Introdução: Poucas dezenas de pinus habitam o Colégio Militar de Curitiba (CMC) formando um tapete escorregadio de folhas que são recolhidas frequentemente gerando lixo orgânico volumoso. Seu uso se enquadra, principalmente, em dois dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU: ODS 7 – Energia Limpa e Acessível; e, ODS 12 – Produção e Consumo Responsáveis. Metade da matriz energética brasileira, diferente da mundial, é renovável, sendo 8,5 % proveniente de lenha e carvão vegetal. Por isso, o Brasil, país sede da COP 30, emite menos gases de efeito estufa por habitante que a maioria dos outros países. Aqui a madeira é amplamente usada como fonte de energia. Nesta conjuntura, o setor florestal gera um volume significativo de biomassa. O Paraná tem a maior área plantada de pinus do Brasil, representando mais de 54% do seu volume. Os resíduos da colheita florestal, estimados em 33 % da produção, são deixados sobre o solo. Destes 14 % são acículas. Folhas finas, agrupas em fascículos, revestidas por substância cerosa, que caem, principalmente no outono. Assim, decidimos avaliar o potencial energético alternativo e renovável de acículas de pinus coletadas no CMC in natura e compactadas, na forma de briquetes e carvão vegetal. Através de análise imediata determinamos seu poder calorífico superior 25 % maior que a lenha de eucalipto mais vendida no Brasil, mesmo com o dobro de umidade. Após secagem e trituração, as acículas de pinus foram compactadas por briquetagem, aumentando sua densidade em 3,7 vezes, com rendimento médio de 62 %. O carvão vegetal, produzido por pirólise lenta, aumentou 40 % o poder calorífico superior, em relação ao briquete, contendo 2,6 vezes mais teor médio de carbono fixo, com rendimento de 37 %. No entanto, reduziu a densidade das acículas em 2,7 vezes. Para resolver problemas de perdas, estocagem, transporte e manuseio dos finos de carvão produzidos decidimos compactá-los. A briquetagem só foi possível com adição de 10 % de amido como aglutinante, aumentando em 5,7 vezes a densidade aparente média do biocarvão. Quanto menores as partículas, maior a densificação observada. Apesar dos custos dos processos laboratoriais empregados serem superiores ao material comercial, seu uso crescente na indústria, no comércio e em residências, somadas as vantagens de utilização de biomassa como fonte renovável de energia, a otimização de protocolos de produção em série torna-se interessante. Objetivos: Avaliar o potencial uso de acículas de pinus coletadas no CMC in natura, compactadas ou pirolisadas como fonte de energia alternativa e renovável e de baixo custo, a partir de análises físico-químicas. Materiais e Método: Acículas secas foram coletadas no pátio do Colégio Militar de Curitiba (CMC) e acondicionadas em estufa a 60 °C por 48 h. Todos os demais procedimentos foram realizados no Laboratório de Energia de Biomassa Florestal e Bioenergia da Universidade Federal do Paraná (UFPR). Após secagem, foram trituradas por batelada. As características da biomassa foram realizadas em triplicata para obtenção de média aritmética, de acordo com a norma ABNT NBR 8112:1986. A massa úmida foi determinada após secagem em estufa a 105 °C por 24 h. O teor de voláteis foi determinado através da perda de massa de 1 g de amostra após combustão à 900 °C em forno Mufla pré-aquecido por 10 min. Após resfriamento em dessecador de sílica, a massa foi pesada. A medida de teor de cinzas foi calculada após queima a 950 °C por 6 horas, até completa calcinação, seguindo mesmo procedimento anterior. O teor de carbono fixo foi obtido da subtração de 100 % da soma dos teores de materiais voláteis e de cinzas. O poder calorífico superior foi definido com auxílio de calorímetro isotérmico, conforme a norma ABNT NBR 8633:1984. A determinação da massa específica aparente das folhas secas foi determinada segundo ABNT NBR 12076:1991. O material foi mantido em estufa à 130 °C por 3 horas, resfriado até temperatura ambiente em dessecador, pesado e acomodado em proveta graduada até a marca de 100 ml. Bateu-se suavemente até máxima compactação e anotou-se o novo volume. A massa específica aparente é dada pela massa da amostra dividida pelo volume após compactação em kg/m3. Para confecção dos briquetes 40 g de acículas secas e trituradas foram compactadas em prensa hidráulica a 100 °C e 300 kgf/cm³ por 5 minutos. Após resfriamento foi retirado do briquetador, medindo 6,4 cm de diâmetro e 1 cm de altura, e calculada sua densidade (SCHÜTZ et al., 2010). A pirólise de 100 g de acículas trituradas e secas (após 48 horas de estufa à 100 °C), acondicionadas em reator de vidro, foi realizada em duplicata em Mufla vedada com lã de vidro, a uma taxa de aquecimento à 5 °C.min-1 até a temperatura final de tratamento de 400 °C, mantida por 30 minutos. O reator de vidro foi acoplado a condensador, por onde circulou água resfriada, e balão coletor para bio-óleo acoplado a cano de descarga de biogases, redirecionados e perdidos para o ambiente externo. O biocarvão foi analisado quanto as características de biomassa e poder calorífico da mesma forma que as acículas (descrito acima). Partículas finas de biocarvão foram compactadas por briquetagem utilizando os mesmos padrões no protocolo descrito anteriormente. No entanto, foi necessária adição de aglutinador. Selecionamos amido e fécula de mandioca (QUIRINO et al., 1989; FONTES et al., 2002). 500 g de carvão de acácia negra (Seta) foram triturados, com auxílio de Moinho Analítico para Laboratório IKA A11, até obtenção de pó. 40 g de finos de carvão de acácia negra foram manualmente misturados com quantidades crescentes de fécula de mandioca ou amido e compactadas em prensa hidráulica a 100 °C e 300 kgf/cm³ por 5 minutos, até obtenção de briquete conciso. Após determinada a melhor amálgama, testou-se com carvão de acículas, utilizando os mesmos padrões, mas, variando pressão, até atingir boa compactação. Cálculos de custo médio aproximado para feitio de briquetes e biocarvão foram realizados levando em consideração o preço do kWh (quilowatt-hora) cobrado pela Companhia Paranaense de Energia (COPEL). Resultados: Através de análise imediata determinamos seu poder calorífico superior 25 % maior que a lenha de eucalipto mais vendida no Brasil, mesmo com o dobro de umidade. Após secagem e trituração, as acículas de pinus foram compactadas por briquetagem, aumentando sua densidade em 3,7 vezes, com rendimento médio de 62 %. O carvão vegetal, produzido por pirólise lenta, aumentou 40 % o poder calorífico superior, em relação ao briquete, contendo 2,6 vezes mais teor médio de carbono fixo, com rendimento de 37 %. No entanto, reduziu a densidade das acículas em 2,7 vezes. Para resolver problemas de perdas, estocagem, transporte e manuseio dos finos de carvão produzidos decidimos compactá-los. A briquetagem só foi possível com adição de 10 % de amido como aglutinante, aumentando em 5,7 vezes a densidade aparente média do biocarvão. Quanto menores as partículas, maior a densificação observada. Os custos dos processos laboratoriais empregados são superiores ao material comercial. Considerações Finais: Acículas de pinus, coletadas no CMC, após secagem, trituração e compactação ou pirólise, apresentam potencial uso como fonte de energia alternativa e renovável. A briquetagem auxilia na manutenção dos finos de biocarvão, necessitando de adição de 10 % de amido de milho como aglutinante. Apesar dos processos laboratoriais serem dispendiosos, a busca por fonte energética menos poluente justifica estudos de otimização de protocolos de produção em série.
Palavras-chave: Acícula de pinus; Briquete; Biocarvão.
