Thermal decomposition of torrefied and carbonized briquettes of residues from coffee grain processing

Abstract

The use of biomass has been recognized as a potential renewable energy and an alternative substitute that contributes to the decrease of fossil fuels consumption. Therefore, this research aimed to analyze the thermal behavior of briquettes made of residues from coffee grain processing in different conditions: in natura, torrefied and carbonized. Eucalyptus sawdust was used for comparison. The briquettes were carbonized considering final temperature of 450o C (kept for 30 min). The briquettes torrefaction was performed in an electric oven (muffle) using two heating rates until 250o C (kept 60 min). The thermal-gravimetric analysis was made in nitrogen atmosphere until the temperature of 600o C. The contents of fixed carbon and volatile matter of the fuels were determined. The carbonized briquette of residues from coffee grain processing presented higher stability and low thermal decomposition. It was observed a low influence of torrefaction heating rate under thermal properties of briquettes, and fixed carbon and volatile matter content. Regarding the raw biomass, lower total mass loss was observed for the residues from coffee grain processing when compared to Eucalyptus sawdust. The carbonized and torrefied briquettes presented higher hydrophobicity than raw briquettes.

O uso da biomassa tem sido reconhecido como uma energia potencial renovável e um substituto alternativo que contribua para a redução do consumo de combustíveis fósseis. Portanto, objetivou-se analisar o comportamento térmico de briquetes de resíduos do processamento dos grãos de café, em diferentes formas: in natura, torrificados e carbonizados. Utilizou-se a serragem de Eucalyptus como parâmetro de comparação. Os briquetes foram carbonizados considerando a temperatura final de 450o C (mantida por 30 min). A torrefação dos briquetes foi realizada em uma mufla em duas taxas de aquecimento até 250o C (mantida por 60 min). Realizou-se a análise termogravimétrica em atmosfera de nitrogênio até a temperatura de 600o C. Determinaram-se os teores de carbono fixo e materiais voláteis dos combustíveis. O briquete carbonizado dos resíduos do processamento dos grãos de café apresentou a maior estabilidade e baixa decomposição térmica. Observou-se baixa influência da taxa de aquecimento de torrefação nas propriedades térmicas dos briquetes e nos teores de carbono fixo e materiais voláteis. Quanto às biomassas in natura observou-se menor perda de massa total para os resíduos do processamento dos grãos de café em comparação a serragem de eucalipto. Os briquetes carbonizados e torrificados apresentaram caráter mais hidrofóbico em relação ao briquete in natura.