Estudo da pirólise de folhas de eucalipto

Abstract

O setor brasileiro de florestas tornou-se, nos últimos anos, um dos mais relevantes no cenário global. Com uma área de 7,8 milhões de hectares de árvores plantadas, é responsável por 91% de toda a madeira produzida para fins industriais no país e um dos que apresenta maior potencial de contribuição para a construção de uma economia verde (IBA, 2016). Assim como qualquer setor produtivo, o setor florestal também gera resíduos em suas operações, os quais, se não corretamente destinados, podem vir a ser um passivo ambiental. Diante disso, as alternativas de processamento destes resíduos de forma a obter energia ou produtos de valor agregado vêm sendo estudadas e também aplicadas nos mais diversos segmentos da agroindústria. Neste contexto, este trabalho estudou uma das tecnologias promissoras para o processamento de biomassas: a pirólise rápida. A pirólise rápida é um processo termoquímico de conversão de biomassas, na ausência de oxigênio, em três frações de produtos: bio-óleo, biochar e gás. O gás é composto de hidrocarbonetos de até quatro carbonos enquanto o biochar e bioóleo podem ter os mais diversos compostos derivados da quebra das moléculas de celulose, hemicelulose e lignina, os principais componentes das biomassas. A reação de pirólise rápida pode ser conduzida nos mais diversos tipos de reatores e formas de aquecimento e recuperação de produtos. Este trabalho utilizou dois reatores de leito fluidizado, em escala de bancada, com possibilidade de utilização de dois tipos de aquecimento: convencional e combinado com micro-ondas. O objetivo foi fazer uma análise exploratória dos produtos da pirólise de folhas de eucalipto utilizando estes dois tipos de aquecimento. Para a realização dos experimentos, foi desenvolvido um sistema de alimentação por transporte helicoidal das folhas moídas para os dois reatores, condicionamento da biomassa e análise dos produtos por cromatografia gasosa, cromatografia líquida e infravermelho. Para ambas as formas de aquecimento, foram obtidas as mesmas classes de produtos nos bioóleos, se destacando os éteres e hidrocarbonetos insaturados pertencentes ao grupo dos terpenos. Em relação ao biochar, observou-se que aquele obtido por aquecimento híbrido conservou compostos presentes na biomassa, o que indica pirólise incompleta ou adsorção de vapores condensáveis na superfície do biochar, o que sugere que mais estudos sobre as condições de operação do aquecimento híbrido, para esta biomassa, precisam ser realizados. Apesar do baixo rendimento, pode-se constatar que o bio-óleo de folhas de eucalipto possui produtos de interesse para as indústrias farmacêutica, cosmética e medicinal, pela presença de compostos como o eucaliptol e limoneno, majoritariamente. Estudos detalhados de aplicação e refino destes produtos do bio-óleo são necessários e promissores. Com relação ao aquecimento por micro-ondas, para essa biomassa e condições operacionais empregadas, não se evidenciou vantagens quando comparado ao aquecimento convencional. No entanto, a literatura destaca que o aquecimento por micro-ondas, em processo ajustado, pode produzir maior rendimento em bio-óleo e com menor quantidade de furano e biochar com propriedades interessantes para diversas aplicações, como adsorção, para as mais variadas biomassas. Sendo assim, abre-se espaço para estudos de otimização nesta área.

The Brazilian forest sector has become, in recent years, one of the most relevant in the global scenario. With an area of 7.8 million hectares of planted trees, it accounts for 91% of all wood produced for industrial purposes in the country and one of the countries with the greatest potential for contributing to the green economy (IBA, 2016) . Like any productive sector, the forestry sector also generates waste in its operations, which, if not correctly destined, can turn out to be an environmental liability. Therefore, the alternatives of processing these residues in order to obtain energy or value-added products have been studied and also applied in the most diverse segments of the agroindustry. In this context, this work studied one of the promising technologies for the processing of biomasses: the fast pyrolysis. Rapid pyrolysis is a thermo-chemical process of biomass conversion, in the absence of oxygen, in three product fractions: bio-oil, biochar and gas. The gas is composed of hydrocarbons of up to four carbons while the biochar and bio-oil can have the most diverse compounds derived from the breakdown of the molecules of cellulose, hemicellulose and lignin, the main components of biomasses. The rapid pyrolysis reaction can be conducted in the most diverse types of reactors and forms of heating and recovery of products. This work utilized two fluidized bed re actors, in laboratory scale, with possibility of using two types of heating: conventional and combined with microwaves. The objective was to make an exploratory analysis of the pyrolysis products of eucalyptus leaves using these two types of heating. For the accomplishment of the experiments, a helical transport system of the ground leaves for the two reactors was developed, conditioning of the biomass and analysis of the products by gas chromatography, liquid chromatography and infrared analyse. For both forms of heating, the same product classes were obtained in the bio-oils, highlighting the ethers and unsaturated hydrocarbons belonging to the terpene group. In relation to the biochar, it was observed that the one obtained by hybrid heating conserved compounds present in the biomass, which indicates incomplete pyrolysis or adsorption of condensable vapors on the surface of the biochar, which suggests that more studies on the conditions of operation of the hybrid heating, for this biomass, need to be realized. Despite the low yield, it can be seen that the eucalyptus leaf bio-oil has products of interest to the pharmaceutical, cosmetic and medicinal industries, due to the presence of compounds such as eucalyptol and limonene, in the majority. Detailed studies of application and refining of these bio-oil products are necessary and promising. With regard to microwave heating, biomass and operating conditions, no advantages were shown when compared to conventional heating. However, the literature highlights that microwave heating, in an adjusted process, can produce higher yields in bio-oil and with less amount of furan and biochar with interesting properties for several applications, such as adsorption, for the most varied biomasses. Thus, a space is opened for optimization studies in this area.