CARACTERIZAÇÃO DE FIBRA DE COCO IN NATURA E CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE PIRÓLISE

Autores

  • Karine Carvalheiro de Lima UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos
  • Débora Machado de Souza UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos
  • Genyr Kappler Kappler Kappler UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos
  • Regina Célia Espinosa Modolo UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos
  • Carlos Alberto Mendes Moraes UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2022.v8.n4.27-38

Palavras-chave:

Teor de cimento, Cimento Portland, Concreto, Agregado calcário, Superdimensionamento, Resistência a compressão

Resumo

Mais cimento n necessariamente melhora a qualidade do concreto ou agiliza os cronogramas de construo. Em contraste, o concreto com menor teor de cimento pode durar mais e atingir resistcia suficiente a tempo para evitar atrasos na construo. As normas tnicas exigem o superdimensionamento do concreto por dadas, mas estudos que avaliam as magnitudes do superdimensionamento real s raros. Este estudo experimental teve como objetivo identificar o teor de materiais cimentios necessio para atender ao superdimensionamento requerido com base em 958 ensaios de resistcia compress representando 8200 m de concreto para construes comerciais. O superdimensionamento real do concreto parece ser 7 a 21% acima do necessio. O conteo de materiais cimentios deve ser reduzido entre 6 e 17% para que o concreto possa atingir a resistência compress requerida sem excesso de cimento. O notel do superdimensionamento excessivo aumentou significativamente com o aumento da resistcia
compressão especificada, indicando que os produtores de concreto parecem ser mais cautelosos. Pesquisas adicionais s necessias para expandir a gama de aplicaes e teor de materiais cimentios.

Biografia do Autor

Karine Carvalheiro de Lima, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Karine Cavalheiro de Lima  - Undergraduate course of Visual Arts - Degree from the Federal University of Pelotas. Graduated in Environmental Engineering from the University of Vale do Rio dos Sinos (2019), with emphasis on valorization and characterization of solid waste

Débora Machado de Souza, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Débora Machado de Souza (debosouza@edu.unisinos.br) Doctorate (in progress) in Civil Engineering by Unisinos, in the project "Development of technological solution ecoefficient for remediation of degraded areas". Scholarship in the CNPq/DAI Doctoral Program. He holds a Master's degree in Mechanical Engineering - Concentration Area: Energy Engineering (2019), and a degree in Environmental Engineering (2016) from the University of Vale do Rio dos Sinos - UNISINOS.

Genyr Kappler Kappler Kappler, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Genyr Kappler (genyr.kappler@gmail.com) holds a degree in Environmental Management from University Feevale, held on a sandwich program at the University of Tampere - UTA (Finland) and at Tampereen Ammattikorkeakoulu - TAMK (University of applied sciences) (Finland) (2013); A Master's degree in Mechanical Engineering with an emphasis in Energy Engineering from the department of mechanical engineering, UNISINOS (2015); and a PhD degree in Waste Management from the Department of Civil Engineering, UNISINOS, with a doctoral internship held at the Department of Environment and Planning of the University of Aveiro in Portugal (2021). The thesis research was in process optimization for waste minimization, focusing on the recovery of agricultural waste through pyrolysis to produce biochar and bioenergy. He is a member of the NucMat, a research group, where he participated in several RD&I works. He has experience in mechanical projects, solid knowledge in materials, product development, prototyping, innovation projects, and production processes.

Regina Célia Espinosa Modolo, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Regina Célia Espinosa Modolo (reginaem@unisinos.br) She holds a degree in Agronomy from the Federal University of Espírito Santo (2003), a master’s degree in Environmental Management, Materials and Waste Recovery from the University of Aveiro (2006) and a Doctorate in Environmental Science and Engineering from the University of Aveiro (2014), both revalidated by the Federal University of Rio de Janeiro (2015). Assistant Professor I in the Graduate Programs in Civil Engineering and Mechanical Engineering; Coordinator of the bachelor’s undergrate in Agronomic Engineering course at the Polytechnic School of the University of Vale do Rio dos Sinos. She has experience in Environmental Engineering and Management, with emphasis on industrial solid waste (RSI) and recycling. Member of the Research Groups Material Characterization Center (NuCMat/Unisinos/Brazil) and a Study and Research Group on Electrical Power Systems (GESEP/Unisinos/Brazil). Develops research in the areas of Applied Environmental Management, Recycling of Industrial Solid Waste in the pulp and paper, and energy sectors; Adhesive Mortars, Flexible Road Pavements and Soil Remineralization. As a member of Engineers without Borders (since 2016), he works in projects of socio-environmental and extension related to the implementation of agroecological community gardens for supply and sustainable local development. CNPQ PQ-2 Productivity Fellow. http://orcid.org/0000-0001-7088-2502; Scopus Author ID: 35192110600.

Carlos Alberto Mendes Moraes, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Carlos Alberto Mendes Moraes (cmoraes@unisinos.br) He  holds a bachelor's and master's degree in Metallurgical Engineering from UFRGS in 1988 and 1991, and a PhD in Materials Science - UMIST England in 1997. Researcher 2 in Technological Development and Innovative Extension CNPq since 2009. Full Professor I in the Master and Doctorate courses in Civil Engineering with Concentration in Waste Management, and in the Master of Mechanical Engineering in Energy, UNISINOS. Dean of the Polytechnic School from 2012 to 2017. Coordinator of the undergraduate course in Environmental Engineering from 2010 - 2016. He has experience in material characterization, Environmental Management, cleaner production, life cycle assessment, circular economy, Recycling Waste, development of by-products and sustainable materials. He supervised 44 masters and 5 doctors. He has 316 articles in journals and scientific events. He has 10 patents, 3 of which have been filed, and 7 granted, and 6 industrial designs granted. He leads the Materials Characterization Research Group (NucMat). The fundamental objective of the group is the characterization, management, and selection of materials, to develop them in order to minimize the generation of waste and recycle solid waste from the industry as by-products.

Referências

Agrizzi, T. (2017). Pirólise da casca de coco: estudo da cinética de devolatilização e identificação dos produtos. Dissertation (Masters in Engineering, Technology and Management) - Programa de Pós-Graduação em Energia do Centro Universitário Norte do Espírito Santo, Universidade Federal do Espírito Santo, São Mateus, 101 p.

Albert, H. A., Li, X., Jeyakumar, P., Wei, L., Huang, L., Huang, Q., Kamran, M., Shaheen, S. M., Hou, D., Rinklebe, J., Li, Z., Wang, H.(2020). Influence of biochar and soil properties on soil and plant tissue concentrations of Cd and Pb: A meta-analysis. Science of the Total Environment, 755 (2), 44. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142582.

Almeida, M. B. B. (2008). Bio-óleo a partir da pirólise rápida, térmica ou catalítica, da palha da cana-de-açucar e seu co-processamento com gasóleo em craqueamento catalítico. Dissertation (Masters in Chemical and Biochemical Processes Technology) – Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 167p.

Andrade, A. M., Passos, P.R.A., Marques, L.G.C., Oliveira, L.B., Vidaurre, G.B., Rocha, J.D.S. (2004). Pirólise de resíduos do coco-da-baía (Cocos nucifera Linn) e análise do carvão vegetal. Revista Árvore, 28(5), 707-714. doi: https://doi.org/10.1590/S0100-67622004000500010.

Angalaeeswari, K., Kamaludeen, S.P.B. (2017). Production and characterization of coconut shell and mesquite wood biochar. International Journal of Chemical Studies, v. 5(4), 442-446.

Basu, P. (2010). Biomass Gasification and Pyrolysis: Practical Design and Theory. 1 ed. Burlington: Academic Press.

Bibar, M. P. S. (2014). Potencial agrícola de biocarvões provenientes de biomassas alternativas. Dissertation (Masters in Tropical and Subtropical Agriculture). Pós-Graduação em Agricultura Tropical e Subtropical, Instituto Agronômico, Campinas, São Paulo, 115 p.

Cabral, M. M. S. (2015). Aproveitamento da casca do coco verde para a produção de etanol de segunda geração. Dissertation (Masters in Chemical Engineering) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 74 p.

Carrijo, O. A., Liz, R. S., Makishima, N. (2002). Fibra da casca do coco verde como substrato agrícola. Horticultura Brasileira, 20(4), 533-535.

Chan, K. Yin, Xu, Hiu. (2009). Biochar: nutrient properties and their enhancement. In: Lehmann, J.; Joseph, S. Biochar for environmental management: Science and Technology, 1.ed., London: Earthscan, 67-81-pp.

Conz, R. F. (2015). Caracterização de matérias-primas e biochars para aplicação na agricultura. Dissertation (Masters in Sciences), Área de concentração: solos e nutrição de plantas, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 132 p.

Downie, A., Crosky, A., Munroe, P. (2009). Physical properties of biochar. In: Lehmann, J.; Joseph, S. Biochar for environmental management: Science and Technology, 1.ed., London: Earthscan, 13-30-pp.

EMBRAPA, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. (2004). Beneficiamento da casca de coco verde para a produção de fibra e de pó, Brasília. Available at: <https://www.embrapa.br/agroindustria-tropical/busca-de-solucoes-tecnologicas/-/produto-servico/33/beneficiamento-da-casca-de-coco-verde-para-a-producao-de-fibra-e-po>

Enders, A., Hanley, K., Whitman, T., Joseph, S., Lehmann, J. (2012). Characterization of biochars to evaluate recalcitrance and agronomic performance. Bioresource Technology, 114, 644-653. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.03.022.

Esteves, M.R.L., Abud, A.K.S., Barcellos, K.M. (2015). Avaliação do potencial energético das cascas de coco verde para aproveitamento na produção de briquetes, Scientia Plena, 11(3), 8p.

FAOSTAT, Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2020). Production/Yield quantities of Coconuts in Brazil. Available at: < http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/visualize>.

Ferreira, A.F.B., Costa, A., Morais, M.R.C., Flores, L.B.P., Baia, R.T., Moreno, S.O. (2016). Caracterização energética da fibra da casca do coco com posterior produção de briquete. XXI Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Fortaleza, Brasil. Available at: <https://proceedings.science/cobeq/cobeq-2016/papers/caracterizacao-energetica-da-fibra-da-casca-do-coco-com-posterior-producao-de-briquete>.

Gezahegn, S., Sain, M., Thomas, S. C. (2019). Variation in feedstock wood chemistry strongly influences biochar liming potential, Soil Systems, 3(2), 26p. doi: https://doi.org/10.3390/soilsystems3020026.

Glaser, B., Balashov, E., Haumaier, L., Guggenberger, G., Zech, W. (2000). Black carbon in density fractions of anthropogenic soils of the Brazilian Amazon region, Organic Geochemistry, 31(7-8), 669–678. doi: https://doi.org/10.1016/S0146-6380(00)00044-9.

Guarnieri, S. F. (2016). Alteração de atributos do solo devido ao emprego de biocarvão de frutos de Cocos nucifera L. Dissertation (Masters in Tropical Agriculture). Programa De Pós-Graduação em Agricultura Tropical, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 45 p.

Guilhen, S. N. (2018). Síntese e caracterização de biocarvão obtido a partir do resíduo de coco de macaúba para remoção de urânio de soluções aquosas. Thesis (Doctorate in Nuclear Technology) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN-CNEN, São Paulo.

Gunal, H., Bayram, O., Gunal, E., Erdem, H. (2019). Characterization of soil amendment potential of 18 different biochar types produced by slow pyrolysis. Eurasian Journal of Soil Science, 8(4), 329-339. doi: https://doi.org/10.18393/ejss.599760.

Hassan, M., Liu, Y., Naidu, R., Parikh, S.J., Du, J., Qi, F., Willett, I.R. (2020). Influences of feedstock sources and pyrolysis temperature on the properties of biochar and functionality as adsorbents: A meta-analysis. Science of the Total Environment, 744, 15p. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140714.

Hou, D. (2021). Biochar for sustainable soil management. Soil Use and Management. .Wiley Online Library, 37, 2-6. doi: https://doi.org/10.1111/sum.12693.

Ito, L. A., Cardoso, a.f., Charlo, H.C.O., Corá, J.E., Bras, L.T. (2010). Caracterização química do substrato reutilizado da fibra da casca de coco no cultivo de melão. Horticultura Brasileira, 28(2), 1932-1939.

Jafri, N., Wong, w.y., Doshi, v., Yoon, L.W., Cheah, K.H. (2018). A review on production and characterization of biochars for application in direct carbon fuel cells. Process Safety and Environmental Protection, 118, 152-166. doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.06.036.

Joseph, S., Peacocke, C., Lehmann, J., Munroe, P. (2009). Developing Biochar Classification and Test Methods. In: Lehmann, J., Joseph, S. Biochar for environmental management: Science and Technology. 1.ed. London: Earthscan, 107-112.

Kameyama, K., Iwata, Y., Miyamoto, T. (2017). Biochar amendment of soils according to their physicochemical properties. Japan Agricultural Research Quarterly, 51(2), 117-127. doi: https://doi.org/10.6090/jarq.51.117.

Kappler, G., Machado, D.S., Schropfer, S., Modolo, R.C.E., Moraes, C.A.M., Wander, P. (2018). Carbonized rice husk characterization for soil substrate application. Conference Waste Eng., 2018, Prague. Available at: < https://www.researchgate.net/publication/327106669_CARBONIZED_RICE_HUSK_

CHARACTERIZATION_FOR_SOIL_SUBSTRATE_APPLICATION>.

Lehmann, J., Joseph, S. (2009). Biochar for environmental management: na introduction. In: Lehmann, J.; Joseph, S. Biochar for environmental management: Science and Technology. 1.ed. London: Earthscan, p. 1-9.

Luengo, C. A., Felfli, F. E. F., Bezzon, G. (2008). Pirólise e torrefação de biomassa. Cortez, L. A. B., Lora, E. E. S., Gómez, E. O. Biomassa para energia. Campinas, SP: Editora da UNICAMP, p. 333-351.

Maia, C. M. B.F., Lima, R. M., Guiotoku, M. (2013). Efeito da temperatura final de carbonização nas propriedades físico-químicas do biocarvão da fibra de coco. Comunicado Técnico- 323: Embrapa Florestas, 1 Ed., Colombo, Available at: < https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/974621/1/CT323ClaudiaMaia.pdf>.

Major, J., Steiner, C., Downie, A., Lehmann, J. (2009). Biochar effects on nutrient leaching. In: Lehmann, J., Joseph, S. Biochar for environmental management: Science and Technology. 1.ed. London: Earthscan, p. 1-9.

Manera, C., Perondi, D., Barcellos, T., Godinho, M. (2018). CO2 gasification of elephant grass in a fixed bed reactor. Scientia cum Industria, 6(3), 27-30. doi: http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v6iss3p27.

Naeem, M. A., Khalid, M., Arshad, M., Ahmad, R. (2014). Yield and nutrient composition of biochar produced from different feedstocks at varying pyrolytic temperatures. Pakistan Journal of Agricultural Sciences, 51(1), 75-82.

Novotny, E. H., Maia, C.M.B.F., Carvalho, M.T.M., Madari, B.E. (2015). Biochar: Pyrogenic carbon for agricultural use- a critical review. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 39(2), 321-344. doi: https://doi.org/10.1590/01000683rbcs20140818.

Padilla, E.R.D., Balini, G.B., Nakashima, G.T., Waldman, W.R., Yamaji, F.M. (2018). Potencial Energético da Casca de Coco (Cocos nucifera L.) para uso na produção de carvão vegetal por pirólise. Revista Virtual de Química, 10(2), 334-345. DOI: 10.21577/1984-6835.20180026.

Paz, E. C. S. (2017). Padronização das condições de degradação termogravimétrica da fibra de coco em reator de leito fixo na produção de carvão. Dissertation (Masters in Environmental Technology) – Centro de Ciências Exatas, Naturais e Tecnológicas, Universidade de Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, 84 p.

Protásio, T. P., Trugilho, P.F., Napoli, A., Silva, M.G., Couto, A.M. (2014). Mass and energy balance of the carbonization of babassu nutshell as affected by temperature. Revista Pesquisa Agropecuária Brasileira, 49(3). Doi: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2014000300005.

Rezende, E.I.P., Angelo, L.C., dos Santos, S.S., Mangrich, A.S. (2011). Biocarvão (biochar) e seqüestro de carbono. Revista Virtual de Química, 3(5), 426-433. DOI: 10.5935/1984-6835.20110046.

Rosa, M. F., Santos, F.J.S., Montenegro, A.A.T., Abreu, F.A.P., Correia, D., Araújo, F.B.S., Norões, E.R.V. (2001). Caracterização do pó da casca de coco verde usado como substrato agrícola. Embrapa Agroindústria Tropical- Comunicado Técnico.n. 54. Fortaleza, Brasil, Available at: <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CNPAT-2010/5862/1/Ct-054.pdf>.

Rosa, M. F., Bezerra, F.C., Correia, D., Santos, F.J.S., Abreu, F.A.P., Furtado, A.A.L., Brígido, A.K.L., Norões, E.R.V. (2002). Utilização da casca de coco como substrato agrícola. Embrapa Agroindústria Tropical, 1 ed. Fortaleza, Brasil, Available at: <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/CNPAT/7908/1/doc52.pdf>.

Schena, T. (2015). Pirólise da fibra da casca de coco: caracterização do bio-óleo antes e após a aplicação de dois processos de melhoramento. Dissertation (Masters in Chemistry). Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 173 p.

Schopfer, S. B. (2018). Influências das condições de operação da pirólise à vácuo da casca de arroz nas características do biocarvão. Dissertation (Masters in Mechanical Engineering) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS), São Leopoldo.

Silva, K. M. D., Rezende, L.C.S.H., Bergamasco, R., Silva, C.A., Gonçalves, D.S. (2013). Caracterização físico-química da fibra de coco verde para a adsorção de metais pesados em efluente de indústria de tintas. ENGEVISTA, 15(1), 43-50. doi: https://doi.org/10.22409/engevista.v15i1.387.

Silveira, M. S. (2008). Aproveitamento das cascas de coco verde para produção de briquetes em Salvados-BA. Dissertation (Masters in Management and Environmental Technologies in the Productive Process). Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 163 p.

Sohi, S.P., Krull, E., Lopez-Capel, E., Bol, R. (2010). A review of Biochar and Its Use and Function in Soil. In: Sparks, D. L. Advances in Agronomy, 105, 47-82. Doi: https://doi.org/10.1016/S0065-2113(10)05002-9.

Souza, C. S., Bomfim, M.R., Almeida, M.C., Santana, W.N., Amorim, I.C.S., Santos, J.A.G. (2021). Induced changes of pyrolysis temperature on the physicochemical traits of sewage sludge and on the potential ecological risks. Scientifc Reports, 11(974). Doi: https://doi.org/10.1038/s41598-020-79658-4

Suman, S., Gautam, S. (2017). Pyrolysis of coconut husk biomass: Analysis of its biochar properties. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 39(8), 761-767. Doi: https://doi.org/10.1080/15567036.2016.1263252.

Tomczyk, A., Sokolowska, Z., Boguta, P. (2020). Biochar physicochemical properties: pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Reviews in Environmental Science and Bio/technology, 19, 191–215. Doi: https://doi.org/10.1007/s11157-020-09523-3.

Vieira, F. R. (2018). Estudo experimental da pirólise lenta da casca de arroz em reator de leito fixo. Dissertation (Masters in Mechanical Engineering) – Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 90 p.

Yang, X., Zhang, S., Ju, M., Liu, L. (2019). Preparation and modification of biochar materials and their application in soil remediation. Applied Sciences, 9(7), 1365. Doi: https://doi.org/10.3390/app9071365.

Zhao, B., Xu, H., Zhang, T., Nan, X., Ma, F. (2018). Effect of pyrolysis temperature on sulfur content, extractable fraction and release of sulfate in corn straw biochar. RSC Advances, 8, 35611-35617. Doi: https://doi.org/10.1039/C8RA06382F.

Downloads

Publicado

2022-09-02

Como Citar

de Lima, K. C., de Souza, D. M., Kappler, G. K. K., Modolo, R. C. E., & Mendes Moraes, C. A. (2022). CARACTERIZAÇÃO DE FIBRA DE COCO IN NATURA E CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE PIRÓLISE. IX Sustentável, 8(4), 27–38. https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2022.v8.n4.27-38

Edição

v. 8 n. 4 (2022): Mix Sustentável (regular)

Seção

Científica

Licença

Copyright (c) 2022 Karine Carvalheiro de Lima, Débora Machado de Souza, Genyr Kappler Kappler Kappler, Regina Célia Espinosa Modolo, Carlos Alberto Mendes Moraes

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Aviso de Direito Autoral Creative Commons

Atribuição 4.0 Internacional


1. Política para Periódicos de Acesso Livre


Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

a. Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.


b. Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.


c. Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto após o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)