7º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS

7º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E

DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS

TÍTULO DO TRABALHO:

POTENCIAL ENERGÉTICO DO RESÍDUO PROVENIENTE DO CONSUMO DO COCO VERDE

AUTORES:

Bárbara de Gois Gomes, Karla Miranda Barcellos, Camila Oliveira Mendes, Juliana Cristina da Silva Araújo, Mayara Raysa Lima Esteves.

INSTITUIÇÃO:

Universidade Federal de Alagoas

Este Trabalho foi preparado para apresentação no 7° Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Petróleo e Gás- 7° PDPETRO, realizado pela a Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás-ABPG, no período de 27 a 30 de outubro de 2013, em Aracajú-SE. Esse Trabalho foi selecionado pelo Comitê Científico do evento para apresentação, seguindo as informações contidas no documento submetido pelo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho, como apresentado, não foi revisado pela ABPG. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, apresentado, não necessariamente reflete as opiniões da Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás. O(s) autor(es) tem conhecimento e aprovação de que este Trabalho seja publicado nos Anais do 7°PDPETRO.

POTENCIAL ENERGÉTICO DO RESÍDUO PROVENIENTE DO CONSUMO DO

COCO VERDE

Abstract

The use of industrial agriculture residues has been growing up in the market, in the last years,it contributes to the conservation of the environment and is often more advantageous economically. This search consists to quantify and characterize the agro industrial residue from the consumption of coconut water in the State of Alagoas for the use in the burn on furnaces industrial. The main purpose is to indicate a replacement for wood from illegal deforestation, used in furnaces of Houses of Cassava Flour from the rural area of the State that are part of APL of Cassava and find an alternative to the use of coconut husk, which, in most cases, is discarded in the trash. For this, was made the analysis physical-chemical and energetic of the residue of coconut. After the drying of the green coconut husks harvested, and with the harvested wood that would go to the furnaces from the Houses of Cassava Flour, was performed granulometric analyses, Moisture Content, Volatile Content, Ash Content and Fixed Carbon Content, and analysis of density. From the results obtained and the Higher Calorific Value of coconut found in the literature, it was realized that the best physical-chemical and energetic characteristics to burn are the wood of native Caatinga, however without much discrepancy for the coconut husk, which could also be used in furnaces.

KEYWORDS: waste, biomass, coconut, energy.

Introdução

A pressão sobre o meio ambiente vem crescendo e as indústrias, assim como manufaturas semiartesanais estão pesquisando fontes de matérias-primas limpas e renováveis, que possam manter o equilíbrio de CO2 no planeta. Independente do preço e da disponibilidade de petróleo e gás natural, o aquecimento global, possivelmente causado pela queima de combustíveis fósseis e pelo desmatamento exacerbado da flora, é um fator que não pode (e nem deve) ser negligenciado[1]. Por isso, a procura por fontes de energias renováveis vem crescendo a cada momento.

A biomassa, que pode ser entendida como um material proveniente da vida vegetal (orgânica) composta por lignina, e sendo um composto renovável; é uma alternativa forte às fontes não renováveis de energia. Uma biomassa existente em larga escala no Estado de Alagoas e em outros estados brasileiros, é o coco.

O resíduo do coco leva cerca de oito anos para se decompor na natureza[2]. No Estado de Alagoas há reaproveitamento da casca do coco verde voltado para o artesanato local, no entanto, a maioria das cascas não possui destino de reaproveitamento, e é destinada ao o lixo. Essas correspondem aproximadamente a 60% da massa total do coco[3].

Alagoas teve uma produção de coco em 2012 de 52.205.000 frutos e uma área destinada à esse plantio de 12.698 ha[4].

Por outro lado, as Casas de Farinha do Agreste de Alagoas utilizam lenha em seus fornos, e essa lenha em sua maioria é proveniente de um desmatamento ilegal. Por isso o objetivo do trabalho

foi caracterizar a casca de coco verde para sua utilização nos fornos das Casas de Farinha de Mandioca, sendo assim, uma alternativa à substituição da lenha.

Metodologia

Foi realizada uma pesquisa com proprietários e trabalhadores de Casas de Farinha de Mandioca ligados ao APL da Mandioca do Estado de Alagoas, e foi realizada uma visita a duas Casas de Farinha localizadas nos arredores do município de Arapiraca, no povoado Mata Limpa, onde se coletou em sacos plásticos amostras das lenhas que essas utilizam.

A lenha colhida nas Casas de Farinha foi triturada em uma forrageira elétrica, passando pelas peneiras 0,7 mm e 0,5 mm de diâmetro.

Com a lenha triturada, realizou-se a análise Granulométrica, segundo a Norma da ABNT NBR 6923, usando um equipamento da BERTEL/SOLOTEST, que consiste em pôr o material triturado em um jogo com 5 peneiras, de 20, 40, 70, 140 e 270 ABNT/ASTM (20, 35, 65, 150 e 270 MESH) acopladas a um sistema vibratório, para sua classificação.

Após a granulometria, realizou-se a análise da massa específica seguindo as Normas da ABNT NBR 6922, utilizando-se balão volumétrico, água destilada, cadinhos de porcelana e balança analítica SHIMADZU. O procedimento consiste em, usando um balão volumétrico de volume e massa conhecida, e colocando 5 gramas do material triturado dentro do balão, completando com água e pesando-se o conjunto, descobre-se o volume do material triturado, e consequentemente, sua massa específica.

Realizou-se o Teor de Umidade em base úmida, seguindo as Normas da ABNT NBR 8112, utilizando-se uma estufa de secagem QUIMINS, cadinhos de porcelana, balança analítica SHIMADZU e dessecador. Foi pesado 1 g da lenha e colocado por duas horas (tempo necessário para que a massa ficasse constante) na estufa a 105ºC. Após retirar a amostra da estufa, colocou-se por volta de meia hora no dessecador até atingir a temperatura ambiente. Para o cálculo do Teor de umidade, utilizou-se a Fórmula 1:

Teor de Umidade = (ma / mi)*100 (1)

Onde ma é a massa de água que tinha na amostra (encontra-se essa massa subtraindo da massa inicial da amostra, a massa final, ao sair da estufa) e mi é a massa inicial da amostra.

Mediu-se o Teor de Voláteis, Teor de Cinzas e Teor de Carbono Fixo, seguindo as normas da ABNT NBR 8112, utilizando cadinhos de porcelana, balança analítica SHIMADZU, Mufla FDG3P-S e dessecador.

Os Materiais Voláteis compreendem a água presente que é derivada da decomposição química durante o aquecimento, e uma mistura complexa de gases combustíveis.O Teor de Voláteis determina a facilidade com que uma biomassa queima[5], ou seja, quanto maior o Teor de Voláteis, mais fácil a biomassa sofre combustão. Colocou-se 6 g de lenha triturada no cadinho e deixou-se por 2 horas a 105ºC na estufa para que a amostra ficasse seca, e então, levou-se o cadinho à mufla por 7 minutos à 850ºC. Após isso, pesou-se a amostra restante após a volatilização e com cerca de 1 grama de amostra no cadinho, levou-se o cadinho novamente à mufla, à 710ºC até que a combustão se realiza-se por completo, para se estimar o Teor de Cinzas.

A Fórmula 2 é a utilizada para a obtenção do Teor de Voláteis.

Teor de Voláteis = ((mi – mo)/mi)*100 (2)

Onde mi é a massa inicial da amostra, e mo é a massa da amostraapós os 7 minutos na mufla. A Fórmula 3 é a utilizada para determinar o Teor de Cinzas. As cinzas são resultantes da combustão dos componentes orgânicos e oxidação dos inorgânicos, [...] cinzas são resíduos da combustão[6].

Teor de Cinzas = (mi/mf)*100 (3)

Onde mi é a massa inicial da amostra, e mf é a massa final da amostra após as três horas na mufla.

Ao retirar o material da mufla, deixou-se por volta de meia hora no dessecador até que atingisse a temperatura ambiente para poder pesar a amostra. A Fórmula 4 é o cálculo do Teor de Carbono Fixo.

Teor de Carbono Fixo = 100 – (Tv + Tc) (4)

Onde Tv é o Teor de Voláteis e Tc é o Teor de Cinzas.

Coletaram-se cocos após o comércio da água de coco na orla de Maceió, em sacos plásticos. Deixaram-se os cocos verdes por aproximadamente um mês secando ao ar livre e retirou-se sua casca para análises. Depois, as cascas foram trituradas em uma forrageira elétrica, passando pelas peneiras 0,7 mm e 0,5 mm de diâmetro. E realizou-se as mesmas análises que foram feitas com a lenha usada nas Casas de Farinha de Mandioca, seguindo as mesmas Normas da ABNT e utilizando os mesmo equipamentos.

Resultados e Discussão

Após análise da pesquisa feita e os dados colhidos nas duas Casas de Farinha de Mandioca visitadas, percebeu-se que a lenha utilizada em todas elas (ou seja, isso é seguido por pelo menos a maioria das Casas de Farinha do agreste de Alagoas) é lenha proveniente de um desmatamento ilegal. Visto que, 1 m³ de lenha ilegal custa por volta de 30 reais e se fosse legalizada, estaria custando por volta de 80 reais (informação obtida ‘in loco’ às Casas de Farinha de Mandioca.

Em uma das Casas de Farinha visitadas, usa-se por semana 25 m³ de lenha, e na outra, usa-se em média 40 m³ de lenha. É possível ver na Figura 1 o acervo de lenha em uma das Casas de Farinha visitada.

Figura 1: Lenha prestes a ir aos fornos nas Casas de Farinha de Mandioca visitadas.

Fonte: Acervo do autor.

Após a trituração da lenha colhida, efetuou-se a análise granulométrica. Sabendo que a peneira de 20 ABNT/ASTM possui abertura de 0,85 mm, a peneira de 40 ABNT/ASTM possui abertura de 0,425 mm, a peneira de 70 ABNT/ASTM possui abertura de 0,212 mm, a peneira de 140 ABNT/ASTM possui abertura de 0,106 mm e a peneira de 270 ABNT/ASTM possui abertura de 0,053 mm, foi possível determinar os pesos para cada granulometria do material triturado. De 1230,50 gramas (material inicial), 21,87% tinha um diâmetro entre 0,425 e 0,106 mm e foi utilizado para as outras análises. Os resultados das análises da lenha colhida encontram-se na Tabela 1.

Tabela 1: Resultados das análises da lenha “in natura”.

Massa específica

(g/cm³)

0,7720

Teor de Umidade (%)

9,0174

Teor de Voláteis (%)

80,2037

Teor de Cinzas (%)

2,3823

Teor de Carbono

Fixo (%)

17,4138

As análises foram feitas em duplicata como consta nas Normas utilizadas e então se obteve a média aritmética dos resultados.

A quantidade de resíduo gerada pela casca do coco verde em Alagoas é dada pela Fórmula 5.

R = P * R% (5)

Onde R é a quantidade de resíduo gerado, P é a produção com resíduo e R% é a quantidade de resíduo de um fruto.

Levando em conta que cada coco pesa em média 0,5 kg, e levando em consideração a produção de coco verde no ano de 2012 segundo o IBGE, e que 60% do seu fruto vira resíduo, é possível quantificar o resíduo gerado pela produção de coco em nosso estado.

Tem-se que a quantidade de resíduo gerado pela casca de coco verde em Alagoas no ano de 2012 foi de 15.661,5 toneladas, os quais, em sua maioria não possuem um destino de reaproveitamento.

Após a trituração da casca do coco colhido, efetuou-se a análise granulométrica deste.

De

876,98 gramas (material inicial), 35,93% tinha um diâmetro entre 0,425 e 0,106 mm e foi

utilizado para as outras análises.

Tabela 2: Resultados das análises do coco “in natura”.

Massa específica

(g/cm³)

0,0467

Teor de Umidade (%)

15,1224

Teor de Voláteis (%)

77,7055

Teor de Cinzas (%)

7,4068

Teor de Carbono

Fixo (%)

14,8877

A partir dos dados experimentais, e sabendo que o Poder Calorífico Superior (PCS) do coco é em média 4.201 kcal/kg e da madeira é em média 4.952 kcal/kg [7], pôde-se notar que a casca de coco verde pode ser utilizada nos fornos das Casas de Farinha de Mandioca do Agreste alagoano.

Quanto à análise imediata, o composto orgânico que apresentou melhores propriedades para uma queima, como, maior Teor de Voláteis, menor Teor de Cinzas e maior Teor de Carbono Fixo foi a lenha proveniente da Caatinga. Porém, também foi observado que o resíduo do coco é uma fonte energética semelhante à lenha utilizada nos fornos, visto que, o Teor de Voláteis (mede a facilidade de queima do composto) de ambos materiais orgânicos deu valores semelhantes, assim como, o Poder Calorífico Superior que indica a quantidade de calor liberado pela queima.

Portanto, o coco é uma opção de resíduo que pode ser utilizado na queima de fornos industriais. E assim, ajuda-se duplamente o meio ambiente, em virtude de evitar o desmatamento ilegal da vegetação nativa e de diminuir o resíduo gerado pelo coco que fica anos no meio ambiente para se decompor.

Agradecimentos

Agradece-se à Universidade Federal de Alagoas e ao CNPq que apoiaram o projeto de pesquisa. Assim como, ao Laboratório de Biocombustíveis e Energia (LABEN), local onde foram realizadas as análises e ao SEBRAE juntamente com o APL da Mandioca que auxiliou nas visitas às Casas de Farinha de Mandioca.

Referências Bibliográficas

[1] TORRESI, S. I C. et al. Biomassa renovável e o futuro da indústria química, Revista

Química Nova, v. 31, n. 8, 2008. Disponível em <http://www.scientificcircle.com/pt/51145/bi

omassa-renovavel-futuro-indústria-quimica/>. Acesso em 9 jan. 2013.

[2] VALE, A. T. et al. Caracterização da biomassa e do carvão vegetal do Coco-da-Baía (Cocos

nucifera L.) para uso energético, Biomassa & Energia, v. 1, n. 4, p. 365-370, 2004.

[3] SOUZA, José E. A.; Avaliação das Diversas Fontes e Tipos de Biomassa do Estado de

Alagoas: Estudo de suas Características Físico-Químicas e de seu Potencial Energético; Tese de

Doutorado; Universidade Federal de Alagoas; 2011.

[4] INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, IBGE. Levantamento

Sistemático da Produção Agrícola. Rio de Janeiro, v.26, n.1, p.1-83, Janeiro, 2013.

[5] ALVES, G. H. O. et al. Estudo de espécies vegetais do estado de Alagoas para geração de

energia, antes e após compactação. In: Congresso de Engenharia, Ciência e Tecnologia – Conecte,

VI, 2012, Maceió – Al.

[6] RENDEIRO, G. et al. Combustão e gaseificação de biomassa Sólida - Soluções energéticas para a Amazônia. 1ª edição, p. 57. Brasília, 2008.

[7] BARROS, L. O.; Densidade Energética de briquetes produzidos a partir de resíduos