NON-CONVENTIONAL BIOMASSES FOR BRIQUETTE MANUFACTURING: DENSIFICATION PARAMETERS AND QUALITY
DOI:

Palavras-chave:
alternative fuel, biomass, densification, energetic useResumo
The objective of this study was to produce and evaluate briquettes from residues of corn crops and from its association with cotton crop residues, rice husk or elephant grass for energetic use. Data on moisture, immediate chemical analysis, bulk density, higher calorific value (HCV), energetic density, volumetric expansion and mechanical strength were used to compare the treatments. Biomass was densified at 125ºC under 15 MPa of pressure for 8 minutes. HCV results were similar for all treatments. The immediate chemical analysis showed high VC and FCC for all treatments. The highest AC was observed in briquets with 20% of rice husk (4.22%) and the lowest in briquets from corn crop residues (2.67%). The apparent density of briquets ranged from 0.96 to 1.10 t.m-3 and the energetic density from 17.53 and 20.27 GJ.m-3. All treatments delivered moderate volumetric expansion, with a maximum of 14.5% by corn crop residue briquets. Water absorptions were similar for all treatments. Mechanical strength by diametrical compression revealed desirable behavior by undefined breaking points. Data demonstrate the energetic potential of solid biofuels produced by the densification of corn crop residues, as well as their mixtures in different proportions with cotton crop residues, rice husk and Elephant grass.
Keywords: alternative fuel; biomass; densification; energetic use.
Biomassas não convencionais para fabricação de briquetes: parâmetros de densificação e qualidade
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi produzir e avaliar briquetes a partir de resíduos da cultura do milho e sua associação com resíduos da cultura do algodão, casca de arroz ou capim elefante para uso energético. Dados de umidade, análise química imediata, densidade aparente, poder calorífico superior (HHV), densidade energética, expansão volumétrica e resistência mecânica foram utilizados para comparação dos tratamentos. A biomassa foi densificada a 125ºC sob pressão de 15 MPa por 8 minutos. Os resultados do HCV foram semelhantes para todos os tratamentos. A análise química imediata mostrou VC e FCC elevados para todos os tratamentos. A maior AC foi observada nos briquetes com 20% de casca de arroz (4,22%) e a menor nos briquetes de resíduos da cultura do milho (2,67%). A densidade aparente dos briquetes variou de 0,96 a 1,10 t.m-3 e a densidade energética de 17,53 e 20,27 GJ.m-3. Todos os tratamentos proporcionaram expansão volumétrica moderada, com máximo de 14,5% de briquetes de resíduos da cultura do milho. As absorções de água foram semelhantes para todos os tratamentos. A resistência mecânica por compressão diametral revelou comportamento desejável por ponto de ruptura indefinido. Os dados demonstram o potencial energético dos biocombustíveis sólidos produzidos pelo adensamento dos resíduos da cultura do milho, bem como suas misturas em diferentes proporções com resíduos da cultura do algodão, casca de arroz e capim elefante.
Palavras-chave: combustíveis alternativos; biomassa; adensamento; aproveitamento energético.
Referências
ABDEL AAL, A. M. K.; IBRAHIM, O. H. M.; AL-FARGA, A.; EL SAEIDY, E. A. Impact of biomass moisture content on the physical properties of briquettes produced from recycled Ficus nitida pruning residuals. Sustainability, v. 15, e11762, 2023. https://doi.org/10.3390/su151511762
ABNT_Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7222: Concreto e argamassa - determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. ABNT, 1994. 7p.
AMORIM, F. S.; RIBEIRO, M. X.; PROTÁSIO, T. P.; BORGES, C. H. A.; COSTA, R. M. C. Produção de briquetes a partir de espécies florestais. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 10, n. 4, p. 34-41, 2015. https://doi.org/10.18378/rvads.v10i4.3779
ASTM_American Society for Testing and Materials. E711-87: Standard test method for gross calorific value of refuse-derived fuel by the bomb calorimeter. Annual Book of ASTM Standards. ASTM, 1987. 4p.
ASTM_AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM). D1762 – 84: Standard test method for chemical analysis of wood charcoal. Annual Book of ASTM Standards. ASTM, 1984. 2p.
BRASIL. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Plano Nacional de Energia – PNE 2050. Ministério de Minas e Energia: Brasília. 2020. Available: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-227/topico-563/Relatorio%20Final%20do%20PNE%202050.pdf Accessed in: Mar, 15 2024.
DASS, P. M.; NKAFAMIYA, I. I.; THLIZA, B. A.; JOSEPH, J. I. Proximate analysis of biomass and cotton stalk charcoal briquettes produced from biu, nganzai, and zabarmari in Borno State using a locally fabricated briquetting machine. International Journal of Progressive Sciences and Technologies, v. 16, n. 2, p. 83-91, 2019. http://dx.doi.org/10.52155/ijpsat.v16.2.1247
FILHO, J. S. P. Análise térmica e energética de briquetes de capim braquiária. 110f. Dissertação [Mestrado em Engenharia Mecânica] - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
GONG, C.; MENG, X.; THYGESEN, L. G.; SHENG, K.; PU, Y.; WANG, L.; RAGAUSKAS, A.; ZHANG, X.; THOMSEN, S. T. The significance of biomass densification in biological-based biorefineries: a critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 183, e113520, 2023. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113520
KEBEDE, T.; BERHE, D. T.; ZERGAW, Y. Combustion characteristics of briquette fuel produced from biomass residues and binding materials. Journal of Energy, v. 22, n. 12, ID4222205, 2022. http://dx.doi.org/10.1155/2022/4222205
KUMAR, J. A.; KUMAR, K. V.; PETCHIMUTHU, M.; IYAHRAJA, S.; KUMAR, D. V. Comparative analysis of briquettes obtained from biomass and charcoal. Materials Today Proceedings, v. 45, n. 2, p. 857-861, 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.918
MCKENDRY, P. Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource Technology, v. 83, n. 1, p. 37-46, 2002. http://dx.doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00118-3
NAKASHIMA, G. T.; ADHMANN, I. C. S.; HANSTED, A. L. S.; BELINI, G. B.; WALDMAN, W. R.; YAMAJI, F. M. Lignocellulosic materials: characterization and production of briquettes. Revista Virtual de Química, v. 9, n. 1, p. 150-162, 2017. http://dx.doi.org/10.21577/1984-6835.20170012
NAKASHIMA, G. T.; MARTINS, M.P.; SILVA, D. A.; CHRISOSTOMO, W.; YAMAJI, F. M. Aproveitamento de resíduos vegetais para a produção de briquetes. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, v. 34, n. 1, p. 22-29, 2014.
PADILHA, E. R. D.; PIRES, I. C. S. A. Produção e caracterização físico-mecânica de briquetes de fibra de coco e palha de cana-de-açúcar. Revista Virtual de Química, v. 8, n. 5, p. 1-13, 2016.
PAULA, L. E. R.; TRUGILHO, P. F.; REZENDE, R. N.; ASSIS, C. O.; BALIZA, E. R. A. Produção e avaliação de briquetes de resíduos lignocelulósicos. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 31, n. 66, p. 103-112, 2011.
PROTÁSIO, T. P.; ALVES, I. C. N.; TRUGILHO, P. F.; SILVA, V. O.; BALIZA, E. R. A. Compactação de biomassa vegetal visando à produção de biocombustíveis sólidos. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 31, n. 68, p. 273-283, 2011. http://dx.doi.org/10.4336/2011.pfb.31.68.273
PROTÁSIO, T. P.; GOULART, S.L.; NEVES, T. A.; TRUGILHO, P. F.; RAMALHO, F. M. G.; QUEIROZ, L. M. R. S. B. Qualidade da madeira e do carvão vegetal oriundos de floresta plantada em Minas Gerais. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 34, n. 78, p. 111-123, 2014. http://dx.doi.org/10.4336/2014.pfb.34.78.657
QUIRINO, W. F.; BRITO, J. O. Características e índice de combustão de briquetes de carvão vegetal. In: LPF - Série Técnica n° 13. IBAMA/Brazil - Laboratório de Produtos Florestais, 1991. 19 p. Available at: <https://mundoflorestal.com.br/arquivos/indice.pdf>. Accessed on: Sep 26, 2024.
SCHÜTZ, F. C. A.; HIDEMASSA, M.; TRAVESSINI, R. Desenvolvimento e ensaio de briquetes fabricados a partir de resíduos lignocelulósicos da agroindústria. Inovação e Tecnologia, v. 1, n. 1, p. 3-8, 2010. http://dx.doi.org/10.3895/recit.v1.n1.4101
SILVA, D. A.; ALESI, L.S.; DA RÓZ, A. L.; SANTOS, L. R. O.; QUADROS, T. M. C.; YAMAJI, F. M. Efeito da granulometria na compactação da biomassa de capim elefante. Revista Virtual de Química, v. 10, n. 2, p. 323-333, 2018.
SILVA, D. A.; YAMAJI, F. M.; BARROS, J. L.; DA RÓZ, A. L.; NAKASHIMA, G. Caracterização de biomassas para a briquetagem. Revista Floresta, v. 45, n. 4, p. 713-722, 2015. http://dx.doi.org/10.5380/rf.v45i4.39700
SILVA, J. W. F.; CARNEIRO, R. A. F.; LOPES, J. M. Da biomassa residual ao briquete: viabilidade técnica para produção de briquetes na microrregião de Dourados-MS. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 6, n. 4, p. 624-646, 2017. http://dx.doi.org/10.5380/rber.v6i4.46401
SILVA, D. P.; CONTRI, M. A.; FARIA, S. C.; MORAES, S. L. Biomassa e tecnologias de adensamento para aplicação energética. Tecnologia e Inovação, v. 5, n. 16, p. 6-37, 2021.
SIMIONI, F. J.; MOREIRA, J. M. M. A. P.; FACHINELLO, A. L.; BUSCHINELLI, C. C. A.; MATSUURA, M. I. S. F. Evolução e concentração da produção de lenha e carvão vegetal da silvicultura no brasil. Ciência Florestal, v. 27, n. 2, p. 731-742, 2017. https://doi.org/10.5902/1980509827758
SOUZA, F.; VALE, A. T. Densidade energética de briquetes de biomassa lignocelulósica e sua relação com os parâmetros de briquetagem. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 36, n. 88, p. 405-413, 2013. https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.88.879
YAMAJI, F. M.; VENDRASCO, L.; CHRISOSTOMO, W.; FLORES, W. P. Análise do comportamento higroscópico de briquetes. Energia na Agricultura, v. 28, n. 1, p. 11-15, 2013. https://doi.org/10.17224/EnergAgric.2013v28n1p11-15
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2025 Nativa

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Direitos Autorais para artigos publicados nesta revista são do autor, com direitos de primeira publicação para a revista. Em virtude de a aparecerem nesta revista de acesso público, os artigos são de uso gratuito, com atribuições próprias, em aplicações educacionais e não-comerciais.
A artigos publicados nessa revista, podem ser reproduzidos parcialmente ou utilizados como referência por outros autores, desde que seja cita a fonte, ou seja, a Revista Nativa.
Copyright for articles published in this journal are the authors, with first publication rights granted to the journal. The journal shows open access, and articles are free to use, with proper attribution, in educational and non-commercial.
The articles published in this journal may be reproduced in part or used as a reference by other authors, provided that the source is quoted.