Avaliação do uso de biocarbono de bagaço de cana-de-açúcar e eucalipto na reciclagem de carepa via autorredução

Abstract

A reciclagem de resíduos siderúrgicos é uma alternativa sustentável para reduzir impactos ambientais e aumentar a eficiência dos processos industriais assim como a utilização de agentes redutores de origem sustentável: como biocarbonos produzidos a partir de biomassa. Este trabalho investigou a autorredução de misturas contendo biocarbonos de bagaço de cana-de-açúcar (BI-PBC) e eucalipto (BI-EU), carepa siderúrgica e antracito (ANT). As biomassas foram caracterizadas antes e após a pirólise a 600°C, destacando-se o teor de cinzas do BI-PBC (12,10%) e os teores de carbono fixo de 75,9% (BI-PBC), 87,1% (BI-EU) e 84,3% (ANT). Ensaios de gaseificação mostraram maior reatividade dos biocarbonos em comparação ao antracito. A carepa apresentou 66,2% de ferro, com oxigênio redutível de 24,7%, predominando wüstita, além de magnetita e hematita. Para avaliar o efeito da temperatura de carbonização, biocarbonos de eucalipto foram gerados a 280°C, 600°C e 800°C, apresentando crescentes valores de carbono fixo. A proporção ideal entre BI-EU e carepa (18%) foi identificada em ensaios de autorredução, sendo esta base para composições com BI-PBC (18,6%) e ANT (20%). Testes em termobalança e forno tubular demonstraram que os biocarbonos foram mais reativos, atingindo maiores frações reagidas e graus de metalização em menores temperaturas e tempos. O BI-PBC apresentou resultados superiores devido ao maior teor de cinzas, que pode atuar como catalisador. Concluiu-se que os biocarbonos de eucalipto e bagaço de cana são alternativas promissoras para a reciclagem de carepa via autorredução, destacando-se pela sustentabilidade e eficiência.

The recycling of steelmaking residues is a sustainable alternative to reducing environmental impacts and improving industrial process efficiency. This study investigated the self-reduction of mixtures containing biochar from sugarcane bagasse (PBC) and eucalyptus (EU), mill scale, and anthracite (ANT). The biomasses were characterized before and after pyrolysis at 600°C, highlighting the ash content of BI-PBC (12.10%) and the fixed carbon contents of 75.9% (BI-PBC), 87.1% (BI-EU), and 84.3% (ANT). Gasification tests showed higher reactivity of biochars compared to anthracite. The mill scale contained 66.2% iron, with reducible oxygen of 24.7%, predominantly wüstite, along with magnetite and hematite. To evaluate the effect of carbonization temperature, biochars from eucalyptus were produced at 280°C, 600°C, and 800°C, showing increasing fixed carbon values. The optimal ratio between BI-EU and mill scale (18%) was identified in self-reduction tests, serving as the basis for compositions with BI-PBC (18.6%) and ANT (20%). Tests in a thermogravimetric balance and tubular furnace demonstrated that biochars were more reactive, achieving higher reacted fractions and metallization degrees at lower temperatures and shorter times. BI-PBC presented superior results due to its higher ash content, which may act as a catalyst. It was concluded that biochars from eucalyptus and sugarcane bagasse are promising alternatives for mill scale recycling via self-reduction, standing out for their sustainability and efficiency.