Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761
Análise do potencial energético e determinação do poder calorífico da
castanhola (Terminalia catappa Linn)
Analysis of energy potential and heating value determination of tropical
almond (Terminalia catappa Linn)
DOI:10.34117/bjdv6n6-027
Recebimento dos originais:08/05/2020 Aceitação para publicação:02/06/2020
Hugo Luís Bôa-Viagem
Acadêmico de Engenharia Mecânica Industrial Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: hugolabv@gmail.com Clériston Moura Vieira Júnior Mestrado em Tecnologia da Energia Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: cleristonvieirajr@gmail.com José Jhonattan Ferreira Silva
Acadêmico de Engenharia Mecânica Industrial Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: jhonattanf.4@gmail.com Vitória dos Santos Silva
Acadêmico de Engenharia Mecânica Industrial Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: vitoria.santos.silva.98@gmail.com Humberto da Silva Santos
Mestrado em Tecnologia da Energia Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Shirlene Tamires Oliveira dos Santos
Mestrado em Tecnologia da Energia Instituição: Universidade de Pernambuco
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: shirlene.tamires@hotmail.com Sérgio Peres Ramos da Silva Ph.D em engenharia Mecânica Instituição: University of Florida
Endereço: Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis e Energia, Rua Benfica, 455, Madalena, Recife, Pernambuco.
E-mail: sergperes@gmail.com
RESUMO
Diante da necessidade de se desenvolver matrizes energéticas limpas provenientes de fontes renováveis de baixo custo, o estudo de resíduos de biomassa vem se tornando promissor. A
Terminalia catappa Linn, conhecida vulgarmente como castanhola ou amendoeira,
apresenta-se como fonte viável de energia, pois apresenta-seus resíduos são geralmente descartados em aterros sanitários no Brasil. Assim, o objetivo desse trabalho foi determinar os valores do PCS (MJ/kg) e PCI (MJ/kg) da casca (epicarpo) e do caroço (endocarpo) do fruto da castanhola, a fim de demonstrar sua utilidade como fonte de energia. Os resíduos obtidos foram triturados e posteriormente caracterizados por calorimetria digital. O PCI da casca foi de 13,74 MJ/kg e do caroço foi de 16,81 MJ/kg. O PCI do caroço da castanhola é próximo do PCI de outras biomassas encontradas na literatura, o que demonstra seu potencial para uso como fonte de energia.
Palavras-chave: Terminalia catappa Linn, poder calorífico, valorização da biomassa.
ABSTRACT
Due to the necessity to develop clean energy matrices from low-cost renewable sources, the study of biomass residues has become promising. Terminalia catappa Linn, commonly known as tropical almond, appears as a viable source of energy since its residues are generally disposed of in landfills in Brazil. Thus, the objective of this work was to determine the Higher Heating Value HHV (MJ/kg), and Lower Heating Value LHV (MJ/kg) of the husk (epicarp) and the shell (endocarp) of the tropical almond fruit, aiming to show its potential as an energy source. The residues obtained were crushed and later characterized by digital calorimetry. The LHV of the husk was 13.74 MJ/kg, while for the shell it was 16.81 MJ/kg. The LHV of the tropical almond shell is close to those of other biomasses found in the literature, which demonstrates its potential for use as an energy source.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761 1 INTRODUÇÃO
Biomassa é recurso renovável derivado de material orgânico de origem animal ou vegetal, existindo na natureza ou gerado pelo homem ou animais, tais como resíduos da agricultura, atividades industriais ou lixo urbano que pode ser utilizado como fonte de energia (Ferreira et al., 2018). No entanto, ainda existe a destinação insipiente resíduos de biomassa, o que degrada os centros urbanos e gera grandes transtornos à população. Além disso, quando são aproveitados ou reutilizados como fonte de energia de maneira ineficiente, geram altas proporções de poluentes para o ar atmosférico. Dessa forma, o estudo dessa fonte e dos diversos potencias energéticos que podem ser gerados a partir dela, tornam-se importantes para manter a estabilidade da matriz energética brasileira.
A Terminalia catappa Linn é uma oleaginosa, da família das Combretáceas, amplamente encontrada em áreas urbanas litorâneas, que se adapta a diferentes tipos de solos, os inférteis e os arenosos, e que é muito utilizadas para fins ornamentais (De Paula, 2008). Segundo Pereira (2016), Terminalia catappa Linn apresenta uma perspectiva de rendimento de produção de óleo de, aproximadamente, 0,6 t óleo/ha/ano. Comparando esse resultado com outras oleaginosas, observa-se que ela apresenta o dobro de potencial de geração de óleo que a soja (padrão brasileiro na produção de óleos) e rendimento próximo aos de canola, amendoim e mamona, todos estes com uma média de 0,7 t óleo/ha/ano. Diante de tal fato, torna-se necessário o conhecimento do potencial energético da biomassa residual de Terminalia
catappa Linn.
Resíduos são gerados no processo de obtenção do óleo da Terminalia catappa Linn, entre eles o caroço e a casca, que podem ser utilizados na geração de combustível sólido ou líquido (Nugroho et al., 2019). Com o intuito de exprimir a quantidade de energia por unidade de massa, e com isso, verificar a quantidade de energia que pode ser gerada, mede-se o poder calorífico da amostra.
Diante disto, esse trabalho visa determinar o poder calorífico da casca e do caroço de
Terminalia catappa Linn, com o intuito de mensurar a quantidade de energia que pode ser
gerada a partir dessa biomassa residual.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Todos os experimentos foram realizados em triplicata no Laboratório de Combustíveis e Energia da Escola Politécnica de Pernambuco (POLICOM). O material foi coletado na
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761 cidade de Olinda, região metropolitana de Recife. Na primeira etapa foi realizada a separação dos resíduos da amêndoa, para encontrar a proporção casca/fruto, caroço/ fruto. Na etapa seguinte outra parcela de amêndoas foi colocada ao ar livre por quatro dias para secagem. Após isso, foram retiradas as biomassas de interesse para o estudo, as cascas e os caroços, e foram colocadas para secar por mais três dias. Posteriormente, as biomassas foram trituradas em um micro moinho de facas Marconi, modelo MA-48. Na Figura 1 é possível verificar as amostras utilizadas para análise.
Figura 1 – Amostras moídas da casca e do caroço da Terminalia catappa Linn.
Para a determinação do poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI), ambos em MJ/kg, foram utilizadas três amostras de cada biomassa para cálculo de média amostral. A determinação do PCS e PCI foi realizada de acordo com a ABNT NBR 8.633/1984: Carvão vegetal – Determinação do poder calorífico. Método de ensaio pela bomba calorimétrica. Foi utilizado o calorímetro digital automático IKA – WERKE, modelo C2000, que contém uma bomba adiabática de oxigênio, uma unidade de armazenamento de água destilada e um vaso de decomposição.
Ao iniciar o ensaio, colocaram-se amostras de biomassa, previamente pesadas, em um cadinho. O cadinho foi colocado dentro do vaso de decomposição, e este foi encaixado dentro da bomba adiabática de oxigênio. No interior do calorímetro, a bomba adiabática foi enchida com água destilada e injetou-se oxigênio no interior do vaso de decomposição a uma pressão de 30 bar, acarretando a combustão da biomassa. Após remover o vaso de decomposição do calorímetro e diminuir a pressão do mesmo, verificou-se o poder calorífico superior da amostra.
Depois de encontrado o PCS, iniciou-se a análise do poder calorífico inferior. Para tal, executou-se a análise da água de combustão presente no vaso de decomposição após o processo anterior. Adicionou-se o indicador alaranjado de metila à água e a mistura foi titulada
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761 com hidróxido de sódio, até a mudança de coloração. Em seguida, acrescentou-se 20 mL de carbonato de sódio e, então, titulou-se novamente a mistura com ácido clorídrico. As quantidades de hidróxido de sódio e de ácido clorídrico foram anotadas e levadas ao calorímetro, onde os resultados do PCI foram obtidos.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Realizada a primeira etapa, teve-se como resultado que a casca e o caroço constituem, respectivamente, 20 e 28 % m/m do fruto, portanto, verificou-se que estes resíduos constituem aproximadamente metade da castanhola.
É de grande relevância a determinação do poder calorífico das biomassas residuais para o aumento do aproveitamento energético da matriz brasileira de energias renováveis. Algumas dessas biomassas residuais têm sido estudadas, como é o caso da casca de arroz, bastante utilizada no Rio Grande do Sul como fonte de energia. Segundo Vieira (2013), o PCS da casca do arroz é de 14,67 MJ/kg. Conforme pode ser visto na Tabela 1, o PCS da casca e do caroço da castanhola é de 13,93 e 17,01 MJ/kg, respectivamente, demonstrando que, apesar da casca da castanhola ter apresentado um valor menor que a do arroz, o caroço apresentou um potencial energético maior.
Tabela 1: PCS e PCI das biomassas residuais de Terminalia catappa Linn.
Casca Caroço
PCS (MJ/kg) 13,93 17,01
PCI (MJ/kg) 13,74 16,81
Fonte: autor
Quando os resultados encontrados nas análises dos resíduos de Terminalia catappa
Linn são comparados aos de outras biomassas, nota-se que o caroço apresenta um poder
calorífico superior em congruência com outras biomassas, mas ainda um pouco inferior, conforme pode ser visto na Tabela 2.
Tabela 2: PCS de diferentes biomassas
Biomassa PCS (MJ/kg) Casca da Castanhola 13,93 Caroço da Castanhola 17,01 Sabugo de milho1 18,35 Eucalipto2 19,42 Casca de coco3 18,67
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p. 33159-33165 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Além disso, a partir de um estudo de viabilidade técnica realizado por Pereira (2016), é possível plantar cerca de 204 plantas por hectare (ao ano) e, portanto, obter cerca de 13143 kg de casca e 14359 kg de caroço por hectare (ao ano). Dessa maneira, o potencial energético para a utilização da casca como biomassa residual seria de 180594,71 MJ e para o caroço seria de 241374,79 MJ.
4 CONCLUSÃO
Verificou-se que as biomassas residuais oriundas da plantação da amendoeira apresentam bons potenciais energéticos, em especial o caroço, com um PCI de 16,81 MJ/kg, superando outras biomassas que são bastante utilizadas, como a casca do arroz, contudo, apresentando valores menores que a casa do coco, por exemplo. Dessa maneira, esse potencial energético poderia ser aproveitado no abastecimento de caldeiras apropriadas para o uso desse tipo de biomassa, reduzindo a utilização de combustíveis fósseis.
REFERÊNCIAS
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