PRODUÇÃO DE BRIQUETE DE CAPIM ELEFANTE

1Trabalho financiado pela Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), SERRANA - Nutrição Animal e MATSUDA MINAS – Sementes e Nutrição Animal
. Herbert VILELA
Engenheiro Agrônomo e Doutor

I - INTRODUÇÃO

A queima da biomassa para a obtenção de energia elétrica, principalmente da biomassa das forrageiras e dos resíduos agroindustriais como a bagaço de cana, casca de arroz etc, é um dos processos mais promissores para suprir a demanda em sistemas isolados, principalmente em várias regiões do Brasil, pois possibilita uma conversão mais eficiente utilizando recursos locais, representando uma alternativa à utilização do diesel como fonte energética em grupos geradores de eletricidade. A biomassa em forma de briquetes e/ou peletes aumenta a eficiência da gaseificação, pois proporciona formas e granulometria mais adequadas ao processo térmico. As perspectivas dos briquetes de biomassa são grandes. Possibilidades de ampliar oferta interna no Brasil de energia renovável e limpa; possibilidade de resolver problemas de lenha na Região Nordeste e o suprimento de energia no centro-sul; possibilidade de atender demanda externa de energia renovável

II - BRIQUETAGEM

É o processo de compactação de resíduos (>50 mm) no qual é destruída a elasticidade natural das fibras dos mesmos. Esta destruição pode ser realizada por dois processos: alta pressão e/ou alta temperatura. Sem esta "quebra" de elasticidade, os briquetes não são duráveis, sendo impróprios para o transporte e estocagem. Esta destruição das fibras faz com que a lignina atue como ligante das partículas da biomassa vegetal.

Produtos mais usados para briquetagem:

Os equipamentos de briquetagem transformam resíduos em geral como cepilho de madeira, casca de algodão, casca de arroz, casca de amendoim, bagaço de cana, capim seco e outros em briquetes com alto poder calorífico e de venda. O porquê para densificar se baseia nos seguintes fatos: Homogeneizar os resíduos vegetais, secar e condensar a energia dos resíduos, os briquetes e peletes tornam-se livres de pó, reduz risco de explosão, uniformização das fibras – permite melhor controle da combustão e facilita o transporte e estocagem do combustível, possui densidade energética elevada, eficiência na transformação.

FIGURA 1 – Briquetadeira da Semente Chapadão (Chapadão Gaúcho - MG), tel. 99730940

O objetivo deste trabalho é mostrar como estabelecer o capim elefante para produção de biomassa e como se obter 1,5 toneladas por hora de Briquete com seus custos de implantação (Anexo).

III – CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E COMPOSIÇÃO DOS BRIQUETES

Poder de transformação: 1 t de MS ≈ 1,1 t de briquete.
Densidade específica: 1,3 (1.300 kg = 1m3).
Poder calorífico: 4.600 – 5.100 kcal / kg.
Método de produção: temperatura a 150º C e pressão a 9.400 kg/cm2
Umidade máxima: 2% a 8%.
Cinza a (850º C): 0,6% a 2%.
Carbono fixo: 10,3% a 13,6%.

IV - DENSIDADE ENERGÉTICA DOS BRIQUETES

Poder calorífico briquete (90%MS) = 4.653 kcal/kg.
Densidade energética = 3.187 Mcal/m3.
1 Tonelada de briquete substitui até 5 m3 de lenha.
1 Tonelada de briquete produz = 6.500 kg de vapor.
1 Tonelada de briquete produz 18,5 MBtu.
British thermal unit (Btu) =252, 2 calorias.

V - PRODUTOS MAIS USADOS PARA BRIQUETAGEM:

Os equipamentos de briquetagem transformam resíduos em geral como cepilho de madeira, casca de algodão, casca de arroz, casca de amendoim, bagaço de cana, capim seco.

VI - BIOMASSA DE CAPIM ELEFANTE - CAPIM SECO

O capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum.) é, reconhecidamente, uma das gramíneas forrageiras de mais alto potencial produtivo, adaptando-se muito bem às condições de clima e solo de praticamente todo o Brasil A principal dificuldade existente para a expansão do cultivo do capim-elefante está relacionada à sua forma de propagação, realizada por meio de estacas, o que aumenta o custo de transporte e plantio da forrageira, impossibilita o armazenamento das estacas por longo período (PEREIRA et al., 2003), além de dificultar uma melhor distribuição das cultivares melhoradas; uma vez que, em programas de melhoramento genético desta espécie, é fundamental a utilização de sementes (XAVIER et al., 1993). Os resultados obtidos neste trabalho reforçam a possibilidade de multiplicação do capim-elefante por meio de sementes, permitindo a exploração dessa espécie em maiores áreas e também estimulando o seu melhoramento. O capim elefante híbrido foi obtido pelo cruzamento do capim elefante comum (Pennisetum purpureum Schum) com o milheto (Pennisetum americanum), mediante a adição de colcichina. Este capim foi obtido por HANNA em 1980, na Estação experimental de Tifton no Estado da Geórgia/USDA-ARS/UG-USA e em 1995 foi introduzido no Brasil, pelo Engenheiro Agrônomo Herbert Vilela, no município de São Sebastião do Paraíso (MG) através da MATSUDA GENÉTICA, com o nome de capim elefante Paraíso (homenagem ao município). O capim elefante gramínea semelhante à cana, trazida da África há mais de meio século e usada comumente como alimento para o gado. O interesse energético por esta espécie foi despertado por sua alta produtividade. Sua biomassa seca pode gerar 25 unidades de energia para cada uma de origem fóssil consumida em sua produção. Por sua vez, a cana convertida em etanol, alcança uma relação de apenas nove por uma. Mas esses dois líderes em balanço energético enfrentam desafios e caminhos distintos antes que possam competir, por exemplo, em geração de eletricidade. O interesse energético por está espécie foi despertado por sua alta produtividade. Enquanto o eucalipto, a planta mais comum no Brasil para produzir celulose e carvão vegetal, produz até 20 toneladas de biomassa seca por hectare ao ano, em média, o capim elefante produz de 30 a 40 toneladas, por hectare e por ano, segundo os dados disponíveis na literatura brasileira. Ainda, o eucalipto necessita de sete anos para alcançar porte adequado para corte, enquanto o capim, além de oferecer mais de dois cortes por ano, o seu primeiro corte pode ser feito aos 180 de idade (dias após plantio), devido ao seu rápido crescimento. Sua produtividade pode ser ampliada, já que se trata de uma espécie pouco estudada e com pouco melhoramento genético. A propagação do capim-elefante por meio de sementes tem sido utilizada por muitos pesquisadores (PEREIRA et al., 2001, 2003; JAVIER et al., 1993; VILELA et al., 2001, 2002, 2003, 2004 ).

VII - FORMAÇÃO DA CULTURA DE CAPIM ELEFANTE

7-1- AMOSTRAGEM DO SOLO.
Deve-se proceder à amostragem do solo para as análises químicas de acidez, macro e micro elementos, e à análise física, antes do preparo do solo.

7-2- PREPARO DO SOLO.
Dependendo do tipo de vegetação existente na área e do grau de declividade é necessário fazer adequação do processo de preparo ao tipo de tratamento que será usado.

7-3-CONSERVAÇÃO DO SOLO.
Antes ou durante as operações de preparo do solo, sempre proceder à conservação do solo.

7-4- CORREÇÃO DA ACIDEZ DO SOLO.
De modo geral, os latossolos são pobres em nutrientes apresentam níveis muito baixos de fósforo.

7-5- CORREÇÃO DE NUTRIENTES DO SOLO.
Os latossolos são pobres em nutrientes, mas têm qualidades, como pouca tendência à erosão e boa estrutura, o que permite a penetração das raízes e da água.

VIII - PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE BIOMASSA DE CAPIM ELEFANTE.

As produções de biomassa de capim elefante obtidas por PAULINO, LUCENAS & POSSENTI, (2007) e VILELA, et al. (1997, 2001, 2002, 2003 e 2004) são variadas em função dos tratamentos em seus trabalhos de pesquisa. Com os dados obtidos, se podem organizar os dados apresentados no Quadro I. Estes dados sugerem que se façam cortes das plantas, quando maduras com cerca de 210 dias de idade e para a rebrota com 150 dias para se obter 43815 kg de forragem com 100% de MS por hectare por ano.

QUADRO 1 - VARIAÇÕES DA PRODUÇÃO DE MATÉRIA SECA E OUTROS.

 

        Ciclo   
    vegetativo

        Matéria seca
            (%)

 Altura da planta
           (m)

      Produção
     Matéria Seca
        (kg/ha)

         Matéria mineral
                       (%)

   Inicial
   -70 dias

          13,85

         1,20

        (4.800)

                      11,80

  Intermediário
  – 100 dias

         17,40

         2,50

        (8.100)

                      10,24

   Maduro
  ≈210 dias

         19,73

        >3,00

        25.875

                       6,56

   Rebrota
  > 150 dias

         21,75

         >3,00

                          
        17.940

                       6,15

   Total

 

 

         43.815

 

O primeiro corte da planta madura será feito a partir de abril estendendo até outubro, considerando o plantio em novembro. Na realidade, não há valores rígidos para as idades de cortes, tanto no estádio de maduro (210 dias) como no estádio de rebrota com 150 dias, por causa dos rendimentos das máquinas, do regime de chuvas e da época de plantio e/ou corte. Em meses sem chuvas, têm-se plantas com maior teor de matéria seca (30%), solo com menor teor de umidade e umidade relativa do ar baixa (≈40%), mediante estas circunstancias obtém, com cerca de três a quatro dias de exposição ao sol pleno, uma biomassa com 85% de matéria seca. Contudo em meses com chuvas, plantas com menor teor de matéria seca (20%), solo com maior teor de umidade e umidade relativa do ar maior (≈70%) esses fatores condicionantes podem levar a um período de exposição ao sol pleno bem maior e a uma maior movimentação da biomassa com o ancinho (enleirador), para se obter uma biomassa com 85 a 90% de matéria seca, que é o teor de MS adequado a briquetagem.

IX – VANTAGENS DO BRIQUETE DE BIOMASSA DE CAPIM ELFANTE.

• Geração de energia através de fonte renovável;
• Prazos de montagem e de construção baixos;
• Retorno do investimento rápido;
• Linha de Financiamento BNDES (juros mais baixos);
• Preço da energia ascendente;
• Possibilidade de venda de crédito de carbono;
• Tecnologia de ponta disponível

X - CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DA MATÉRIA SECA DO CAPIM ELEFANTE.

Quanto aos valores do poder calorífico superior na matéria seca da biomassa é de 4.298,40 e o inferior de 4.059,6 kcal/kg, os valores de óxidos na cinza a 504ºC, SiO2 29,7%, Ca0 1,3% e P2O5 11,4% e os percentuais dos elementos minerais no material seco a 105ºC, cinzas 8,7 a 8,9%, C 41,2%, N 1,8%. H 5,6%, O 51,4%, C fixo 8,4%, Ba15ppm, Cd < 5 ppm, Pb < 10 ppm, Co < 5 ppm, Cr < 30 ppm,  Cu  3,8 ppm, Mn  36 ppm, Mo < 5%, Hg 2.3 ppm, Ni 15ppm, Sb < 5 ppm, Se < 10 ppm, Sn <10 ppm, Te <10 ppm, V  2,5 ppm, Zn 42 ppm, Cl 2.4 %, F 2.5% e As <5 ppm.

XI - REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS

* DIZ, D.S & SCHANK, S.C. 1993. Characterization of seed producing pearl millet x elephant grass hexaploid hybrids. Euphytica 67: 143-149.

* HANNA, W.W., GAINES, T.P., GONZALES, B. & MONSON, W.G. 1984. Effects of ploid on yield and quality of pearl millet x Napier grass hybrids. Agron. J. 76.669-971.

* MACOON, E. 1992. Defoliation effects on yield, persistence and a quality - related characteristics of four Pennisetum forage genotypes. M.S. thesis. Univ. of Florida.

*PEREIRA, A. V.; MARTINS, C. A.; CARVALHO FILHO, A.B.; CÓSER, A. C.; TELES, F. M.; FERREIRA, R. P.;AMORIM, M. E. T.; ROCHA, A. F. Pioneiro: nova cultivar de capim-elefante para pastejo. In: REUNIÃO DA SBZ,34., 1997, Juiz de Fora. Anais... Juiz de Fora: SBZ, 1997. p.102-104.

*PEREIRA, A. V.; VALLE, C. B.; FERREIRA, R. P.; MILES,J. W. Melhoramento de forrageiras tropicais. In: NASS, L. L.; VALOIS, C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGRES,M. C. (Eds.). Recursos genéticos e melhoramento de plantas. Rondonópolis: Fundação Mato Grosso, 2001. p.549-602

* QUESADA, D. M., BODDEY, R.M., MASSENA REIS, V., URQUIAGA, S. 2004. Parâmetros Qualitativos de Genótipos de Capim Elefante (Pennisetum purpureum Schum.) estudados para a produção de energia através da Biomassa. CIRCULAR TÈCNICA 8. Seropédica, RJ, Novembro.

* SCHANK, S.C., STAPLES, C.R., THOMPSON, K.E. & BATES, D. 1995. Forage and Silage Production from seeded pearl millet-dwarf elephant grass hybrids. Dairy Sci. And Animal Sci. University of Florida, Gainesville. p. 1-5.

* SEYE, OMAR, CORTEZ, LUÍS AUGUSTO BORBOSA, GÓMEZ, EDGARDO OLIVARES et al. Queima direta de gramínea Projeto Integrado de Biomassa - PIB. In: ENCONTRO DE ENERGIA NO MEIO RURAL, 3., 2000, Campinas.

* VICENTE, N.G. MAZZARELLA. 2007. Jornada Madeira Energética-Capim Elefante com Fonte de Energia no Brasil: Realidade Atual e Expectativas. IPT-BNDS - Rio de Janeiro, maio de 2007. P.Point.

* VILELA, H., BARBOSA, F.A., RODRIGUEZ, N. e BENEDETTI, E. Efeito da idade planta sobre a produção e valor nutritivo do capim elefante Paraíso (Pennisetum hybridum). Anais: XXXVIII Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Zootecnia. Julho de 2001. Piracicaba/SP. 320 a 321, p. 2001. ISBN: 63600981.

* VILELA, H., VILELA, D., BARBOSA, F.A., BENEDETTI, E. Irrigação do capim elefante Paraíso. Anais da XXXIX Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Zootecnia. julho de 2002. URPE - Recife/PE, CD, 2002.

* VILELA, H., BARBOSA, F.A., RODRIGUEZ, N., BENEDETTI, E., NOGUEIRA, A.C. Produção e composição química do capim elefante Paraíso submetido a três alturas de corte. Anais da XXXIX Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Zootecnia. julho de 2002. URPE. Recife/PE, CD, 2002.

* VILELA, H., VILELA, D., BARBOSA, F.A., BENEDETTI, E. Análise de crescimento do capim elefante Paraíso. Veterinária Notícias, ISSN 0104-3463. No prelo. 2003.

* VILELA, H., VILELA, D., BARBOSA F.A., BENEDETTI, E. Quantidade de água suplementar para o capim elefante Paraíso. Veterinária Notícias, ISSN 0104-3463. 2003.

* V. T. PAULINO, T. L. DE LUCENAS, R. A.Confidencial Página 19 21/12/2009 POSSENTI .2007. Capim elefante cv. Paraíso (Pennisetum hybridum): produção de matéria seca, composição química e biológica em diferentes alturas de corte. http://www.iz.sp.gov.br/artigos.php?ano=2007

*XAVIER, E. Q. The phenology flowering habit and mode of reproduction of Pennisetum purpureum Schum, Brachiaria mutica (Forsk) Stapt and Panicum maximum Jacq. Ann Arbor, [S.l.], v. 30, n. 9, p. 949-950, 1970. Section B.

 
     
 
   
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