Resumo

O mundo enfrenta um grande desafio em relação à demanda e ao consumo de energia. Se por um lado, há a necessidade de suprir o aumento da demanda energética que acompanha o crescimento econômico dos países, por outro, existe a necessidade urgente de descarbonização das fontes de energia a fim de se reduzir as emissões de gases do efeito estufa (GEE) e frear o aquecimento global, caso contrário, poderá acarretar em catástrofes climáticas ocorrendo com cada vez mais frequência (PAPADIS; TSATSARONIS, 2020). Além disso, os combustíveis fósseis são recursos finitos e muitas vezes escassos.

Diante da necessidade de encontrar novas fontes de energia viáveis do ponto de vista econômico, tecnológico e ambiental, e da necessidade de providenciar uma destinação adequada aos resíduos sólidos gerados no país, existe a oportunidade de abordar ambos os problemas simultaneamente, por meio do aproveitamento energético dos resíduos. O objetivo deste trabalho é analisar a conversão energética dos resíduos de mandioca, especificamente, a rama, a casca, e seus respectivos biochars, pelo processo de gaseificação com o agente gaseificante CO2.

Dentre as fontes renováveis com grande potencial está a biomassa, que pode ser definida como toda matéria orgânica (não fóssil) renovável que pode ser aproveitada energeticamente e não contribui para o efeito estufa pois tem uma conversão neutra de CO2 (VASSILEV et al., 2009). A biomassa possui importantes vantagens em relação às outras fontes renováveis, como por exemplo, podem ser utilizada tanto na produção de energia elétrica, como também, como fonte de energia para o setor de transportes. além disso, a biomassa não possui o problema da intermitência na geração de energia.

Para este trabalho as ramas de mandioca foram obtidas diretamente de uma plantação de mandioca. Para obter o teor de umidade (%U) das amostras, utilizou-se uma balança de umidade do modelo AND MF-50 Moisture Analyzer. Para a determinação dos teores de cinzas (%Z) e material volátil (%MV) adotou-se as normas ASTM (E1755 e E872), respectivamente. Para a obtenção do biochar das biomassas o material da casca e rama foram colocados em um cadinho quase cheio e tampado e inseridos em um forno mufla em temperatura ambiente até atingir a temperatura de 800 °C, com uma taxa de aquecimento de 10 °C/min.

O resíduo sólido proveniente do processo de gaseificação contém principalmente carbono não reagido e matéria mineral. Havia presente 82,95 % de material correspondente ao biochar da rama e ao gás ser acionado, no modo isotérmico, com temperatura constante até a perda de massa se manter em equilíbrio o material remanescente foi de 22,32%, isso ocorreu devido a reação entre o CO2 e o carvão, uma vez que, nesta etapa, a oxidação do carvão ocorre por meio do dióxido de carbono a fim de produzir o CO, por meio da reação de Boudouard, na qual o dióxido de carbono reage com o carbono sólido.

Os materiais apresentaram elevados PCS, materiais voláteis e baixa concentração de cinzas. O biochar da rama e casca possuem elevadas concentrações de carbono fixo, sendo valiosos para o processo de gaseificação, que no modo isotérmico ocorre em um período rápido de perda de massa do material, e nessa etapa, a oxidação do carvão ocorre por meio do agente gaseificante – CO2. Portanto, os resíduos da mandioca estudados são potenciais fontes de energia alternativa e renovável, e podem ser convertidos em energia por meio da gaseificação com CO2.

ASTM. D3174-12 - Standard Test Method for Ash in the Analysis Sample of Coal and Coke from Coal, 2012. Disponível em: . ASTM. D5865-13 - Standard Test Method for Gross Calorific Value of Coal and Coke, 2013. Disponível em: . ASTM. E1755 - Test Method for Ash in Biomass, 2001. Disponível em: . ASTM. E872 - Test Method for Volatile Matter in the Analysis of Particulate Wood Fuels, 1998. Disponível em: .