósforo, contudo estas foram armazenadas com H2SO4 a 4 ºC, de acordo com a norma “CEN/TS 15105:2005”.

Para a determinação do azoto são realizadas três etapas. A primeira é a digestão, que se efetua num primeiro estágio a 200 ºC para evaporação da água, e num segundo estágio a 390 ºC que permite a evaporação do ácido, sendo a digestão dada por concluída quando a solução

apresentar uma cor azul/esverdeada límpida. A segunda etapa é a destilação, feita num destilador KJELTEC, onde se recolhe o destilado num erlenmeyer de 250 mL, que contém ácido bórico 4 % com indicador. E por fim efetua-se uma titulação volumétrica com ácido clorídrico de título conhecido, de forma a determinar a concentração de azoto na amostra. Os cálculos e as etapas anteriores estão descritos mais pormenorizadamente no protocolo presente no Anexo A10. As padronizações do azoto, bem como a aferição do HCl 0,02 N, são apresentadas no Anexo B10.