PRODUÇÃO DE BRIQUETE DE CAPIM ELEFANTE

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

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.

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, reduzem risco de explosão, uniformização das fibras – permitem melhor controle da combustão efacilitam o transporte e estocagem do combustível, possuem densidade energética elevada, eficiência na transformação.

FIGURA 1 – Briquetadeira da Semente Chapadão (Chapada Gaúcha - 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


Valor 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%

VI - 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.

V - 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 ).

VI- 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 Seco (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 (35%), 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.

VII - 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.

DADOS REFERENTES A PRODUÇÃO DE BIOMASSA PARA PRODUÇÃO DE BRIQUETE
PRODUÇÃO MÉDIA DE CAPIM ELEFANTE PARAISO COM MATERIA SECA DE 80,00% 40,00 TONELADA /HECTARE
DEMANDA DE MATERIA SECA COM 80,00% 100.000 TONELADAS
PRODUÇÃO DE CAPIM ELEFANTE PARA CORTE POR HECTARE COM MS DE 25,11% 127,439 TONELADAS
TOTAL DE HECTARES NECESSÁRIOS PARA PRODUÇÃO DE MATERIA SECA COM 25,11% 2500 HECTARES
TOTAL DE FORRAGEIRA COM MATERIA SECA DE 25,11% 318.598 TONELADAS
DIAS UTEIS PARA TRABALHO COM SECAGEM 265 DIAS
HORAS TRABALHADAS COM COLHEITADEIRA E TRANSPORTE DIA 12 HORAS
HORAS TRABALHADAS COM SECAGEM DIA 12 HORAS
7-1 ANÁLISE DE CUSTOS DE EQUIPAMENTOS
EQUIPAMENTOS QTDE. VALOR UNITÁRIO VALOR TOTAL VIDA ÚTIL % DO VALOR RESIDUAL VALOR RESIDUAL DEPRECIAÇÃO ANUAL
Trator 4x2 120 CV 4 R$95.000,00 R$380.000,00 7 40% R$152.000,00 R$32.571,43
Ancinho 1 R$30.000,00 R$30.000,00 5 20% R$6.000,00 R$4.800,00
Forrageira John Deere 7350 1 R$710.000,00 R$710.000,00 5 20% R$142.000,00 R$113.600,00
Gaiola canavieira 6 R$45.000,00 R$270.000,00 5 40% R$ 108.000,00 R$ 32.400,00
SUBTOTAL R$ 835.000,00 R$ 1.120.000,00 R$ 300.000,00 R$ 150.971,43
Ancinho 1 R$30.000,00 R$30.000,00 5 20% R$6.000,00 R$4.800,00


RENDIMENTO DOS EQUIPAMENTOS
DESCRIÇÃO RENDIMENTO t/h UNIDADE HECTARES MATERIA SECA t/ha Horas Anuais
Forrageiro John Deere 7350 100 t/hora 2.500 1 127,439 3.186
As duas gaiolas canavieiras 20 ton 2.500 7 127,439 5.310
Ancinho 6 hectare/hora 2.500 8 127,439 1.400
9.896
Necessidade de Maquians
Número de Maq. Calculada no Projeto Número de Maq. Real no projeto
MAQ E EMPLEMENTOS QUANT.CALCULADA Maquinas / Implementos Quantidade Real
Trator 4x2 120 CV 3,44 Trator 4x2 120 CV 4
Total de tratores 3,44 Total de tratores 4
Ancinho 0,44 Ancinho 1
Forrageira John Deere 7350 1,00 Forrageira John Deere 7350 1
Gaiola canavieira (movidas por tratores) 5,01 Gaiola canavieira 6
Total de implementos Total de implementos 7
Necessidade de Maquians
Número de Maq. Calculada no Projeto Número de Maq. Real no projeto
MAQ E EMPLEMENTOS QUANT.CALCULADA Maquinas / Implementos Quantidade Real
Trator 4x2 120 CV 3,44 Trator 4x2 120 CV 4
Total de tratores 3,44 Total de tratores 4
Ancinho 0,44 Ancinho 1
Forrageira John Deere 7350 1,00 Forrageira John Deere 7350 1
Gaiola canavieira (movidas por tratores) 5,01 Gaiola canavieira 6
Total de implementos Total de implementos 7
ÁREA PARA SECAGEM, ENFARDAMENTO E ARMAZENAGEM
PÁTIO DE SECAGEM
TOTAL DE BIOMASSA POR DIA 377 TONELAD AS / DIAS
NUMEROS DE DIAS PARA SECAGEM 5 DIAS
TOTAL DE BIOMASSA NO PÁTIO 1.887 TONELAD AS / DIAS
DENSIDADE DO BIOMASSA PARA SECAGEM 0,25 DENSIDA DE
VOLUME DA BIOMASSA PARA SECAGEM 7.547 M3
AREA DISPONIVEL PARA CIRCULAÇÃO 5,0% AREA TOTAL
ALTURA DA BIOMASSA 0,20 METROS
LAGURA DO PÁTIO 38 METROS
COMPRIMENTO DO PÁTIO 1.000 METROS
AREA NECESSÁRIA PARA SECAGEM 4 HECTARES
GALPÃO PARA ARMAZENAGEM
ALTURA 0,40 METROS
LAGURA 0,60 METROS
COMPRIMENTO 1,00 METROS
DIMENSÃO DO FARDO 0,24 M3
PESO DO FARDO 120,00 KG(CUBI NG)
MS DA BIOMASSA / SEMI - SECA 85% 80,0%
TOTAL DE BIOMASSA SECA ANO 31.388 TONELADAS
QUANTIDADE DE BIOMASSA ANO 261.563 FARDOS
QUANTIDADE DE BIOMASSA PRODUZIDA DIA 987 FARDOS
QUANTIDADE DE BIOMASSA ARMAZENADA DIA 987 FARDOS
PERIODO DE ARMAZENAGEM(CHUV AS) 100 Dias
QUANT.DE BIOMASSA ARMAZENADA TOTAL 98.703 FARDOS
METRAGEM CUBICA NECESSÁRIA 23.689 M3
AREA DO GALPÃO
Altura 10 METROS
LARGURA 40 METROS
COMPRIMENTO 69 METROS
ESPAÇO PARA CIRCULAÇÃO 132 M2
METRAGEM CUBICA 24.873 M3
METRAGEM QUADRADA 2.764 M2
7-2 CUSTO DA BIOMASSA ENFARDADA
CUSTO OPERACIONAL VARIÁVEL
Descrição Consumo de combutível litros/ hora Consumo por equipam entro de combustível litros / ano Valor unitário Consumo total de conbustível litros/ano Valor Total
Ancinho 9 12.600 R$ 1,95 12.600 R$ 24.570,00
Forrageira John Deere 7350 30 95.579 R$ 1,95 95.579 R$ 186.379,93
Gaiola canavieira 9 47.790 R$ 1,95 47.790 R$ 93.189,96
Combustível sub total 108.179 R$ 210.949,93
MANUTENÇÃO MÁQUINAS
Descrição Quantidade Custo anual de manutenção equipamento ano Custo total de manutenção / ano
Trator 4x2 4 R$ 4.750,00 R$ 4.750,00 19.000,00
Ancinho 1 R$ 1.500,00 R$ 1.500,00
Forrageira John Deere 7350 R$ 3.000,00 R$ 3.000,00
SUBTOTAL R$ 23.500,00
MÃO DE OBRA
Descrição Quantidade Salário Bruto Mensal Enrgos mensais Total Ano
Tratorista 5 R$ 600,00 R$ 258,00 R$ 51.480,00
7-3 APURAÇÃO DO CUSTO DA TONELADA ENFARDADA
CAPITAL IMOBILIZADO
Custo/Há Número/Há Enrgos mensais Valor total
Custo de formação R$ 3.881,06 2.500 R$ 9.702.650,00 Total Ano
Custo equipamento R$ 1.120.000,00
TOTAL R$ 10.822.650,00
DESPESAS ANUAIS
MANUTENÇÃO DO CAPIM ELEFANTE
custo / há Quantidade / há Valor Total Custo / tonelada
Custo de manutenção R$ 1.497,00 2.500 3.742.500,00 11,75
Custo operacional R$ 285.929,93 0,90
TOTAL R$ 4.028.42 9,93 R$ 12,64
CUSTO POR TONELADA
t / há Número de ha Custo / tonelada
Matéria seca 80,00% 40,0 2.500 R$ 40,28

Vll – SECADOR

Descrição e custo de fabricação.
Descrição do processo.

VIII- Descrição

Geral de fabricação do briquete.

IX - REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS

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* 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.

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* 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.

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* V. T. PAULINO, T. L. DE LUCENAS, R. A.Confidencial Página 19 01/03/2012 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. Confidencial Página 20 01/03/2012

 
     
 
   
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