Potencial Energético do Carvão Vegetal Feito a Partir do Endocarpo do Fruto da Macaúba

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Potencial Energético do Carvão Vegetal Feito a Partir do Endocarpo do Fruto da Macaúba
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PRADO, Eduardo Vicente do [1]

SANTOS, William Rosário dos [2]

PRADO, Eduardo Vicente do; SANTOS, William Rosário dos. Potencial Energético do Carvão Vegetal Feito a Partir do Endocarpo do Fruto da Macaúba. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Edição 04. Ano 02, Vol. 01. pp 338-343, Julho de 2017. ISSN:2448-0959

RESUMO

A utilização da biomassa como matéria-prima para a geração de energia tem sido destaque como uma alternativa viável, por se tratar de uma fonte renovável. A macaubeira (Acrocomia aculeata (Jacq) Lodd. ex Martius) é uma palmácea com grande produtividade de óleo, contudo a extração do óleo de seus frutos gera grande quantidade de resíduos ou biomassa residual. O objetivo deste trabalho foi fazer uma revisão de literatura sobre a utilização do endocarpo do fruto da macaubeira como matéria-prima na produção de carvão vegetal. O endocarpo representa, em peso, 7% do peso do fruto, alcançando a produtividade de 7.000 kg.ha-1. O carvão vegetal produzido a partir do endocarpo do fruto apresenta poder calorífico superior de 8.027 kcal.kg-1, superior a de outros resíduos agrícolas e madereiros. O carvão vegetal produzido a partir do endocarpo do fruto da macaubeira apresenta características desejáveis para sua utilização tanto como fonte energética quanto siderúrgica.

Palavra-chave: Biomassa, Energia, Geração, Carvão Vegetal, Macaúba.

1. INTRODUÇÃO

A biomassa vem se tornando uma fonte viável para geração de energia e se destacando como forma de reduzir a dependência energética de fontes não renováveis (EVARISTO et al., 2016). Somado a isto, as energias renováveis se tornam uma alternativa no enfrentamento às mudanças climáticas devido ao fato de emitirem menos gases de efeito estufa (HIRSCHL, 2009).

Em países de clima tropical há produção de grande quantidade de resíduos agrícola e florestal. Parte dessa biomassa está sendo utilizada no meio rural com baixa eficiência na produção de energia elétrica ou na produção de calor para secagem de produtos agrícolas (SILVA et al., 2004). A conversão desses resíduos em biocombustíveis é uma alternativa vantajosa, uma vez que proporciona ganho energético, qualidade e redução nos custos de transportes. Atualmente, há várias tecnologias disponíveis para conversão de resíduos em biocombustíveis, dentre eles o carvão vegetal (EVARISTO et al., 2016).

Existem várias matérias-primas que são indicadas para diversos tipos de biocombustíveis. Dentre todas, uma vem despertando muito interesse como matéria-prima na produção de biocombustível, é a palmeira macaúba (Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Martius). Sua área de ocorrência estende-se desde os Estados de São Paulo e Rio de Janeiro, passando por Minas Gerais e por todo o centro-oeste, norte e nordeste do Brasil (AMARAL et al., 2011). O fruto da macaúba é utilizado para a produção de óleo que pode ser aplicado nos setores industriais e energéticos. Os resíduos gerados com o processamento do fruto para extração do óleo têm grande potencial energético o que pode implicar na redução de custos e geração de receita para a unidade de beneficiamento (LORENZI et al., 2004). O fruto da macaúba é constituído pela casca (epicarpo), polpa oleaginosa (mesocarpo), endocarpo duro e denso (tegumento) e amêndoa oleaginosa. As proporções relativas entre as partes do fruto são: casca 19%, polpa 48%, endocarpo (27%) e amêndoa 6% (Figura 1) (EMBRAPA, 2013). Dentre as partes constituintes, o endocarpo pode ser convertido em carvão vegetal.

O objetivo deste trabalho foi fazer uma revisão de literatura para apresentar o potencial energético do carvão vegetal produzido a partir do endocarpo do fruto da macaubeira.

2. CARACTERÍSTICAS DA MACAUBEIRA

A macaubeira é uma palmeira de ampla distribuição nos biomas brasileiros. Seus frutos apresentam elevada produtividade de óleo e coprodutos a partir do quarto de crescimento da palmeira, com vida útil de exploração superior a 25 anos. O rendimento de óleo para cultivos comerciais supera em 10 vezes o da soja, atualmente, principal fonte de matéria-prima para a produção de biodiesel (EMBRAPA, 2013). Estima-se uma produção de biomassa de 25.000 kg.ha-1 de frutos, o que resultaria na coprodução de 5.000 kg.ha-1 de casca, 700 kg.ha-1 de torta de amêndoa (contendo cerca de 50% de proteína), 10.000 kg.ha-1 de torta de polpa e 7.000 kg.ha-1 de endocarpo, em base úmida (CICONINI et al., 2013). O endocarpo da macaúba é utilizado para produção de carvão vegetal por apresentar elevado poder calorífico (VILAS BOAS et al., 2010).

 Frutos maduros de macaúba (A); fruto com e sem epicarpo (B); coquinho (endocarpo + amêndoa) (C); fruto de macaúba cortado ao meio evidenciando todas as partes do fruto (D); amêndoas (E). Fonte: Ciconini (2012).
Figura 1. Frutos maduros de macaúba (A); fruto com e sem epicarpo (B); coquinho (endocarpo + amêndoa) (C); fruto de macaúba cortado ao meio evidenciando todas as partes do fruto (D); amêndoas (E). Fonte: Ciconini (2012).

3. CARACTERÍSTICAS ENERGÉTICAS DO ENDOCARPO DO FRUTO

O endocarpo do fruto da macaúba representa 38% do peso do fruto, composto pelo tegumento (7% do peso do endocarpo) e da amêndoa (31% do peso do endocarpo) (HIANE et al., 2005). De acordo com pesquisa feita por Evaristo et al. (2016), dentre os resíduos do fruto da macaúba após o processamento, o endocarpo apresentou os menores teores de cinzas, os maiores teores de carbono fixo, poder calorífico superior (PCS) de 5.011 kcal.kg-1, densidade energética (DE) de 10,45 GJ.m-3 e carbono fixo (CF) de 21,33%. Villas Boas et al. (2010) determinaram PCS para o endocarpo de 5.152,36 kcal.kg-1. O maior PCS pode ser devido ao fato do endocarpo possuir maior concentração de carbono em sua constituição (TENÓRIO, 1982).

Tanto o PCS quanto o CF do endocarpo dos frutos da macaúba são superiores ou próximos a outros resíduos agrícolas e madeireiros utilizados para produção de energia, destacando o potencial dos resíduos da macaúba para geração de energia. Em pesquisa feita por Paula et al. (2011) trabalhando com vários resíduos de diversas culturas agrícolas (arroz, café, cana-de-açúcar, soja, feijão e milho) e com resíduos do setor madeireiro (aparas e serragem) encontraram PCS variando de 3.812 a 4.615 Kcal.kg-1 e carbono fixo de 16,66 a 21,03 %.

O endocarpo por ser um material mais lignificado e possuir uma maior densidade energética, comparado com os demais resíduos do fruto, pode ser utilizado para a geração de carvão vegetal. De acordo com Evaristo et al. (2016), houve acréscimo no PCS, CF, DE e redução dos materiais voláteis do carvão do endocarpo em relação à sua matéria-prima. Para o carvão vegetal do endocarpo do fruto da macaúba o PCS foi de 7.859 kcal.kg-1, DE de 33,14 GJ.m-3 e o CF foi de 83,43%, valores superiores aos obtidos para o endocarpo do fruto in natura. Comparado com resíduos de outras oleaginosas, o carvão de endocarpo do fruto da macaúba apresenta vantagens em relação às suas propriedades químicas e físicas. Avaliando o carvão do epicarpo do pinhão manso e da torta das sementes, Vale et al. (2011) encontraram altos teores de cinzas 25,5 e 10,43%, CF de 45,5 e 71,29%, voláteis de 29 e 18,27% e baixo PCS de 3.954 e 6.233Kcal.kg-1 para o carvão do epicarpo e da torta do pinhão manso, respectivamente. Vilas Boas et al. (2010) estudaram a relação entre o PCS em função de três temperaturas de carbonização (Tabela 1), e do tipo de resíduo do fruto (Tabela 2), na produção de carvão vegetal.

Tabela 1. Valores médios do poder calorífico do carvão vegetal em função da temperatura de carbo­nização.

Temperatura de carbonização (°C) Poder calorífico superior (kcal.kg-1)
450 7.809,44 B*
550 8.045,56 A
650 7.602,89 C

* Médias ao longo da coluna seguidas das mesmas letras maiúsculas não dife­rem entre si significativamente pelo teste Tukey a 95% de probabilidade.
Fonte: Vilas Boas et al. (2010).

Barcellos (2007) trabalhou com diferentes temperaturas de carbonização e encontrou valores médios de poder calorífico para carvões com espécies de eucalipto de 7.173,64 kcal.kg-1, para tempera­tura de carbonização de 450 °C e 7.648,08 kcal.kg-1, para temperatura de carbonização de 550 °C, sendo valores inferiores aos encontrados para os carvões dos resíduos de macaúba.

O carvão vegetal fabricado a partir do endocarpo do fruto da macaúba apresentou os maiores valores de PCS na temperatura de carbonização de 550 °C (Tabela 1). O carvão produzido com o endocarpo do fruto apresenta características desejáveis tanto para uso energético quanto siderúrgico (VILAS BOAS et al., 2010).

Tabela 2. Valores médios do poder calorífico do carvão vegetal em função do tipo de resíduo.

Resíduo Poder calorífico superior (kcal.kg-1)
Caroço (amêndoa + endocarpo) 7.611,59 B*
Endocarpo 8.027,00 A

* Médias ao longo da coluna seguidas das mesmas letras maiúsculas não dife­rem entre si significativamente pelo teste Tukey a 95% de probabilidade.
Fonte: Adaptado de Vilas Boas et al. (2010).

CONCLUSÕES

A macaubeira é uma espécie promissora para a geração de biocombustíveis sólidos através do endocarpo de seus frutos.

O carvão obtido a partir do endocarpo possui características desejáveis para sua utilização tanto como fonte energética quanto siderúrgica.

O carvão gerado a partir do endocarpo da macaúba pode ser utilizado como fonte de energia nas próprias unidades de beneficiamento do fruto ou gerar renda extra com sua venda.

REFERÊNCIAS

AMARAL, F. P.; BROETTO, F.; BATISTELLA, C. B.; JORGE, S. M. A. Extração e caracterização qualitativa do óleo da polpa e amêndoas de frutos de macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq) Lodd ex Mart] coletada na região de Botucatu. Revista Energia na Agricultura, v.26, n.1, p.12-20, 2011.

BARCELLOS, D.C. Caracterização do carvão vegetal através do uso de espectroscopia no infravermelho próximo. 2007. 140f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2007.

CICONINI, G.; FAVARO, S. P.; ROSCOE, R.; MIRANDA, C. H. B.; TAPETI, C. F.; MIYAHIRA, M. A. M.; BEARARI, L.; GALVANI, F.; BORSATO, A. V.; COLNAGO, L. A.; NAKA, M. H. Biometry and oil contents of Acrocomia aculeata fruits from the Cerrados and Pantanal biomes in Mato Grosso do Sul, Brazil. Industrial Crops and Products, Amsterdam, v.45, p. 208-214, 2013.

CICONINI, G. Caracterização de frutos e óleo de polpa de macaúba dos biomas Cerrado e Pantanal do estado de Mato Grosso do Sul, Brasil. 2012. 128f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia). Universidade Católica Dom Bosco, Campo Grande, MS. 2012.

EMBRAPA – EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUARIA. Aproveitamento de espécies nativas e seus coprodutos no contexto de biorrefinaria. Brasília, DF, 37p, 2013.

EVARISTO, A. B.; MARTINO, D. C.; FERRAREZ, A. H.; DONATO, D. B.; CARNEIRO, A. C. O.; GROSSI, J. A. S. Potencial energético dos resíduos do fruto da macaúba e sua utilização na produção de carvão vegetal. Ciência Florestal, Santa Maria, v.26, n.2, p.571-577, 2016.

HIANE, P. A.; RAMOS FILHO, M. M.; RAMOS, M. I. L.; MACEDO, M. L. R. Bocaiúva, Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd., pulp and kernel oils: characterization and fatty acid composition. Brazilian Journal of Food Technology, v.8, n.3, p.256-259, 2005.

HIRSCHL, B. International renewable energy policy- between marginalization and initial approaches. Energy Policy, v.37, n.11, p. 4407-4416, 2009.

SILVA, J. N.; SOBRINHO, J. C.; SAIKI, E. T. Utilização de biomassa na secagem de produtos agrícolas via gaseificação com combustão adjacente dos gases produzidos. Engenharia Agrícola, v.24, n.2, p. 405-411, 2004.

LORENZI, H.; SOUZA, H. M.; FERREIRA, E. Palmeiras brasileiras e exóticas cultivadas. Instituto Platarum, Nova Odessa, 2004. 432p.

PAULA, L. E. R. et al. Characterization of residues from plant biomass for use in energy generation. Cerne, Lavras, v.17, n.2, p.237-246, 2011.

VALE, A. T. D. et al. Potencial energético da biomassa e carvão vegetal do epicarpo e da torta do pinhão manso (Jatropha curcas). Cerne, Lavras, v.17, n.2, p.267-273, 2011.

VILAS BOAS, M. A.; CARNEIRO, A. C. O.; VITAL, B. R., CARVALHO, A. M. M. L.; MARTINS, M. A. Efeito da temperatura de carbonização e dos resíduos de macaúba na produção de carvão vegetal. Scientia Forestalis, Piracicaba, v.38, n.87, p.481-490, 2010.

TENÓRIO, E. C. O babaçu e coqueiros assemelhados em Minas Gerais. Belo Horizonte: Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais – CETEC, 1982, 216p.

[1] Doutor em Engenharia Agrícola. Professor dos cursos de Engenharia Civil e Engenharia Ambiental da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Viçosa – UNIVIÇOSA.

[2] Mestre em Engenharia Agrícola. Professor dos cursos de Engenharia Civil, Engenharia Ambiental e Redes de Computadores da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Viçosa – UNIVIÇOSA.

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