Título: Influência do tamanho das partículas nas propriedades físico-mecânicas e energéticas de briquetes produzidos com fibra de coco

Título alternativo: The influence of the size of the particles on the physical-mechanical and energy properties of briquettes produced with coconut fiber

Autoria de: Leticia Maciel Santana Simoes

Orientação de: Tiago Jose Pires de Oliveira

Coorientação de: Carine Setter

Presidente da banca: Tiago Jose Pires de Oliveira

Primeiro membro da banca: João Moreira Neto

Segundo membro da banca: Rafael Farinassi Mendes

Palavras-chaves: Briquetagem, granulometria, biomassa, compactação, fibra de coco

Data da defesa: 12/03/2021

Semestre letivo da defesa: 2020-2

Data da versão final: 18/03/2021

Data da publicação: 18/03/2021

Referência: Simoes, L. M. S. Influência do tamanho das partículas nas propriedades físico-mecânicas e energéticas de briquetes produzidos com fibra de coco. 2021. 53 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.

Resumo: Briquetes são combustíveis sólidos produzidos a partir do adensamento de biomassas lignocelulósicas. Os mesmos concentram interesse em seu estudo graças à sua forma compacta que aglomera partículas pouco densas e sem formato específico, garantindo melhor logística de manuseio, transporte e armazenamento. Além disso, a briquetagem gera combustíveis sólidos de alta qualidade, com queima mais uniforme e estável em comparação à biomassa a granel. A disponibilidade de recursos naturais no Brasil, somada à necessidade por energias renováveis e ao uso já vigente de biomassas para fins energéticos em indústrias, torna a briquetagem uma boa alternativa para o consumo de energia de forma logística, acessível e com danos reduzidos ao planeta. De forma a analisar a qualidade de briquetes produzidos a partir de biomassa, é importante estudar as características do processo de briquetagem e da matéria-prima utilizada. O presente trabalho propôs a produção de briquetes de fibra de coco com diferentes tamanhos de partícula, para analisar a variação do comportamento das propriedades físico-mecânicas e energéticas desses briquetes. A matéria-prima (fibra de coco) foi caracterizada quanto à densidade a granel, análise química imediata, estrutural e poder calorífico superior. Os briquetes foram produzidos com diferentes tamanhos de partícula de fibra de coco partículas mistas (sem classificação granulométrica (1º tratamento) partículas entre 0,355 mm e 0,250 mm (2º tratamento) e partículas menores que 0,250 mm (3º tratamento). Os briquetes de fibra de coco foram produzidos em um sistema de compactação à temperatura de 120 ºC sob pressão 15 MPa por 20 minutos. As propriedades físicas (densidade aparente e expansão volumétrica), mecânica (resistência à compressão diametral) e energética (densidade energética) dos briquetes de fibra de coco foram determinadas. A fibra de coco demonstrou ser um resíduo em potencial para a produção de briquetes e, posteriormente aplicações energéticas dado seu elevado teor de carbono fixo (23,11) e lignina (40,13). Os resultados demonstraram que o tamanho da partícula influenciou tanto na densidade aparente, como na expansão volumétrica, resistência mecânica e densidade energética. De modo geral, a densidade aparente e resistência à compressão diametral dos briquetes aumentou com a redução do tamanho da partícula, cujo 3º tratamento (fibras 0,250 mm) apresentou maiores valores para ambas propriedades. A densidade energética obteve valores mais altos para os briquetes do 3º tratamento, com um aumento percentual de 340,51 quando comparado os valores da biomassa a granel com os briquetes. Os valores de expansão volumétrica no período de 72 horas não ultrapassaram 1,8, sendo o menor valor encontrado para o 3º tratamento. De maneira geral, a compactação da fibra de coco reduziu aproximadamente 4 vezes o espaço volumétrico ocupado, em relação à fibra de coco a granel, comprovando os benefícios logísticos em se compactar a biomassa, tal fato foi refletido na densidade aparente dos briquetes em comparação com a densidade da fibra de coco a granel. A produção de briquetes com partículas menores (3º tratamento) provou ser possível obter briquetes com melhores qualidades físico-mecânicas e energéticas.

Abstract: Briquettes are solids fuels produced from the compaction of lignocellulosic biomass. They concentrate interest in their study due their compact form that gather lower density particles without specific shape, ensuring improvement in the logistics of handling, transport and storage. Besides that, the briquetting generates solid fuels of high quality, with uniform and stable combustion compared to bulk biomass. In Brazil, the natural??s resources availability, the necessity of renewable energy and the use of biomass for energy purposes in industries, become the briquetting a good choice to consumption of energy in a logistic, accessible and sustainable way. To analyze the briquette??s quality, it??s important to study the characteristics of the briquetting process as well as the raw material utilized. This study proposed the production of briquettes of coconut fiber with different sizes of particle to analyze the variation of the physical-mechanical and energy properties of these briquettes. The raw material (coconut fiber) was characterized in terms of bulk density, proximate analysis and structural chemistry analysis. The briquettes were produced with different particle??s size of coconut fiber mixed particles (without granulometric classification 1st treatment) particles between 0,355 and 0,250 mm (2nd treatment) and smaller than 0,250 mm (3rd treatment). The briquettes were produced in a compaction system at temperature of 120 ºC and pression of 15 MPa, for 20 minutes. The physical (apparent density and volumetric expansion) mechanical (resistance to diametral compression) and energy properties (energy density) of coconut fiber??s briquettes were determined. The coconut fiber proved to be a waste in potential to briquettes producing and to be used in energetics applications due its high content of fixed carbon (23,11) and lignin (40,13). The results showed that the particle??s size influenced the apparent density, volumetric expansion, mechanical resistance and energy density. The briquette??s apparent density and resistance to diametral compression increased with the reduction of the particle??s size, because the 3rd treatment (fibers smaller than 0,250 mm) presented bigger values to both properties. The energy density obtained values higher for the briquettes of the third treatment, with a percentual increase of 340,51 when the bulk biomass is compared with the briquettes. The volumetric expansion values, in a period of 72 hours, didn??t exceed 1,8, and the smaller values were encountered in the 3rd treatment. The compaction of coconut fiber reduced, approximately, 4 times the volumetric space occupied when compared with the bulk coconut shell fiber. This proves the logistics benefits of biomass compaction and this could be shown in the comparison between the apparent density of briquettes and the coconut fiber??s bulk density. The production of briquettes with smaller particle (3rd treatment) proved that is possible to get briquettes with better physical-mechanical and energy properties.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20202201610803

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/47114

Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Leticia Maciel Santana Simoes e Universidade Federal de Lavras

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