doctoralThesis
Potencial de aproveitamento energético da biomassa de macroalgas no estado de Alagoas
Autor
COELHO, Fernando Pinto
Institución
Resumen
Em alguns trechos do litoral brasileiro ocorre regularmente um processo natural de deposição de grandes quantidades de macroalgas. Nas áreas urbanas, as instituições de limpeza recolhem essa biomassa e destinam a aterros. Essa operação tem um alto custo financeiro e provoca a emissão de gases de efeito estufa à medida em que essa biomassa residual é decomposta nos aterros. Esse problema é observado no litoral de Maceió, Alagoas. A biomassa de macroalgas é um recurso natural que poderia ser utilizado para geração de energia renovável, contribuindo para o atendimento a uma demanda crescente por energia de baixo impacto ambiental, delineando uma possibilidade de crescimento econômico sustentável. O objetivo geral desse trabalho foi avaliar o potencial de aproveitamento energético da biomassa de macroalgas depositada no litoral de Maceió, com dois estudos específicos: 1) caracterização química da biomassa das principais espécies de macroalgas encontradas na área de estudo; 2) avaliação da capacidade de combustão da biomassa agregada, das espécies selecionadas e dos “pellets” produzidos com macroalgas. No primeiro estudo, foram analisadas amostras de 13 espécies de macroalgas e da biomassa agregada coletadas em sete praias de Maceió, por meio do EDX para determinação dos teores de Mg, Al, Cl, Ca, S, K, Mn, Fe, Cu, Zn e Sr e para os teores de carbono, hidrogênio e nitrogênio, por analisador elementar e, os teores de celulose e lignina por determinador de fibras. Os percentuais nas espécies dos teores de carbono variaram entre 16.5 – 61.8 %, de hidrogênio e nitrogênio foram aproximadamente 6,73 e 4,53%. Enquanto que a celulose variou em mais de 100%. Os elementos Mg, Al, Cl, Ca, e S tiveram teores mais altos do que Mn, Fe, Cu, Zn e Sr. No segundo estudo, determinou-se o poder calorífico médio utilizando-se uma bomba colorimétrica e o valor encontrado na biomassa das macroalgas foi de 2418,7 Kcal/kg. O poder calorífico inferior médio (8,82 MJ/kg) das 13 espécies analisadas foi similar ao da principal biomassa utilizada no Brasil, o bagaço de cana, avaliado em 8,91 MJ/kg. A biomassa de macroalgas agregadas com pellets condensados em compósitos energéticos tiveram poder calorífico de 4.823 Kcal/kg, 1,2% a mais do que a média dos pellets das biomassas terrestres. Portanto, a biomassa de macroalgas tem potencial para ser aproveitada para geração de biocombustíveis ou energia térmica. Algumas espécies podem ter potencial para aproveitamento na indústria de alimentação ou química. Esse aproveitamento poderia reduzir o custo com as operações de limpeza urbana nas áreas costeiras. In some stretches of the Brazilian coast, a natural process of deposition of large amounts of macroalgae biomass occurs regularly. In urban areas, urban cleaning institutions collect this biomass and use landfills. This operation has a high financial cost, causes the emission of greenhouse gases to the extent that this residual biomass is decomposed in landfills and does not stimulate the use of this biomass for other purposes. This problem is also observed on the coast of the municipality of Maceió, Alagoas, in the some stretches of the Brazilian coast, a na tural process of deposition of large amounts of macroalgae occurs regularly. In urban areas, urban cleaning institutions collect this biomass and go to landfills. This operation has a high financial cost, causes the emission of greenhouse gases as this residual biomass is decomposed in landfills. This problem is observed in the coast of Maceió, Alagoas. Macroalgae biomass is a natural resource that could be used for renewable energy generation, contributing to the growing demand for energy of low environmental impact, outlining a possibility of sustainable economic growth. The general objective of this work was to evaluate the potential of energy utilization of the macroalgae biomass deposited in the coast of Maceió, with two specific studies: 1) chemical characterization of the main macroalgae species found in the study area; 2) evaluation of the combustion capacity of the aggregate biomass, the selected species and the pellets produced with macroalgae. In the first study, samples of 13 species of macroalgae and an aggregate biomass sample were analyzed in seven beaches of Maceió, using EDX to determine the Mg, Al, Cl, Ca, S, K, Mn, Fe, Cu, Zn and Sr e for the contents of carbon, hydrogen and nitrogen, by elemental analyzer, and the cellulose more lignin contents by fiber determiner. The percentages in the species of the carbon contents varied between 16.5 - 61.8%, of hydrogen and nitrogen were approximately 6.73 and 4.53%. While the cellulose varied by more than 100%. The Mg, Al, Cl, Ca, and S elements had higher levels than Mn, Fe, Cu, Zn, Sr. In the second study, the mean calorific value was determined using a colorimetric pump, and the value found in biomass was 2418.7 Kcal / kg. The medium lower calorific value (8.82 MJ/kg) was similar to that of the main biomass used in Brazil, the sugarcane bagasse, evaluated at 8.91 MJ/kg. Aggregated macroalgae biomass with condensed pellets in energetic composites had a calorific value of 4,823 Kcal / kg, 1.2% more than the average of the terrestrial biomass pellets. Therefore, macroalgae biomass has the potential to be harnessed for the generation of biofuels or thermal energy. Some species may have potential for use in the food or chemical industry. Such use could reduce the cost of urban cleaning operations in coastal areas.