Observações finais a respeito do estudo teórico da classificação de partículas de bagaço

Foi apresentado ao longo deste trabalho diversos conceitos envolvendo o fenômeno da fluidização das partículas de bagaço de cana. O objetivo de tal estudo foi fornecer informações básicas para o início do desenvolvimento de equipamentos pneumáticos que possam auxiliar diversos processos, tais como, na produção de etanol, xilitol, proteína microbiana, aromas, bio-plásticos, papel, entre outros.

Para todos os processos, o fato do bagaço apresentar uma distribuição de partículas mais homogênea já facilitaria sua manipulação, mas em certos casos, como na produção de papel, é demonstrado que a classificação e separação de determinados grupos de partículas torna o processo ainda mais eficiente (O´HARA; MUNDREE, 2016).

Nesta mesma linha, considerando um estudo em específico da hidrólise enzimática sem prévio pré-tratamento, apenas com as partículas do bagaço sendo separadas pneumaticamente em equipamento classificador em dois grupos, fibra e medula, ficou demonstrado que a conversão de celulose em glicose após 72 horas da fração medula chegou a ser o dobro da fração fibra (ALMEIDA, 2012).

Logo, a continuidade em estudos de equipamentos classificadores pneumáticos mais eficientes pode representar um grande avanço para a indústria, principalmente no que diz respeito à viabilização de uma série de processos que ainda nos presentes dias se apresentam muito dispendiosos.

Desse modo, pode-se considerar que os equipamentos pneumáticos classificadores de partículas de bagaço são uma alternativa interessante para homogeneização e seleção de grupos de partículas de maneira rápida, a custos viáveis e com reduzidas paradas para manutenção e trocas de peças, além de poderem ser adaptados para trabalharem como secadores, melhorando o desempenho do bagaço na combustão em caldeiras, por exemplo.

A Tabela 11 resume os principais dados a serem considerados para o início de um projeto teórico exploratório de um classificador pneumático de bagaço.

Tabela 11: Informações úteis para o projeto de um classificador pneumático de bagaço

Fração de bagaço Velocidade de separação (m.s-1_{) (a)} Classificação de Geldart (b) Densidade (kg.m-3_{) (a)} % de massa do total da amostra (a) Diâmetro de Sauter (mm) (b) Razão de aspecto (b) Medula 0,7 A 545,3 15 0,3 2,2 Fibra 0,7<x<2,0 B 198,2 49 2,0 3,5 Casca ≥ 2,0 D 331,1 36 ≥ 4,0 4,1

(a) Valores médios obtidos da tese de Lenço (2010); (b) Valores médios calculados no presente estudo;

A principal consequência dos avanços nesta linha de pesquisa é o impulsionamento econômico dos países que dispões do bagaço de cana como um subproduto ainda pouco utilizado perante seu promissor potencial, sendo, portanto, os dados apresentados no presente trabalho uma diretriz para os subsequentes estudos, principalmente aqueles fundamentados em simulações.

Tratando especificamente das simulações, as mesmas são uma alternativa importante para realização de testes que propiciem uma boa expectativa dos resultados esperados no equipamento a ser construído. Assim, o modelo escolhido e apresentado para classificação das partículas de bagaço neste trabalho mostrou-se bastante preditivo, servindo de base para futuras pesquisas que utilizem a fluidização de tal biomassa.

CAPÍTULO 6

CONCLUSÕES

Neste trabalho, foram realizadas simulações envolvendo o bagaço de cana-de- açúcar, tal como composto por diferentes grupos de partículas com propriedades semelhantes, auxiliando na visualização e no entendimento do fenômeno de separação de partículas. O processo de separação é muito utilizado na engenharia de processo para permitir, por exemplo, a obtenção de frações mais homogêneas de material, em tamanho ou mesmo em características químicas.

Foi utilizada a técnica CFD/DEM para simular a separação das partículas de bagaço e a mesma mostrou ser uma ferramenta muito poderosa, uma vez que o modelo adotado descreveu com boa exatidão os movimentos das partículas e suas interações com outras partículas e paredes.

Quando a velocidade do ar foi suficiente para separar o grupo intermediário de partículas do bagaço estando em umidade de equilíbrio, observou-se que os contatos partículas/partículas e partículas/paredes eram maiores do que quando as altas velocidades do ar foram adotadas, de modo que a separação foi mais eficiente quando o objetivo era separar as partículas mais grossas.

Nos casos simulados do bagaço em umidade de equilíbrio com o ambiente, utilizando a simulação 1 Via, observou-se que quanto mais altas as velocidades do ar utilizadas, visando a separação de partículas maiores, grupos 6 e 7, os resultados mostraram ser mais eficientes. Isto porque com velocidades menores do ar foi observado o aumento de concentração das partículas no tubo, acarretando em diferenças na força de arraste do que seria esperado para partículas individuais.

Já na simulação 2 Vias, a comparação com o experimento real mostrou que o modelo estudado apresentou um grau de predição elevado para este caso, devendo-se em muito ao fato da interação fluido partícula ter sido incluída e, assim, ser uma situação mais próxima do que ocorre na realidade, com o fluido influenciando no arraste das partículas e vice-versa.

Já no caso do bagaço úmido, devido à adesão entre partículas formando grandes aglomerados destas, a simulação confiável é a dita 2 Vias. Nessa situação, devido à umidade do bagaço ser muito maior que do ambiente é inevitável que em seguidos testes de transporte pneumático reais haja a secagem natural do material, porém quando se procede à simulação é

garantido que as características do material não são alteradas, com isso tal ferramenta se mostrou muito importante quando se pretende avaliar processos que utilizem o bagaço úmido. No caso de um estudo futuro da secagem do material durante o transporte das partículas pode-se considerar uma nova correlação que faça parte do modelo de modo que, dependendo do tempo de residência das partículas no leito e de características do fluido, haja a transferência de massa das partículas, com a perda da umidade e consequente redução das densidades, acompanhada da diminuição da força de adesão entre as mesmas.

Por fim, foi destacada a importância do estudo teórico de classificação pneumática de partículas de bagaço, principalmente quando o objetivo é a separação de frações bem definidas de tal biomassa, como a fibra e a medula. Sendo que em determinados processos, como a produção de papel, a medula é indesejável, uma vez que é responsável por dificultar a drenagem de água durante o processo. Por outro lado, considerando a hidrólise enzimática, tal fração apresenta rendimentos de conversão de celulose em açúcares fermentáveis superiores aos das demais frações quando nenhum pré-tratamento do material é realizado, o que auxilia na redução de custos de tal processo.

Logo, sabendo que com velocidades do ar de até 0,7 m.s-1 pode ser separada a fração medula, com velocidades intermediárias entre 0,7 e 2,0 m.s-1 separa-se a fibra e velocidades superiores a 2,0 m.s-1 separa-se a casca, poderão ser feitos testes e simulações da classificação pneumática de bagaço em equipamentos separadores visando o desenvolvimento destes para serem utilizados nos referidos processos.

Além disso, os parâmetros de simulação apresentados no presente trabalho também podem ser estendidos a diversos outros processos que utilizam a fluidização do bagaço de cana- de-açúcar como a pirólise, gaseificação, secagem pneumática e outros, permitindo o estudo e desenvolvimento de tais equipamentos perto de uma configuração ideal, economizando tempo e reduzindo custos para tanto.