Briquetagem a frio e carbonização de resíduos da agroindústria cafeeira
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Objetivou-se, neste trabalho, propor uma opção renovável de combustível e avaliar seu potencial energético, por meio da produção e carbonização de briquetes produzidos com a palha de café (Coffea arábica L.) e diferentes concentrações de aglutinante (glicerina bruta). A briquetagem foi efetuada a frio, em molde usinado para o estudo. Foram realizadas as seguintes ca racterizações: análise de umidade; análise de teor cinzas; análise de densidade a granel e aparente do briquete; análise de finos, determinação da resistência à compressão diametral, análise de expansão diametral e longitudinal; análise de poder calorífico; análise química imediata; análise dos constituintes químicos e elementar. A carbonização ocorreu a 450 ºC, determinando-se os rendimentos gravimétricos, em bio-óleo e em gases condensáveis. Foram determinados também o balanço energético e os custos simpl ificados dos processos de produção dos briquetes. Os efeitos da concentração de aglutinante (0 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 % e 25% m/m) sobre os teores de umidade, voláteis, carbono fixo e cinzas (%), o poder calorífico (MJ.kg -1 ), a densidade aparente dos briqu etes (kg.m -3 ), a resistência à compressão diametral (KPa), as expansões diametral e longitudinal, o teor de finos e os rendimentos da carbonização (teores de carvão, bio-óleo e gases não condensáveis) foram analisados utilizando o delineamento inteiramente casualizado, com três repetições em cada tratamento. As análises demostraram que uma pequena adição de glicerina bruta como aglutinante nos briquetes de palha de café pode aumentar a resistência à compressão diametral, diminuir a produção de finos e manter a densidade aparente, podendo, por outro lado, reduzir o poder calorífico, aumentar os teores de umidade e voláteis, e aumentar as expansões do material compactado. Embora os rendimentos gravimétricos não tenham sido afetados significativamente pela adição de aglutinante, o carvão produzido por briquetes de palha de café e glicerina bruta apresentou menor fragmentação. Portanto, os briquetes e carvão apresentaram potencial de utilização na geração de energia, produção de carvão ativado e biocarvões.
Abstract
This study aimed to propose an alternative fuel and to evaluate its energy potencial through the production and carbonization of briquettes made with coffee husks (Coffea Arabica L.) and mixtures using crude glycerin as a binder. The briquetting process was performed at room temperature, in a cylindrical mold produced for the study. Characterizations of moisture and ash contents, briquette apparent density, fines content, tensile strength by diametrical compression, diametrical and longitudinal expansion analysis, calorific value, and proximate and elemental analysis were performed on the briquettes. The carbonization process was performed at 450 ºC and the gravimetric yields in charcoal, bio-oil and non-condensable gases were determined. The energy balance and the production of the briquettes costs were also determined. The effects of agglutination (0%, 5%, 10%, 15%, 20% and 25% w/w) on the variables moisture, volatile matter, fixed carbon and ash contents (%), briquette apparent density (kg m -3 ), resistance to diametrical compression (KPa), diametrical and longitudinal expansions (%), fines content and carbonization yields (charcoal, bio-oil and non-condensable gases) were evaluated through a completely randomized design, with three replications in each treatment. The results indicated that the addition of small amounts of crude glycerin as a binder of coffee husk briquettes might increase the resistance to diametrical compression, reduce the material fragmentation while keeping the apparent density. However, it reduced the calorific value, increase the moisture, volatile matter content, and the material expansions. Although the addition of glycerin did not affect significantly the gravimetric yields, the charcoal from coffee husk briquettes mixed with crude glycerin presented higher resistance to fragmentation. Thus, briquettes and charcoals produced in this study showed a potential use for bioenergy generation, activated carbon applications and biochar production.
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ALCÂNTARA, A. J. P. Briquetagem a frio e carbonização de resíduos da agroindústria cafeeira. 2018. 120 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.