Thermogravimetric analysis for characterization of the pellets produced with different forest and agricultural residues / Análise termogravimétrica para caracterização dos pellets produzidos com diferentes resíduos florestais e agrícolas

ABSTRACT

ABSTRACT The pelleting of forest and agricultural materials, mainly because many residues from both industries can be used in this process, has been an alternative in obtaining added value products to energy generation. Thus, the aim of this study was to evaluate the energy quality of the pellets produced from forest and agricultural residues as raw materials and to verify the utility of the thermogravimetric analysis (TGA) and the differential thermogravimetric analysis (DTG) in characterizing the behavior of the pellets during the combustion process. Four residues were used (1) Pinus spp. woodchips, (2) apple pruning residues, (3) aciculated dry branches of Araucaria angustifolia and (4) A. angustifolia empty-seeds. Chemical composition of the raw materials was determined and the physical and energetic properties of the pellets were analysed. Plus, the proximate analysis of the pellets was carried out. The samples were submitted to TGA with a heating rate of 20ºC min-1 from room temperature to 1000ºC, in a N2 atmosphere. The variation of chemical composition of each residue was determinant in the characterization of each stage of the thermal degradation. Stages and events of the degradation were closely linked to the chemical and energetic nature of the samples. Use of TGA to characterize the thermal degradation of the pellets produced with different forest and agricultural residues was demonstrated as an efficient technique to quantify and qualify the events that occurred in each stage of the combustion of these biofuels.

RESUMO

RESUMO A peletização de resíduos florestais e agrícolas tem sido uma alternativa na obtenção de produtos com maior valor agregado para a geração de energia, pois muitos resíduos podem ser utilizados neste processo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade energética dos pellets produzidos com resíduos florestais e agrícolas como matéria-prima e verificar a viabilidade de uso da análise termogravimétrica (TGA) e análise termogravimétrica diferencial (DTG) para caracterizar o comportamento dos pellets durante o processo de combustão. Foram utilizados quatro resíduos (1) partículas de Pinus spp., (2) resíduos de poda de maçã, (3) ramos secos aciculados de Araucaria angustifolia e (4) falhas de pinhão de A. angustifolia. Foram determinadas a composição química das matérias-primas e analisadas suas propriedades físicas e energéticas, bem como a análise imediata dos pellets. As amostras foram submetidas ao TGA com uma taxa de aquecimento de 20ºC min-1 da temperatura ambiente a 1000ºC, em atmosfera de N2. As curvas termogravimétricas permitiram a avaliação da perda de massa em função da temperatura. O DTG permitiu a avaliação da taxa de perda de massa. A variação na composição química de cada resíduo foi determinante para caracterizar cada estágio da degradação térmica. Os estágios e os eventos de degradação estavam intimamente ligados à natureza química e energética das amostras. O uso de TGA, para caracterizar a degradação térmica dos pellets produzidos com diferentes resíduos florestais e agrícolas, se mostrou eficiente para quantificar e qualificar os eventos que ocorreram em cada estágio de combustão desses biocombustíveis.