BIOCHAR BIOMASSA PALHA E BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR (I)

A  biomassa  da cana-de-açúcar pode  ser  utilizada  como  fonte  de  geração  de  energia e para a produção de biochar.  Ela  é  constituída principalmente  de  substâncias  de  origem  orgânica,  ou  seja,  de  animais  e  vegetais.  Portanto, a biomassa vegetal (como o Cana-de-açúcar) pode ser considerada um recurso natural renovável, enquanto que os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo. A combustão da biomassa pode ser provida de lenha, resíduos florestais, resíduos agrícolas como a palha e o bagaço da Cana-de-açúcar, entre outras matérias orgânicas. O Brasil é um país naturalmente rico em biomassa sendo este utilizado para produção de energia,   combustíveis,   produtos   alimentícios   e   materiais.   A   biomassa   feita   com   resíduo agroindustrial é uma ótima alternativa de destino para o resíduo e evita problemas econômicos e ambientais.

A gestão eficaz de resíduos agroindustriais desempenha um papel fundamental na mitigação de várias formas de poluição. O bagaço de cana-de-açúcar, um resíduo substancial de biomassa gerado na indústria açucareira após a extração do caldo de cana, necessita de manuseio sustentável. Embora algumas usinas de açúcar utilizem bagaço de cana úmido para abastecer o processo de moagem, uma porção significativa permanece estocada e é frequentemente incinerada em processo de co-geração de energia.

.Reconhecendo a importância de abordar esta questão, desenvolvemos o primeio e-book de aproveitamento da palha e do bagaço da cana-de-açúcar para a produção de biochar. A conversão de resíduos da cana-de-açúcar em biochar como um meio eficiente de aproveitar a energia após a desvolatilização da biomassa.

Há interesse científico e comercial na transformação de biomassa da cana-de-açúcar em produtos de valor agregado, incluindo biochar, biogás e biocombustível. Este e-book  investiga vários processos de pirólise aplicáveis para converter a palha e o bagaço de cana-de-açúcar em materiais de carvão ativado (biochar), mostrando seu potencial para diversas aplicações em linha com os interesses atuais.

A cana-de-açúcar, uma importante cultura comercial em escala global, desempenha um papel crucial no fornecimento não apenas de açúcar, mas também de etanol. Os subprodutos da cana-de-açúcar encontram utilidade como ração animal em vários países. O cultivo da cana-de-açúcar se expandiu para regiões com climas quentes em todo o mundo.

O maior contribuinte para a produção global de cana-de-açúcar é o continente americano, incluindo países como Brasil, México, EUA e outros, respondendo por cerca de 51% da produção total, seguido de perto pela Ásia (41,6%), África (5%) e Oceania (1,7%) .

Os principais países na produção de cana-de-açúcar são Brasil, Índia, China, Tailândia e Paquistão. Essas cinco nações estão na vanguarda quando se trata de cultivar e colher cana-de-açúcar.

Nas últimas décadas, houve um aumento notável na produção de cana-de-açúcar, impulsionado pela crescente demanda por açúcar, etanol e açúcar mascavo derivados dessa cultura versátil. Consequentemente, a indústria açucareira gera uma quantidade significativa de resíduos agrícolas.

Esses resíduos assumem principalmente a forma de palha que ficam no campo e do bagaço, que permanece após a cana-de-açúcar passar por processamento em fábricas para extrair sacarose ou álcool. Sem a utilização adequada, o bagaço é comumente descartado como resíduo sólido ou utilizado como fonte de combustível para o processo de moagem. Para cada tonelada de cana-de-açúcar, aproximadamente 280 kg de bagaço úmido são produzidos, destacando a quantidade substancial desse resíduo. A biomassa do bagaço da cana-de-açúcar tem o potencial de ser transformada em energia, materiais e produtos químicos finos

Uma extensa pesquisa revelou uma via promissora para melhorar a recuperação de energia por meio da conversão de resíduos agrícolas em biochar, que é um produto sólido. Essa transformação é obtida empregando técnicas termoquímicas e bioquímicas após o processo de desvolatilização da biomassa.

Esses métodos inovadores oferecem uma oportunidade atraente para aproveitar maior potencial energético de sobras agrícolas, abrindo caminho para a utilização sustentável e eficiente de recursos. Por meio do processo termoquímico de pirólise, a biomassa da cana-de-açúcar sofre decomposição térmica em temperaturas superiores a 300 °C em um ambiente livre de oxigênio.

Esse processo leva à produção de biochar, um material sólido caracterizado por sua composição rica em carbono. Além disso, os componentes voláteis podem condensar parcialmente em uma forma líquida conhecida como bio-óleo. Junto com essas saídas, gases de combustão contendo CH4 , H2 , CO e CO2 também são gerados.

O bagaço da cana-de-açúcar tem potencial para produzir uma variedade de materiais diversos, incluindo biodiesel, biocompostos e biochar. Os biochars têm algumas propriedades físico-químicas importantes, como maior área de superfície e porosidade, baixa densidade aparente, maior capacidade de troca catiônica (CTC), pH neutro a alto e maior teor de carbono.

Essas características podem ser efetivamente utilizadas em vários campos, como adsorção, como material de construção, automóvel, transporte, fabricação de móveis, aplicações domésticas, cimento e indústria de plástico.

A versatilidade do bagaço de cana-de-açúcar abre inúmeras possibilidades para sua aplicação em vários setores, fornecendo alternativas sustentáveis e ecologicamente corretas em várias indústrias.

Coletivamente, como uma agricultura regenerativa e como uma fonte renovável de energia, a Cana-de-açúcar representa uma cultura maravilhosa para a produção de Biochar.  Tem necessidades mínimas de nutrientes, é relativamente rápido de se estabelecer.. Devido a essas características e principalmente graças ao seu rápido crescimento em relação às plantas lenhosas, a Cana-de-açúcar é uma fonte ótima para produzir biochar de forma mais eficiente e ecologicamente correta do que a madeira.  Os  rejeitos  agrícolas  da  Cana-de-açúcar  como  podem ser utilizados para a produção de biochar.

O Cana-de-açúcar é mportante no mundo. É uma fonte de vários produtos industriais tais como açúxar, e etanol.  No Brasil é um dos cultivos  mais expressivos.. 

É  de  consciência que  grande parte  da biomassa  gerada  pelo setor da Cana-de-açúcar  como a palha é  descartada no campo,  sem  o  devido aproveitamento da energia contida na mesma. Portanto, a caracterização energética é um passo importante no aproveitamento desta biomassa.

O  processamento  industrial  com  a  finalidade  de  utilizar  a  Cana-de-açúcar,  gera  resíduo composto  por  palha e bagaço. 

Os  resíduos  do  processamento  do  Cana-de-açúcar constituídos principalmente da palha e do bagaço .  Houve também uma similaridade na geração do resíduo do Cana-de-açúcar nas regiões Sul e Centro-Oeste com participação de 37% e 31%, respectivamente.

Entretanto, no processamento de Cana-de-açúcar , existe a etapa de separação do caldo e do bagaço. Portanto, nesta etapa seria possível  em utilizar o bagaço (que não seria utilizado na co-geração) para posterior  produção  de biochar para  a  própria  indústria sucroenergética.

Os resíduos como a palha da atividade de produção da Cana-de-açúcar, podem ser utilizados também como fonte de produção de biochar. Contudo,  a caracterização  para  a  utilização  do  processo  termoquímico  é  fundamental  quando  se  lida  com resíduos a fim de compreender o comportamento da conversão e eficiência ao utilizar os resíduos como combustível. Dessa  forma,  levando  em  consideração  o  reaproveitamento  do  resíduo  da cana-de-açúcar o  que  contribui tanto à indústria quanto ao meio ambiente, o desenvolvimento deste e-book alavancará a análise do potencial de aproveitamento do bagaço e da palha do Cana-de-açúcar como fonte de matéria-prima para a produção de biochar.

O biochar de bagaço de cana-de-açúcar apresenta uma ampla gama de aplicações, servindo como um adsorvente, resina de troca iônica, briquetes, cerâmica, concreto, catalisador e até mesmo auxiliando na captura de CO2 , bem como na produção de biocombustível. Essa versatilidade posiciona o biochar como um recurso promissor para atender às necessidades globais de energia, ao mesmo tempo em que promove a sustentabilidade ambiental e econômica.

Este e-book se aprofunda em várias técnicas de pirólise para a produção de biochar , explorando sua utilidade na correção do solo, purificação de água e ar e catálise. Características físicas e de superfície, incluindo área de superfície e grupos funcionais, influenciam significativamente sua adequação para diversas aplicações, levando ao uso de técnicas de ativação para aprimoramento.

A eficácia do biochar na remoção de poluentes de soluções aquosas supera métodos alternativos, tornando-o uma solução escalável para tratamento de águas residuais. Embora as histórias de sucesso sejam abundantes, a adoção generalizada aguarda análises de ciclo de vida e avaliações de custo aprimoradas, fortalecendo o caso do biochar da palha e do bagaço de cana-de-açúcar como um material sustentável para o desenvolvimento de novos produtos

A  utilização  indiscriminada  dos  recursos  naturais,  visando  suprir  de  imediato  a população   mundial,   acaba   gerando   graves   problemas   ambientais,   como   a   poluição   de mananciais  e  dos  solos,  devido  ao  uso  dos  fertilizantes  e  agrotóxicos.  Além dos  fatores  de degradação antrópicos, o Brasil possui solos que sofrem também com alta acidez, fixação de fósforo e decomposição rápida da matéria orgânica..

Para aumentar a produtividade e melhorar a qualidade na produção, diversos manejos são  utilizados no  solo.  Porém o  uso  excessivo  destes pode  gerar  vários problemas,  como  a salinização e, posteriormente, desertificação.

Entretanto,  várias  práticas  alternativas  de  manejo  de  solo  estão  sendo  utilizadas  em busca de otimizar a produção em quantidade e qualidade, sem o uso de fertilizantes, tais como compostagem,  adubação  verde,  fertilizantes  naturais  e  a  adição  de  biochar  (biomassa carbonizada através da pirólise).

Novo E-Book Biochar Cana-de-açúcar

Edição 2025  480 Páginas

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Celso Oliveira

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