Produção e caracterização física-mêcanica de briquetes produzidos a partir de resíduos de marcenaria para fins energéticos / Production and physical-mechanical characterization of briquetes, made by woodwork waste, for energy purposes

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Braz. J. of Develop., Curitiba, v. 5, n. 7, p. 8880-8903 jul. 2019 ISSN 2525-8761

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Produção e caracterização física-mêcanica de briquetes produzidos a

partir de resíduos de marcenaria para fins energéticos

Production and physical-mechanical characterization of briquetes,

made by woodwork waste, for energy purposes

DOI:10.34117/bjdv5n7-093

Recebimento dos originais:25/06/2019 Aceitação para publicação: 03/07/2019

Victória Viana Silva

Graduada em Engenharia Agrícola e Ambiental pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais

Instituição: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais – Campus Januária

Endereço: Fazenda São Geraldo, S/N Km 06, 39480000 - Januária, MG - Brasil E-mail: victoria.viana.s@gmail.com

Wagner da Cunha Siqueira

Doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa, UFV, Brasil Instituição: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas

Gerais – Campus Januária

Endereço: Fazenda São Geraldo, S/N Km 06, 39480000 - Januária, MG - Brasil E-mail: wagner.siqueira@ifnmg.edu.br

Selma Alves Abrahão

Doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa, UFV, Brasil Instituição: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas

Gerais – Campus Januária

Endereço: Fazenda São Geraldo, S/N Km 06, 39480000 - Januária, MG - Brasil E-mail: selma.abrahao@ifnmg.edu.br

Marina Moura Morales

Doutorado em Agronomia (Energia na Agricultura) pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho.

Instituição: Pesquisadora, Centro Nacional de Pesquisas Florestais - Embrapa Florestas. Endereço: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Rodovia dos Pioneiros

MT-222, km 2,5 Zona rural, 78550970 - Sinop, MT E-mail: marina.morales@embrapa.br

Denis Medina Guedes

Mestrado em Engenharia Agricola pela Universidade Federal de Viçosa, UFV, Brasil

Instituição: Universidade Federal de Viçosa Campus Forrestal ( UFV - Cedaf). Endereço: Avenida Peter Henry Rolfs, s/n - Campus Universitário, Viçosa - MG,

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RESUMO

Com o passar dos anos, o crescimento do consumo energético tem se intensificado, fazendo com que a exploração por recursos naturais aumente cada vez mais, com isso torna-se necessária a busca por fontes renováveis de energia. Unido a isso, tem-se também a produção de resíduos, que está se tornando cada vez mais elevada. Portanto, para essas questões serem minimizadas ou mitigadas, os resíduos sólidos podem ser utilizados para a produção energética, e uma maneira de se realizar isso, é por meio da briquetagem de resíduos madeireiros. Sendo assim, objetivou-se com este trabalho, o desenvolvimento, a caracterização física-mecânica e avaliação de briquetes produzidos a partir de resíduos de marcenaria, para fins energéticos. Para isso foram produzidos briquetes com granulometrias de 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50 mm e 0,25 mm, com resíduos de marcenaria da cidade de Januária – MG. Como aglutinante utilizou-se 10,5 g de papel batidos com 180 ml de água, além de 7 g de amido de milho misturados a 45 ml de água, sendo este em consistência gelatinosa. Posteriormente, o material de briquetagem foi levado a uma prensa hidráulica para ser compactado com pressão de 8 t. Após a compactação os briquetes foram secos em estufa por 72 h a 35°C. Os briquetes foram submetidos a análises de densidade aparente, resistência ao impacto, capacidade de absorção de água. Os resultados demonstram que os briquetes com granulometria de 0,25 mm apresentaram a maior densidade aparente, sendo essa de 0,56 g cm-3_{. Para a capacidade de absorção de} água, à medida que a granulometria dos briquetes diminuiu essa também diminuiu. Para a resistência ao impacto, a granulometria não apresentou influência. Nota-se que a granulometria exerce influência nas principais características que determinam a qualidade dos briquetes e esses se mostram como uma boa alternativa de fonte renovável de energia térmica.

Palavras-chave: Briquetagem; granulometria; fonte de energia; resíduos de madeira ABSTRACT

With the passing years, the energy comsuption growth has intensified, making that the exploration for natural resources grows even more, with that it’s necessary-the search for renewable energy sources. United with this, there’s also the waste generation, that is becoming even more elevated. Therefore, for this matters to be minimized or mitigated, the solid wastes can be utilized to produce energy, and a way to accomplish that, is by means of briquetting of wooden wastes. Thus, this work’s objectives are to, develop, physical-mechanical characterize and valuate briquettes created from of woodwork waste, to energetic means. To that was produced briquettes with granulometry of 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50 mm e 0,25 mm, with resíduos of woodwork from Januária – MG. As binder it was used 10,5 g of beaten paper with 180 ml of water, also 7 g of maize starch mixed to 45 ml of water, being this in a gelatinous consistency. Posteriorly, the briquetting material was taken to a hydraulic press to be compacted with pressure of 8 t. After the compaction of the briquettes was dried in a greenhouse for 72 h in 35°C. The briquettes were put to to apparent density analyzes, impact resistance, water absortion capacity. The results demonstrate that the briquetteswith granulometry of 0,25 mm showed an higher apparent density, being of 0,56 g cm-3_{. To the water absortion capacity, the measure that} the granulometry of the briquettes shrunk that one shrunk too. To the impact resistance, the granulometry didn’t showed influency. It’s noted that the granulometry exercises influence in the main characteristics that dictates the quality of the briquettes and those show themselves as a good alternative to renewable source of termal energy.

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Keywords: Briquetting; granulometry; energy source; wood waste.

1. INTRODUÇÃO

Com o passar do tempo, a população vem crescendo gradativamente, tendo maior intensidade nos últimos anos, unido a isso, tem-se também as melhorias na qualidade de vida da sociedade, o que traz diversas consequências, dentre essas o aumento do consumo energético. Sendo assim, cada vez mais recursos são retirados da natureza, causando sérios impactos, dessa forma há a necessidade de se buscar fontes renováveis de energia para suprir a crescente demanda. Além disso, há a elevada produção de resíduos que em sua maioria não são destinados de maneira correta.

Portanto, uma maneira de minimizar ou mitigar essas questões é por meio da obtenção de fontes alternativas de energia a partir dos resíduos sólidos, pois assim podem ser gerados tanto benefícios econômicos, quanto ambientais. Dos resíduos utilizados para a produção de energia, se tem os resíduos de biomassa, que de acordo com a ANEEL (2008), é uma fonte renovável de geração de diferentes tipos de energia, dentre essas: mecânica, elétrica ou térmica, tendo como base a matéria orgânica de origem animal ou vegetal.

Para a produção de energia térmica, podem ser usados os resíduos de biomassa florestal, pois, em geral, indústrias que utilizam a madeira como matéria prima em seus processos de produção, tendem a gerar grande quantidade de resíduos, que normalmente não são reaproveitados ou são dispostos incorretamente. Portanto, com a reciclagem dos mesmos, pode ser originada uma matriz energética de elevado potencial e com retorno financeiro considerável.

Uma forma de reciclar os resíduos gerados, oriundos do processamento da madeira, é através da briquetagem, que segundo Demirba (1998), este processo consiste na aglomeração de partículas com uma pressão determinada e o uso ou não de aglutinante, dessa forma pode-se ter um produto com dimensões, formas e parâmetros mecânicos eficientes para fins energéticos. E por serem gerados produtos de baixo volume, há maior facilidade no transporte e armazenamento, quando comparados a outros materiais como a lenha, além disso, em geral, possuem maior potencial energético. Dessa forma, a utilização de briquetes produzidos a partir de resíduos, além de contribuir para produção energética sustentável e poder substituir a lenha e o carvão vegetal, também proporciona a agregação de valor dos resíduos utilizados e pode ser uma fonte de renda. Sendo assim, objetivou-se com este trabalho, produzir briquetes artesanais de diferentes granulometrias

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a partir da biomassa gerada com resíduos de marcenaria, além de avaliá-los por meio da caracterização física-mecânica.

2. REFERENCIAL TEÓRICO

2.1. APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Com o aumento populacional e dos consumos de bens e serviços cada vez mais resíduos são gerados, e de acordo com a Lei n° 12.305/2010 os resíduos sólidos são considerados como:

“Material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível (BRASIL, 2010).”

A destinação e disposição final ambientalmente inadequada de tais resíduos podem gerar sérios impactos ambientais, por acarretar na contaminação de diferentes meios como o solo, a água e o ar, além de afetar a saúde humana. Portanto, deve ser priorizado o aproveitamento desses resíduos por meio da reutilização, reciclagem, compostagem ou aproveitamento energético, e com a impossibilidade de realizar esses processos a destinação ou disposição deve ser feita e aterros ou por incineração.

Se tratando de resíduos de origem florestal eles são formados basicamente por matéria orgânica, gerando assim a biomassa de resíduo florestal. E segundo ANNEL (2008) a biomassa é uma fonte renovável de produção de energia gerada por meio da matéria orgânica, a partir dela podem ser produzidos biocombustíveis, além de diferentes formas de energia como a térmica, elétrica ou mecânica.

É considerado resíduo de biomassa florestal o material orgânico que resta após a colheita ou supressão de uma vegetação, que podem ser galhos, folhas, cascas, tocos, raízes, serapilheira e sobras de madeira (A. JUNIOR, 2008). As sobras de madeira podem ser geradas tanto no momento da retirada de árvores de uma determinada área, sendo considerado um resíduo primário, quanto no seu processamento realizado em indústrias, sendo esse um resíduo secundário, nesse processo em grande parte são gerados serragem ou pó de serra.

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Em relação aos resíduos de biomassa florestal por serem fontes renováveis de energia e em sua colheita e processamento boa parte não serem utilizados, há muito desperdício, o que proporciona um excesso de resíduos que muitas vezes não são destinados de forma correta. Segundo Foelkel (2016), os resíduos que são caracterizados como primários, em geral, após a colheita das árvores permanecem na área colhida, de forma que passam a fazer parte dos ciclos de biodeterioração da matéria orgânica de base florestal, ocorrendo assim a formação de húmus que disponibilizará nutrientes ao solo e consequentemente às plantas e aos microrganismos presentes.

Já os resíduos secundários, normalmente ficam acumulados nos pátios das indústrias madeireiras, ou são lançados em aterros industriais, o que torna necessário o monitoramento e mitigação dessa destinação, pois sem a realização dessas medidas podem ser causados impactos tanto ambientais como sociais (FOELKEL, 2016). Além disso, os resíduos produzidos no processamento da madeira podem provocar poluição do ar quando queimados a céu aberto, uma prática muito comum, e as finas partícula s geradas nesse processamento, o pó de serra, podem causar problemas a saúde ao serem respiradas (INCA, 2018; RECH, 2002).

Além dos benefícios para o solo e ciclagem de nutrientes, os resíduos do processamento da madeira possuem grande capacidade energética, pois segundo Wiecheteck (2009), os mesmos podem ser aproveitados para a geração de energia térmica, elétrica ou as duas formas por meio da cogeração, sendo esse aproveitamento realizado com a combustão direta ou incineração. Ainda de acordo Wiecheteck (2009), outras formas de produção energética, que utilizam como fonte os resíduos do processamento da madeira, são a gaseificação, a pirólise, quando há a produção de carvão, além do aproveitamento intermediário com a produção de briquetes ou péletes para servirem de combustíveis. Dessa forma evita-se o uso dos recursos naturais diminuindo os impactos causados por essa ação, e é possível agregar valor a esses resíduos.

2.2. BRIQUETAGEM

Segundo a Aneel (2008) a biomassa é considerada uma fonte renovável de produção de energia, além de ter alto potencial energético e ampla utilização, tanto que pode ser usada na fabricação de briquetes que são capazes de fornecer energia térmica. E de acordo com Sugimoto (2012), os briquetes são combustíveis que podem ser formados por diferentes tipos de resíduos, principalmente resíduo de madeira, compactados normalmente em formato cilíndrico. Esses são produzidos por meio da briquetagem, que

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segundo Demirba (1998), é um processo que consiste em aglomerar partículas com uma determinada pressão, podendo ter ou não o uso de aglutinante, assim o produto final estará compactado em dimensões, formas e parâmetros mecânicos ideais. Além disso, de acordo com Dias et al. (2012), a partir da fabricação dos briquetes podem ser obtidos produtos com maior potencial energético e densidade que os resíduos utilizados na sua forma original.

O uso dos briquetes auxilia na preservação ambiental, uma vez que os resíduos terão um destino adequado, além de evitar o uso do carvão vegetal e da lenha (PAUL A et al., 2011). A utilização dos mesmos proporciona o aproveitamento dos resíduos de biomassa, deste modo, há uma considerável redução da poluição ambiental, de forma a colaborar com a sustentabilidade energética (DIBLASI FILHO, 2007). Outras vantagens encontradas com o uso dos briquetes, segundo Remade (2014), são que devido ao pouco volume, o espaço para armazenamento é reduzido, portanto, é possível realizar a manutenção de estoques e reguladores de emergência, além de facilitar o transporte; há a possibilidade de aproveitar os resíduos industriais de base florestal, agrícolas, agroalimentares e de outras formas de origem vegetal; ocorre o aumento do poder calorífico por volume; há um menor custo tanto direto como indireto; não há danificação de fornalhas, caldeiras e outras máquinas pelo seu manuseio ou abastecimento; exige menor mão-de-obra; e é uma atividade liberada pelo IBAMA que dispensa licenciamento.

Como a briquetagem tem por função concentrar a capacidade energética, ela possibilita que o briquete tenha a densidade energética, ou seja, quantidade de energia por volume de combustível, maior que a lenha chegando a ser até 3 vezes maior, pois 1 st de briquetes possui 3,11 vezes mais energia que 1 st de lenha (QUIRINO, 2002). Além disso, os briquetes possuem baixa umidade, isso proporciona um aumento de temperatura mais rápido, produzindo menor quantidade de cinzas e fuligem se comparados a lenha, outras vantagens em relação a lenha é que o briquete é vendido por peso certo, e a lenha é vendida por m³, dessa forma ocorrem perdas pelos espaços vazios existente quando é feito o empilhamento, já com o briquete isso não ocorre, é possível também com os briquetes ter um alto poder calorífico mais homogêneo e maior temperatura de chama do que a lenha (REMADE, 2014).

Os briquetes podem ser usados em diferentes setores como o de produção de alimentos, que abrangem pizzarias e padarias, podem ser usados também hotéis, olarias, agroindústrias, indústrias de modo geral, entre outras atividades que normalmente usam fornos, caldeiras e equipamentos afins (OSHIRO, 2016).

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2.3. PARÂMETROS DE QUALIDADE DOS BRIQUETES

Alguns parâmetros podem determinar a qualidade dos briquetes e influenciar na sua capacidade energética e resistência, dentre esses podem ser citados a granulometria dos resíduos usados na produção dos briquetes, densidade, resistência, além do teor de umidade.

2.3.1. Granulometria Dos Resíduos

A granulometria é um parâmetro que determina as dimensões das partículas de resíduos utilizados no processo de briquetagem. Segundo Ginâni (2013), quando as dimensões das partículas são pequenas há uma maior superfície de contato, favorecendo assim uma melhor interação entre as mesmas, fazendo com que se tenha também uma melhor compactação. Com o produto mais compactado pode ser proporcionada maior resistência mecânica, além de maior densidade, sendo esse fato comprovado por Borghi (2012), Marozzi (2012) e Pereira (2009) ao fabricarem briquetes de diferentes granulometrias.

A granulometria influencia não somente na compactação e densidade do briquete, como no seu teor de umidade e poder calorífico, já que dependendo da porosidade do briquete esse pode ter maior ou menor teor de umidade, e com a variação desse teor também há mudanças no poder calorífico, já que esse parâmetro é afetado pela umidade (OSHIRO, 2016; PAULA, 2010; PEREIRA, 2009; QUIRINO, 2002). Outro fator influenciado pela granulometria é a capacidade de ignição, pois de acordo com Silva et al. (2017), quando há partículas maiores os poros do briquete tendem a ser maior es, fazendo com que a dissipação de calor que ocorre no início do processo de combustão seja facilitada favorecendo uma ignição mais rápida.

2.3.2. Densidade Dos Resíduos De Madeira

A densidade é uma forma de quantificar diretamente o material lenhoso por unidade de volume, sendo que isto é relacionado a várias propriedades e características tecnológicas que são essenciais no que diz respeito a produção e utilização de produtos florestais, além de ser um parâmetro de grande relevância por afetar diversas propriedades da madeira (SHIMOYAMA, 1990). Em relação aos briquetes, a densidade é capaz de afetar no seu teor energético, pois, com a maior densidade há maior quantidade de material em menor volume, e em sua resistência, já que briquetes mais densos

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normalmente são mais compactos, o que garante maior resistência (PAULA, 2010; SILVA et al., 2018)

A densidade pode ser demonstrada de diferentes maneiras de acordo com o teor de umidade da amostra, mas geralmente são determinadas as densidades básica e aparente. A densidade básica é encontrada por meio da relação entre a massa da madeira totalmente seca em estufa com o seu volume saturado (BORGHI, 2012). Já a densidade aparente, que é a mais interessante para ser caracterizada, é realizada por meio da determinação da massa e volume a um mesmo valor da umidade, que pelo sistema internacional é de 12% (OLIVEIRA, 1998).

A homogeneidade da densidade da madeira faz com que as operações de processamento sejam mais eficientes e que suas propriedades tecnológicas sejam mais estáveis, por esse motivo são ideais para serem utilizadas em produtos que exigem material uniforme e que necessitam de menor variação em suas propriedades físico-mecânicas (OLIVEIRA et al., 2005).

2.3.3. Teor De Umidade

O teor de umidade tem a capacidade de afetar o comportamento do material a ser estudado, sendo que influencia na estabilidade dimensional, trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade. Pelo fato da madeira ser um material de característica orgânica com uma estrutura complexa e heterogênea ela é altamente higroscópica, portanto se contrai e expande de acordo com a umidade do ambiente (AZEVEDO; QUIRINO, 2006). E essa variação faz com que características de resistência mecânica da madeira sejam alteradas (OLIVEIRA; SILVA, 2003).

A umidade é um parâmetro que pode sofrer influência de diferentes fatores como a estação do ano, a parte do vegetal que será utilizada, o local onde será coletada, entre outros (CAPOTE, 2012). O teor de umidade é uma variável relevante para o aproveitamento de energia, pois influencia no poder calorífico, de modo que quanto maior for esse teor menor será a energia útil e mais lenta será a queima do combustível, ou seja, quanto menor for o teor de umidade mais eficiente será a geração de calor (QUIRINO, 2002). Como no processo de combustão inicialmente ocorre a evaporação da água, a sua realização exige tempo e energia (BRAND, 2007). Portanto materiais com teor elevado de umidade não são ideais, pois durante a retirada da água a energia gasta pode ser maior do que a liberada em forma de calor (AMORIM, 2015).

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Na literatura há uma certa divergência em relação a umidade ideal da biomassa para ser usada como combustível sólido, pois Dias et al. (2012), dizem que o percentual de umidade varia de 5 a 10%. Porém Quirino et al. (2004), afirmam que esse percentual precisa ser de 8 a 12%.

Secar a madeira de modo que o teor de umidade contida nela entre em equilíbrio com o ambiente, reduz os problemas acarretados pela umidade excessiva (SILVA; OLIVEIRA, 2003). Portanto para a utilização correta da madeira é essencial conhecer as suas características higroscópicas (OLIVEIRA, 1998).

3. METODOLOGIA

O presente trabalho foi desenvolvido nas dependências do setor de Mecanização Agrícola, do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais – Campus Januária (IFNMG – Campus Januária). Onde foi avaliada a granulometria de briquetes produzidos artesanalmente, por meio de um experimento no delineamento inteiramente casualizado (DIC), com quatro tratamentos (granulometrias de 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50 mm e 0,25 mm) e quatro repetições.

3.1. ANÁLISE ESTATÍSTICA

Foi estudado o efeito da granulometria sobre os parâmetros de densidade aparente, resistência ao impacto, capacidade de absorção de água, teor de umidade, teor de cinzas, teor de materiais voláteis e teor de carbono fixo por meio da análise de regressão, com nível de significância de 5%. Foram analisados modelos de 1° e 2º grau. Não foram testados modelos superiores, por estes não representarem o fenômeno em estudo. A escolha do modelo foi feita pelo teste F para regressão e também pela significância de seus coeficientes.

3.2. PROCESSO DE BRIQUETAGEM

Para a produção dos briquetes, inicialmente foi realizada a coleta das matérias-primas que os compõe: serragem proveniente de marcenarias da cidade de Januária – MG; papel reciclado; e amido de milho.

A serragem obtida, foi classificada em peneiras com aberturas de 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50 mm e 0,25 mm, tendo assim 4 granulometrias de pó de serra para a fabricação dos briquetes (Figura 1). O aglutinante foi produzido com 10,5 g de papel de reciclagem,

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que foi triturado pelo desintegrador da marca Cremasco, modelo DPF-JR, e classificado em peneira de abertura de 0,80 mm, de modo que o papel triturado foi misturado a 180 ml de água. Além disso, foi utilizado 7 g de amido de milho misturados a 45 ml de água, em um recipiente metálico aquecido para a obtenção de uma massa gelatinosa, com o aglutinante pronto esse foi misturado ao pó de serra para formar o composto de briquetagem.

Figura 1. A – pó de serra com 2,00 mm; B – pó de serra com 1,00 mm; C – pó de serra com 0,50 mm; D – pó de serra com 0,25 mm.

O composto de briquetagem foi colocado em um molde cilíndrico, formado por uma camisa de pistão com fundo removível emborrachado, tendo orifícios a uma altura de aproximadamente 5 cm do fundo, para que durante a prensagem, o excesso de água contida na mistura fosse liberado, e como êmbolo foi utilizado o êmbolo do pistão.

O molde foi levado a uma prensa hidráulica, com capacidade de pressão de até 30 t, modelo P30 ST, da marca BOVENAU, como demonstra a Figura 2. A compactação da mistura foi realizada com a pressão de 8 t.

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Figura 2. Processo de briquetagem.

Depois de produzidos, os briquetes (Figura 3) foram secos para diminuição do teor de umidade. Para isso, os mesmos foram levados para secar em estufa de esterilização e secagem, durante 72 h a 35°C.

Figura 3. Briquetes com quatro granulometrias.

3.3. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA-MECÂNICA 3.3.1. Densidade Aparente

A densidade aparente é determinada pela relação entre a massa e volume dos briquetes (OLVEIRA, 1998). Sendo assim, foi necessária a obtenção do volume, por meio de um paquímetro digital da marca ZAAS Precision, de 0,01 mm de precisão, onde foram realizadas oito medidas de diâmetro e altura (Figura 4) pelo fato dos briquetes não serem de formato cilíndrico uniforme, de forma que foi usada como medida a média dessas oito medições. Além disso, aferiu-se massa por meio de uma balança de precisão de 0,01 g

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(Figura 4). Com isso utilizou-se a equação 1 para se obter o valor da densidade aparente a 8% de umidade: D =m v eq (1) Em que: D = Densidade (g.cm-3_); m = Massa (g) e, v = Volume (cm3_).

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3.3.2. Resistência Ao Impacto

O teste de resistência ao impacto foi realizado com o intuito de avaliar a resistência dos briquetes a quedas, simulando o que pode ocorrer durante o transporte, manuseio e armazenamento dos mesmos.

Para isso foi realizado um teste de queda livre dos briquetes de cada granulometria, nas alturas de 30,00 cm, 60,00 cm, 90,00 cm, 120,00 cm e 150,00 cm. O mesmo briquete foi lançado nas diferentes alturas. A cada lançamento, era aferida a massa dos briquetes, para a verificação da sua perda de massa e assim avaliar a resistência destes.

3.3.3. Capacidade De Absorção De Água

A capacidade de absorção de água foi determinada por meio da submersão dos briquetes em 250 ml de água, por 10 min, sendo a submersão realizada seis vezes para o mesmo briquete. Após a imersão dos briquetes, por 10 min, em água, estes eram colocados em uma peneira para a retirada do excesso de água, sendo isso observado pelo fim do gotejamento, posterior a isso se aferiu a massa. Além disso, a cada nova submersão, a água contida no recipiente plástico era retirada, e assim era colocada a mesma quantidade de água usada inicialmente.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. CARACTERIZAÇÃO FISICA-MÊCANICA 4.1.1. densidade aparente

A partir da análise de regressão, o modelo de regressão linear de 1° grau ajustou -se bem para explicar a variação da densidade aparente, ob-servada em função das granulometrias do pó de serra, além disso, foi encontrado um R² de aproximadamente 0,76, indicando que 76% da variação da densidade aparente está sendo explicada pela equação de regressão. O valor encontrado para o R², também indica que em torno de 24% da variação da densidade aparente, pode ser explicada por fatores externos ao que foi estudada, como a pressão de compactação, a retirada do excesso de água durante a briquetagem, os resíduos serem de diferentes espécies madeireiras e a temperatura de gelatinização do aglutinante.

Ao observar o comportamento do gráfico presente na Figura 5 e os resulta dos da Tabela 1, percebe-se que quanto menor a granulometria do briquete maior é a sua densidade aparente, pois os briquetes com granulometrias de 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50

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mm e 0,25 mm apresentaram densidades aparentes médias de 0,42 g cm-3_{, 0,45 g cm}-3_, 0,49 g cm-3_{e 0,56 g cm}-3_{, respectivamente.}

NS, *, **, ***; não significante, significância com nível de 5%, 1% e 0,1% respectivamente.

Figura 5. Modelo ajustado para a densidade aparente em função das granulometrias do pó de serra.

Tabela 1. Valores de densidade aparente (DA).

Briquetes DA (g cm-3₎

2,00 mm 0,42

1,00 mm 0,45

0,50 mm 0,49

0,25 mm 0,56

Comportamento semelhante foi encontrado por Marozzi (2012), pois ao avaliar briquetes produzidos com serragem de 0,42 mm e 0,25 mm obteve-se maior densidade aparente para os briquetes de menor granulometria, isso também foi constatado por Borghi (2012), ao produzir briquetes de serragem retidas em peneiras de 40 mesh e 60 mesh, pois os briquetes de menor granulometria também apresentaram maior densidade.

Essa tendência dos valores de densidade aparente encontrados, se deve ao fato de que com a menor granulometria as partículas ficam mais bem acomodadas, apresentando melhor compactação, desta forma há maior massa em menor volume (PEREIRA, 2009). Isso pode proporcionar ao combustível maior teor de energia, por ter maior quantidade

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.5 1 1.5 2 2.5 D en si d a d e A p a re n te (g /c m ³) Granulometria do pó de serra (mm) ŷ = -0,0729***x+0,5476*** R² = 0,7567

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de material em menor volume, além de maior resistência por estes estarem mais compactos (PAULA 2010; SILVA et al., 2018).

4.1.2. Resistência Ao Impacto

O teste F para a regressão, indicou que os modelos lineares de 1° e 2° grau não se ajustaram para explicar a variação da resistência ao impacto, nas alturas de 30,00 cm, 60,00 cm, 90,00 cm, 120,00 cm e 150,00 cm, em função das granulometrias do pó de serra, como pode ser visto na Tabela 2. Isso pode ser explicado pela falta de normatização da produção de briquetes, portanto alguns fatores de produção dos mesmos podem ter afetado os resultados, como a pressão de briquetagem, a temperatura usada para aquecer o aglutinante de amido de milho, a água em excesso retirada no momento da compactação, entre outros, além dos diferentes tipos de resíduos madeireiros contidos na serragem, que podem também ter afetado os resultados.

Tabela 2. Valores do F calculado e valor-P, para o teste F da regressão dos dados de resistência ao impacto para cada altura, em função das diferentes granulometrias de pó de serra.

Variável F calculado valor-P

Resistência ao impacto a 30 cm de altura – linear 0,00NS _0,00 Resistência ao impacto a 30 cm de altura – quadrático 0,00NS _0,00 Resistência ao impacto a 60 cm de altura – linear 1,41NS _0,2541 Resistência ao impacto a 60 cm de altura – quadrático 1,32NS _0,3011 Resistência ao impacto a 90 cm de altura – linear 0,12NS _0,7344 Resistência ao impacto a 90 cm de altura – quadrático 0,61NS _0,5587 Resistência ao impacto a 120 cm de altura – linear 2,06NS _0,1728 Resistência ao impacto a 120 cm de altura –

quadrático

2,98NS _0,0863

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Resistência ao impacto a 150 cm de altura – quadrático

3,20NS _0,0741

Os resultados da tabela acima mostram que o valor-P, de todos os testes F, não foi significante, sendo assim o F calculado não é significante (NS) por ser menor que o F tabelado, aceitando a hipótese de nulidade.

Esse resultado difere do que é encontrado na literatura, pois autores como Marozzi (2012) e Borghi (2012), ao produzirem briquetes de resíduo de biomassa florestal retidos em peneiras de 40 mesh e 60 mesh e testarem a resistência deles, constaram que os briquetes de menor granulometria possuíam maior resistência. Além disso, a resistência dos briquetes está relacionada a sua densidade, pois segundo Paula (2010), quanto maior a densidade aparente dos briquetes maior sua resistência, portanto esperava -se que a resistência ao impacto aumentasse com a diminuição da granulometria, já que esse comportamento foi obtido para a densidade aparente dos briquetes.

4.1.3. Capacidade De Absorção De Água

A partir da análise de regressão para cada imersão dos briquetes em água, o modelo de regressão linear de 1° grau ajustou-se bem para explicar a variação da capacidade de absorção de água, observada em função das granulometrias do pó de serra, para todas as análises. Além disso, foram encontrados para a 1ª, 2ª, 3ª, 4ª, 5ª e 6ª imersão, os coeficientes de variação de aproximadamente 0,74, 0,74, 0,64, 0,74, 0,74 e 0,72, indicando que em média, 72% da variação da capacidade de absorção de água está sendo explicada pela equação de regressão. O valor encontrado para o R², também indica que, em média, aproximadamente 28% da variação da capacidade de absorção de água, pode ser explicada por fatores externos ao que foi estudado, como a pressão de compactação, a retirada do excesso de água durante a briquetagem, os resíduos serem de diferentes espécies madeireiras, temperatura de gelatinização do aglutinante e pelo fato dos briquetes serem muito higroscópicos.

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NS, *, **, ***; não significante, significância com nível de 5%, 1% e 0,1% respectivamente.

Figura 6. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 1ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra.

NS, *, **, ***; não significante, significância com nível de 5%, 1% e 0,1% respectivamente.

Figura 7. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 2ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra. 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b ri q u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm) 1ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b ri q u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm) 2ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

ŷ = 21,276***x + 188,88*** R² = 0,7376

ŷ = 23,081***x + 182,13*** R² = 0,7438

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Figura 8. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 3ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra.

Figura 9. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 4ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra. 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b riq u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm)

3ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

ŷ = 18,393***x + 191,97*** R² = 0,6381 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b ri q u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm) 4ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

ŷ = 20,533***x + 191,39*** R² = 0,7443

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Figura 10. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 5ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra.

Figura 11. Modelo ajustado para a massa dos briquetes na 6ª imersão em água, em função das granulometrias do pó de serra.

,

Analisando o comportamento dos gráficos presentes nas Figuras 6, 7, 8, 9, 10 e 11 percebe-se que os briquetes com granulometria de 2,00 mm tiveram maior dispersão

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b ri q u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm)

5ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

ŷ = 19,835***x + 192,09*** R² = 0,7397 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 M a ss a d o b ri q u et e (g ) Granulometria do pó de serra (mm) 6ª IMERSÃO DOS BRIQUETES POR 10 MIN

ŷ = 19,627***x + 192,62*** R² = 0,7209

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dos resultados, isso pode ser explicado por estes terem poros maiores e serem bastante higroscópicos, o que faz com que tenha maior absorção da umidade do ar, sendo que a umidade pode interferir nos resultados, fazendo com que haja maior ou menor absorção de água. E observando os resultados da Tabela 3, pode-se notar que a capacidade de absorção de água aumenta à medida que a granulometria também aumenta, pois os briquetes com granulometria de 2,00 mm, 1,00 mm, 0,50 mm e 0,25 mm obtiveram um aumento de massa de em média 174,66%, 164,85%, 149,90% e 136,48%, respectivamente. Além disso, pode ser percebido que conforme foram realizadas as imersões, a capacidade de absorção de água diminuiu, já que os briquetes começaram a saturar diminuindo essa taxa de absorção, fazendo as massas tender a uma estabilidade. Tabela 3. Valores de massa dos briquetes (g) para cada imersão em água.

Briquetes 1ª imersão 2ª imersão 3ª imersão 4ª imersão 5ª imersão 6ª imersão 2,00 mm 225,93 229,48 230,42 230,51 229,73 229,77 1,00 mm 212,50 214,70 215,92 216,07 216,12 216,60 0,50 mm 188,32 199,54 202,09 202,86 203,65 204,14 0,25 mm 188,32 191,58 192,59 193,13 193,24 193,58

Esse comportamento ocorre pelo fato dos briquetes de maior granulometria ter poros maiores, dessa forma a absorção de água é facilitada. Sendo assim, os briquetes de menor granulometria mostraram resultados melhores, pois, quando é feito o transporte e armazenamento em locais abertos, os mesmos são menos susceptíveis a absorver a umidade, e consequentemente o seu poder calorífico sofre menor interferência.

Resultados diferentes do encontrado neste trabalho foram obtidos por Marozzi (2012) e Borghi (2012), pois ao realizarem testes de resistência a absorção de água em briquetes produzidos com resíduos de madeira, os mesmos desintegraram não podendo ser avaliado esse parâmetro. Já neste trabalho os briquetes não se desintegraram, mostrando que os mesmos são resistentes à absorção de água.

5. CONCLUSÃO

Diante dos resultados apresentados, pode ser concluído que a granulometria exerce influência nas principais características que determinam a qualidade dos briquetes. Para a caracterização física-mecânica, em relação a densidade aparente os briquetes que alcançaram melhores resultados foram os com granulometria de 0,25 mm,

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por esses apresentarem maior densidade aparente, indicando que podem ter maior teor de energia.

Para a resistência ao impacto, a granulometria não exerceu influência nos resultados.

Para a capacidade de absorção de água, os briquetes com melhores resultados foram os com granulometria de 0,25 mm, por terem alcançado a menor absorção de água, indicando que esses tenham a menor tendência de absorver umidade durante o armazenamento, transporte ou manuseio.

REFERÊNCIAS

AMORIM, Felipe Silva. Produção de briquetes a partir de espécies florestais. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, Pombal, v. 10, n. 4, p.34-41, out. 2015.

AZEVEDO, A. C. S; QUIRINO, W. F. Aumento da estabilidade na madeira de eucalipto através de tratamento térmico. Revista da Madeira, São Paulo, v. 16, n. 98, p. 50-58, 2006.

BORGHI, M. M. Efeito da granulometria na avaliação dos briquetes. 2012. 47 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Industrial Madeireira) - Universidade Federal do Espírito Santo, Jerônimo Monteiro, ES, 2012.

BRAND, M. A. Qualidade da biomassa florestal para o uso na geração de energia em função da estocagem. 2007. 151 f. Tese (Doutorado em Ciências Florestais) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2007.

BRASIL. Lei n° 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências.

Brasília, DF, 2 ago 2010. Disponível em

<http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305.htm>. Aceso em: 08 mai. 2018.

BRIQUETE: Lenha ecológica. Revista da Madeira, Curitiba, n. 138, jan. 2014. Disponível

em:<http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?num=1736&subject= Briquete%20Lenha%20Ecol%F3gica&title=Briquete:%20lenha%20ecol%F3gica>. Acesso em: 20 fev. 2019.

(22)

Brazilian Journal of Development

8901

CAPOTE, F. G. Caracterização e classificação de co-produtos compactados da biomassa para fins energéticos. 2012. 73 f. Dissertação (Mestrado Interinstitucional em Bioenergia) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2012.

DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, Atlas. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília: Aneel, 2008.

DEMIRBA, A. Briquetting waste paper and wheat straw mixtures. Fuel Processing Technology, Elsevier Science B.V., v.55, n.2, p.175-183, may, 1998.

DIAS, J. M. C. S. et al. Produção de briquetes e péletes a partir de resíduos agrícolas, agroindustriais e florestais. 1. ed. Brasília: Embrapa Agroenergia, 2012. 132 p.

DIBLASI FILHO, I. Ecologia Geral. 1° ed. São Paulo: Ciência Moderna, 2007. 52 p. FOELKEL, Celso. Utilização da biomassa do eucalipto para produção de calor, vapor e eletricidade. In: _____. Eucalyptus Online Book & Newsletter. Porto Alegre: Grau

Celsius, 2016. cap 45. Disponível em :

<http://eucalyptus.com.br/eucaliptos/PT45_Residuos_Florestais_Energeticos.pdf>. Acesso em: 20 fev. 2019.

GINÂNI, T. P. Estudo preliminar da produção de briquetes compostos a partir de resíduos vegetais. 2013. 38 f. Monografia (Bacharelado em Ciência e Tecnologia) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Angicos, 2013.

JUNIOR, J. C. A. Manejo de resíduos florestais. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE SILVICULTURA, 2008, Curitiba.

MAROZZI, Carlo Ramiro Baroni. Caracterização de resíduos agroindustriais e florestais visando a briquetagem. 2012. 37 f. Monografia (Graduação em Engenharia Industrial Madeireira) – Universidade Federal do Espírito Santo, Jerônimo Monteiro, 2012.

OLIVEIRA, J. T. da S.; SILVA, J. de C. Variação radial da retratibilidade e densidade básica da madeira de Eucalyptus saligna Sm. Revista Árvore. Viçosa, v.27, n.3, p.381-385, 2003.

OLIVEIRA, J. T. S. Caracterização da madeira de Eucalipto para a Construção Civil. 1998. 429 f. Tese (Doutorado) - Departamento de Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1998. 47

OLIVEIRA, J. T. S.; HELLMEISTER, J. C.; TOMAZELLO FILHO, M. Variação do teor de umidade e da densidade básica na madeira de sete espécies de eucalipto. Rev. Árvore, Viçosa, v. 29, n. 1, p. 115-127, jan/fev. 2005.

(23)

Brazilian Journal of Development

8902

OSHIRO, Thaís Liemi. Produção e caracterização de briquetes produzidos com resíduos lignocelulósicos. 2016. 78 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2016. PAULA, L. E. R.; TRUGILHO, P. F.; REZENDE, R. N.; ASSIS, C. O.; BALIZA, A. E. R. Produção e avaliação de briquetes de resíduos lignocelulósicos. Pesquisa Florestal Brasileira. v. 31, n. 66, p. 103-112, 2011.

PAULA, Luana Elis de Ramos. Produção e avaliação de briquetes de resíduos lignocelulósicos. 2010. 83 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de lavras, Lavras, 2010.

PEREIRA, Flávia Alves. Efeito da granulometria e de aglutinantes nas propriedades de briquetes de finos de carvão vegetal. 2009. 66 f. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2009.

POEIRA de madeira. In: Instituto Nacional do Câncer. 2018. Disponível em: <https://www.inca.gov.br/exposicao-no-trabalho-e-no-ambiente/poeiras/poeira-de-madeira>. Acesso em: 25 mar. 2019.

QUIIRINO, W. F.; DO VALE, A. T.; DE ANDRADE, ABREU, V. L. S.; AZEVEDO, A. C. S. Poder calorífico da madeira e de resíduos lignocelulósicos. Biomassa e energia, v.1, n. 2, p. 173-182, 2004.

QUIRINO, Wladir Ferreira. Utilização energética de resíduos vegetais. IBAMA, Laboratório de Produtos Florestais, 2002.

RECH, C. Estudo sugere uso de serragem como insumo. Revista da Madeira, Curitiba, n. 66, p. 30-34, 2002.

SHIMOYAMA, V.R. Variações da densidade básica e características anatômicas e químicas da madeira em Eucalyptus sp.. 1990, 93 f. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba,1990.

SILVA, J. C.; OLIVEIRA, J. T. S. . Avaliação das propriedades higroscópicas da madeira de Eucalyptus saligna Sm., em diferentes condições de umidade relativa do ar. Revista Árvore, Viçosa, MG, v. 27, n. 2, p. 233-239, 2003.

SILVA, V. V.; MAGALHÃES, D. S.; PAULA, F. J.; SIQUEIRA, W. C. Teste de chama em briquetes artesanais. In: Seminário de Iniciação Científica, 6., 2017, Almenara. Anais ... Almenara: IFNMG, Campus Almenara, 2017.

SILVA, V. V.; MAGALHÃES, D. S.; SIQUEIRA, W. C.; ABRAHÃO, S. A.; MORALES, M. M.; GUEDES, D. M. Densidade de briquetes artesanais produzidos com

(24)

Brazilian Journal of Development

8903

diferentes tipos de aglutinantes. In: Simpósio de Ciências Agrárias do Norte de Minas Gerais, 7., 2018, Januária. Anais ... Januária: IFNMG, Campus Januária, 2018.

SUGIMOTO, L. . Máquina produz “lenha ecológica”. Jornal da Unicamp, Campinas, p. 3, 2 set. 2012.

WIECHETECK, M. Aproveitamento de resíduos e subprodutos florestais, alternativas tecnológicas e propostas de políticas ao uso de resíduos florestais para fins energéticos. Projeto PNUD BRA 00/20 – Apoio às políticas públicas na área de gestão e controle ambiental. Curitiba, 2009.