Caracterização de vários tipos de biomassa para valorização energética

Abstract

O presente trabalho envolveu a caracterização de diferentes tipos de biomassa, com interesse para valorização energética. A biomassa é hoje em dia um recurso muito utilizado quer a nível industrial, quer a nível comercial e residencial. As utilizações dadas são a combustão de biomassa lenhosa em centrais termoelétricas, a combustão residencial, a utilização em sistemas de co-geração (produção de energia e calor em simultâneo), a pirólise e a gasificação. Para que estas opções de valorização energética sejam eficientes é necessário utilizar combustíveis de qualidade e portanto avaliar as suas características físicas e químicas, e aplicar técnicas de pré-tratamento que permitam um melhor desempenho dos processos de conversão energética. No decorrer do presente trabalho foi realizada a caracterização físico-química de vários tipos de biomassa, que incluiu a análise granulométrica, análise imediata (teores de humidade, cinzas, voláteis e carbono fixo) e de elementos solúveis. Os tipos de biomassa utilizados incluíram o eucalipto, o pinheiro, o carvalho, o castanheiro, a giesta, o tojo e as canas. Foi aplicado ainda o tratamento por torrefação a algumas amostras de biomassa, tendo como objetivo a melhoria das suas características como combustível. Os resultados obtidos mostram que é a granulometria 2,00-4,75 mm que representa a maior percentagem mássica do combustível após destroçamento mecânico, quer no eucalipto, quer no pinheiro. Por outro lado, quando se estabelecem relações mássicas entre madeira e casca para os troncos de árvores, é o tronco que representa a maior percentagem mássica. De acordo com os parâmetros estudados, e tendo em conta as propriedades físico-químicas (teores de humidade, cinzas, voláteis, carbono fixo e de elementos solúveis) com interesse em processos de conversão energética, verificou-se que os teores de humidade e cinzas, e a concentração de elementos solúveis variam entre os diferentes tipos de biomassa. No entanto, e uma vez que se pretende para conversão energética uma biomassa com baixos teores de humidade e cinzas, verifica-se que o tipo que apresenta as características mais favoráveis é o pinheiro. As amostras de biomassa após torrefação apresentam melhorias nas características com interesse para conversão energética. Em termos de elementos químicos solúveis foram analisados a giesta, os troncos de canas, o pinheiro com partículas de tamanho inferior a 10 mm e o eucalipto (tronco com casca). Neste caso, o processo apresenta melhorias significativas relativamente ao teor de voláteis, carbono fixo e de elementos solúveis para a giesta. Em termos de perspetivas futuras, a biomassa é um recurso energético com potencial de valorização, e está disponível em diversas regiões do país. No entanto, é importante ter um conhecimento adequado dos vários tipos de biomassa como combustível, de modo tornar eficiente a tecnologia, e como tal é necessária a sua caracterização. No que diz respeito ao tratamento por torrefação, é necessário que este seja adequado a cada tipo de biomassa, para que se consigam obter melhores resultados.

This work involved the characterization of different types of biomass, with interest for energy conversion. Biomass is nowadays a widely used energy resource at industrial level, or commercial and residential level. Currently, the uses include the combustion of woody biomass thermoelectric plants, residential combustion, use in co-generation systems (production of heat and power simultaneously), pyrolysis and gasification. To achieve efficient energy conversion it is necessary to use good quality fuels, and hence assess their physical and chemical characteristics, and apply pre-treatment techniques that allow a better performance of energy conversion processes. During the present study the physico-chemical characterization of various types of biomass was made, including the particle size, proximate analysis and soluble elements. The types of biomass used included eucalyptus, pine, oak, chestnut, broom, gorse and reeds. Treatment by torrefaction was also applied to some samples of biomass, aiming to improve its characteristics as a fuel. The results show that the particle size in range 2,00 mm to 4,75 mm represents the largest percentage by weight of fuel after mechanical shredding, either in eucalyptus or pine. On the other hand, when establishing mass relations between wood and bark to the tree trunks, it is the wood that represents the largest percentage by weight. According to the studied parameters, taking into account the physical- chemical properties (moisture content, ash, volatile matter, fixed carbon and soluble elements) of interest in energy conversion processes, it has been found that the moisture content, ash content, and the concentration of soluble elements vary among different types of biomass. However, it is desirable a biomass with low moisture and ash content, it appears that the species with the most favorable conditions is pine. The samples of biomass after torrefaction show improvements in their characteristics of interest for energy conversion. In terms of soluble chemical elements were analysed broom, the trunks of reeds, pine and eucalyptus (trunk with bark) particles with size less than 10 mm. In this case, the process has significant improvements relative to the quantity of volatile matter, fixed carbon and soluble elements for the broom. In terms of future prospects, biomass is an energy resource with potential, and is available in several regions of the country. However, it is important to have a proper knowledge of various types of biomass as fuel in order to make the technology efficient, and as such its characterization is required. With respect to the torrefaction treatment, it must be conduced according to the type of biomass in order to achieve better results.