Pesquisadora do IPT faz treinamento na Alemanha em caracterização do bagaço e da palha da cana-de-açúcar

Publicado em 30/11/2017
IPT em 27/11/2017

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Renata Moreira, química e assistente de pesquisa do Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), participou do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE) do Instituto com o objetivo de ampliar as capacitações na caracterização do bagaço e da palha de cana-de-açúcar e também na submissão das biomassas a dois processos termoquímicos: a pirólise rápida e a liquefação catalítica. O treinamento foi feito no Karlsruhe Institute of Technology (KIT), localizado na cidade de mesmo nome na Alemanha.

Com financiamento da Fundação de Apoio ao IPT (Fipt), o treinamento de oito meses da pesquisadora formada pela Universidade Presbiteriana Mackenzie e mestre pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) com o estudo da pirólise lenta da casca da castanha-de-caju foi realizado entre os meses de agosto de 2016 e março de 2017 no Institute of Catalysis Research and Technology (IKFT) do KIT.

Renata realizou o treinamento para ampliar as competências do laboratório nas normas DIN, que são os padrões técnicos para a garantia da qualidade de produtos industriais e científicos na Alemanha.

Além da Alemanha, Renata realizou um treinamento de uma semana em um laboratório de Portugal para aprender a realizar a análise do teor de lignina, que é a molécula encontrada em plantas terrestres associada à celulose na parede celular com a função de conferir rigidez, impermeabilidade e resistência a ataques microbiológicos e mecânicos aos tecidos vegetais. “O KIT não tinha esta competência e fui até Lisboa para aprender as técnicas de execução dos ensaios no Instituto Superior de Agronomia, o ISA, o qual é integrado à Universidade de Lisboa”, completa ela.Atualmente, os ensaios e testes realizados no IPT seguem as normas ASTM, criadas nos Estados Unidos – não existem normas brasileiras para estudo da biomassa. “Muitos clientes perguntam, em suas solicitações, quais são as normas adotadas pelo laboratório em função das exigências internacionais – para a exportação de pellets de madeira para a Comunidade Europeia, por exemplo, é necessário seguir a norma DIN. Meu treinamento no KIT foi voltado à metodologia e ao aprendizado em quesitos como temperatura e tempo para execução dos ensaios”, diz ela.

A biomassa foi a terceira maior fonte responsável pela oferta interna de eletricidade no Brasil em 2016, chegando a 8,2% do total e ficando atrás da geração hidráulica (68,1%) e do gás natural (9,1%), segundo dados do Balanço Energético Nacional elaborado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Ainda de acordo com o levantamento, a participação da biomassa (incluindo bagaço de cana-de-açúcar, lixívia, lenha e outras fontes primárias) na geração termoelétrica do País foi de 31% e foi superada apenas pelo gás natural (34,4%) no ano passado.

O dia a dia da pesquisadora no IKFT consistiu basicamente em realizar a caracterização da biomassa para, em seguida, preparar o material para os processos de pirólise rápida e de liquefação catalítica. A pirólise rápida é uma tecnologia desenvolvida no Brasil em projetos de média e grande escala que produz gás, líquido e sólido – o gás é composto de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrocarbonetos leves, o líquido de coloração escura é chamado de bio-óleo (o qual pode ser utilizado como combustível e na produção de químicos com valor agregado) e o sólido de carvão vegetal; já a liquefação catalítica busca a transformação da biomassa em produtos majoritariamente líquidos. No primeiro caso, Renata realizava as tarefas com uma equipe de funcionários do próprio instituto; no segundo, com uma turma de doutorandos.

Os oito meses de treinamento foram dedicados basicamente à preparação e à caracterização da biomassa, seguida da submissão dos materiais à pirólise e à liquefação e, por fim, à avaliação dos resultados. Várias das atividades de Renata foram feitas em parceria com o pesquisador brasileiro Renato Cruz Neves, do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), que cursava no período um doutorado sanduíche no KIT. “Levei do Brasil para a Alemanha 20 quilos de bagaço de cana-de-açúcar, e o Renato 100 quilos de bagaço e 100 quilos de palha. Colaborei na caracterização do material dele e nos processos de conversão”, explica a pesquisadora.

A escolha pela cana-de-açúcar foi uma sugestão do KIT para trabalhar com um tipo de biomassa abundante no Brasil – os estudos na Alemanha estão focados no trigo, e havia o interesse em fazer uma comparação das propriedades dos dois tipos de bio-óleo.

PASSO A PASSO – A preparação da biomassa tinha início com a secagem em ambiente aberto do material que, a seguir, passava por uma operação de pré-moagem. “Para submeter o material aos processos termoquímicos, não se pode utilizar o bagaço e a palha no estado original em razão de as fibras serem muito grandes”, explica Renata.

A composição da biomassa varia em função de fatores como a localização geográfica, o clima, o tipo de solo e os componentes da planta (raízes, caule, galhos) e pode ser determinada por meio de análise imediata (teor de umidade, teor de materiais voláteis e teor de cinzas), de análise química elementar (teores de carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, assim como do poder calorífico) e de análise química em termos de teor de lignina. Todos os ensaios foram executados pela pesquisadora durante o treinamento.

Um dos resultados do trabalho de Renata foi a apresentação de um estudo no 25º European Biomassa Conference & Exhibition (EUBCE), em Estocolmo (Suécia), que aconteceu entre os dias 12 e 15 de junho: a pesquisa intitulada Characterization of brazilian sugarcane bagasse and sugarcane straw based on european methodologies to evaluate the potential for energy conversion foi feita em parceria com o pesquisador do CTBE e contou com o apoio de profissionais do KIT e também do próprio IPT.

A partir das competências adquiridas, Renata acredita que será possível auxiliar as usinas sucroenergéticas na maximização dos processos produtivos: “Eles buscam queimar a biomassa em diferentes processos termoquímicos, não somente em uma combustão simples, por isso precisam executar a caracterização prévia para saber a qual processo direcionar”, explica ela – no entanto, falta ainda a adaptação da infraestrutura existente no IPT para atender às normas DIN, a qual deve ser feita em breve. “Caso um cliente venha hoje ao laboratório, é possível auxiliá-lo no tema de separação de materiais, por exemplo, para garantir uma homogeneidade das amostras e as condições ideais de execução dos processos”, completa ela.