A partir de hoje vamos falar das análises mais importantes para a caracterização da biomassa como combustÃvel e dimensionamento de geradores de vapor. Serão 6 análises e a cada 15 dias abordaremos uma delas. Vamos iniciar com a composição quÃmica elementar e composição quÃmica imediata.
A composição quÃmica elementar corresponde ao conteúdo percentual em massa dos principais elementos que constituem a biomassa, geralmente referido à matéria seca, ou seja, sem considerar a presença de água. São geralmente apresentados valores para o carbono (C), hidrogênio (H), enxofre (S), oxigênio (O), nitrogênio (N) e cinzas (A). Esta última parcela agrega todos os elementos que não são relevantes nas reações de combustão como o potássio, fósforo e o cálcio.
A composição quÃmica elementar constitui a base dos cálculos de combustão. A composição quÃmica elementar é a caracterÃstica térmica mais importante do combustÃvel e constitui a base para a análise dos processos de combustão (cálculo do volume de ar necessário para a combustão, da quantidade de gases gerada e da sua entalpia). Conhecendo-se esta caracterÃstica pode-se também determinar o poder calorÃfico do combustÃvel, além de permitir avaliar o impacto ambiental da queima do mesmo.
A composição quÃmica imediata refere-se ao conteúdo percentual, baseado na massa do combustÃvel, do carbono fixo (F), materiais voláteis (V), cinzas (A) e eventualmente umidade (W). O conteúdo de voláteis expressa a facilidade de se queimar um material e se determina como a fração em massa do combustÃvel que volatiliza durante o aquecimento de amostra padronizada, em atmosfera inerte, até a temperaturas de aproximadamente 850ºC, por 7 minutos. A fração de carvão que permanece na amostra, logo após este aquecimento, é chamada de carbono fixo ou coque e tipicamente não forma parte de compostos orgânicos, não sendo assim facilmente assimilado por bactérias e enzimas. O Ãndice de materiais voláteis e carbono fixo são inversamente proporcionais; e que o Ãndice de materiais voláteis (a parte do combustÃvel que se evapora quando o mesmo é aquecido a elevadas temperaturas) tem um importante papel na combustão. Com exceção do carvão (vegetal e mineral), todos os combustÃveis (inclusive a madeira) sofrem evaporação da maior parte de seus componentes quÃmicos antes de se queimarem. Após a evaporação tais constituintes, na forma gasosa, misturam-se com o oxigênio do ar ocorrendo as reações da combustão.
Pelo conhecimento do Ãndice percentual de material volátil, pode-se estimar o grau de combustão de um combustÃvel; ou seja, combustÃveis com altos Ãndices de carbono fixo (baixo Ãndice de voláteis) deverão queimar-se mais lentamente. Portanto, eles poderão requerer longo tempo de residência na fornalha para queima total quando comparadas com combustÃveis que possuam baixo Ãndice de carbono fixo.
O conhecimento da composição quÃmica imediata é importante para o cálculo do projeto da fornalha e das quantidades de ar primário e secundário necessários em função da percentagem de voláteis. Também o teor de voláteis tem um papel importante durante a ignição e as etapas iniciais da combustão de combustÃveis sólidos. (Texto escrito por Reginaldo Costa Brutti)