Estudo da viabilidade da conversão térmica de resíduos de fibra de média densidade (MDF)
Resumen
Resíduos de fibra de média densidade (MDF) são gerados diariamente por diversos setores,
dentre eles destaca-se o setor moveleiro. O aproveitamento do resíduo de MDF por meio da
conversão térmica pode ser uma alternativa para sua disposição final. A pirólise é uma das
mais promissoras tecnologias de conversão térmica, gerando produtos de valor agregado,
destacando-se de outras fontes de energias renováveis. Os produtos oriundos do processo de
pirólise são: o char, bio-óleo e gases combustíveis, que possuem bom poder calorífico, tendo
várias aplicações, tanto na indústria química, quanto na geração de energia. O conhecimento
de cinética foi fundamental para a implementação do processo de pirólise em um reator de
escala piloto de operação semi-contínua. A cinética da degradação térmica do MDF foi
avaliada em condições não-isotérmicas através de análises termogravimétricas (TGA/DTG)
em atmosfera inerte (N2) e com ar artificial (mistura de N2 e O2). Essas análises foram
realizadas com amostras de diâmetro de partícula inferior a 0,21 mm e massa inicial de 10
mg. Para as análises termogravimétricas com N2 foram utilizadas as seguintes taxas de
aquecimento: 5, 10, 15, 25, 50, 75 e 100 °Cmin-1, enquanto os ensaios com ar artificial foram
conduzidos a uma taxa de aquecimento de 25 °Cmin-1. Os experimentos em atmosfera inerte
mostraram que a região onde ocorre a principal perda de massa do MDF acontece entre 200
°C e 500 °C, a energia de ativação variou de 137 a 152 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de
21010 a 51011 min-1. Os experimentos com ar artificial indicaram que a degradação do MDF
ocorreu em três regiões distintas: a primeira variando da temperatura ambiente até 200 ºC, a
segunda de 200 à 330 ºC e a terceira entre 350 e 500 ºC. Entretanto, foi na segunda região que
ocorreu a principal perda de massa, sendo a energia de ativação variável entre 149 a 179
kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 2,71015 a 3,81016 min-1. Na terceira região a energia de
ativação variou de 144,9 a 155,9 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 1,3109 a 2,61011 min-1.
Os parâmetros cinéticos foram determinados através dos métodos não-isoconversionais:
Coats-Redfern; MacCallum-Tanner; e Van Krevelen. O MDF foi caracterizado quanto à
concentração de metais, minerais, celulose, hemicelulose, lignina, teor de fenóis, Microscopia
Eletrônica por Varredura (MEV), análise elementar, análise imediata e poder calorífico. A
pirólise do MDF foi avaliada em um reator de escala piloto de operação semi-contínua com
rosca transportadora visando caracterizar e quantificar os produtos gerados no processo de
pirólise em diferentes taxas de aquecimento. O rendimento do char variou entre 18,6 e 34,3
(% massa), o rendimento do bio-óleo variou entre 22,9 e 30,2 (% massa) e o rendimento do
gás combustível 37,3 e 58,6 (% massa). A caracterização dos produtos gerados no processo de
pirólise foi realizada através de MEV, FTIR, análise elementar, análise imediata, poder
calorífico e cromatografia gasosa. Uma estimativa do rendimento energético global do
sistema de pirólise empregado operando a 600 ºC indicou um valor de 21,8%. Também foram
estimados o rendimento energético de cada produto da reação comparativamente ao conteúdo
energético do resíduo de MDF pirolisado: 44,8% no gás combustível produzido; 33,5% no
char; e 24,2% no bio-óleo produzido.