Evaluation of amazonian wood residue blends for decentralized energy recovery : combustion parameters and potential emissions

Abstract

Os sistemas descentralizados de energia na Amazônia enfrentam desafios significativos, incluindo a dependência de energia baseada em diesel não renovável, elevados custos de transporte e acesso limitado a alternativas sustentáveis. No entanto, a biomassa lenhosa proveniente de práticas de manejo florestal sustentável (MFS) está prontamente disponível na região. Ainda assim, dados abrangentes sobre cinética de combustão, parâmetros termodinâmica e emissões são escassos na literatura. Este estudo investiga o potencial de resíduos de biomassa de seis espécies madeireiras amazônicas—Peltogyne lecointei (S1), Erisma uncinatum (S2), Martiodendron elatum (S3), Handroanthus incanus (S4), Dipteryx odorata (S5) e Allantoma decandra (S6)—provenientes de MFS como recursos energéticos renováveis. Quatro misturas distintas desses resíduos foram avaliadas. Foram empregadas análise termogravimétrica e modelagem cinética isoconversional e DAEM para investigar o comportamento de combustão sob diferentes taxas de aquecimento. A validação dos modelos cinéticos com perfis experimentais e preditos de perda de massa apresentou fortes correlações (erro absoluto médio < 6 %), ressaltando a robustez da metodologia aplicada. Os valores de 𝐸ఈ variaram de 150 a 260 kJ mol −1, evidenciando a heterogeneidade das biomassas oriundas de MFS. As análises termodinâmicas revelaram entropia favorável (∆𝑆 ஷ = -78 a 125 J mol −1 K −1) e energia livre de Gibbs (∆𝐺 ஷ = 170 a 215 kJ mol −1), indicando um elevado potencial de recuperação de energia. Os fatores de emissão de CO (2,797–2,905 toneladas MJ −1), CO2 (67,109–69,773 toneladas MJ −1), SO2 (0,043 – 0,056 toneladas MJ −1) e NOX (0,008–0,011 toneladas MJ −1) demonstraram uma pegada ambiental reduzida em comparação com combustíveis fósseis. Além disso, os valores de captura de CO2 (1,677 – 1,776 toneladas por tonelada de biomassa) ressaltam o potencial do sistema bioenergético para mitigação de carbono. Esses achados estão alinhados com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU (ODS 7: Energia Acessível e Limpa, e ODS 13: Ação Climática), ao viabilizar a hibridização de sistemas dependentes de diesel com energia renovável de biomassa em regiões remotas da Amazônia. Isso proporciona soluções sustentáveis para os desafios de acesso à energia e impulsiona iniciativas de energia limpa. As informações obtidas por meio da modelagem da cinética de combustão são cruciais para aprimorar o design, a otimização e a escalabilidade de sistemas energéticos baseados em biomassa, possibilitando sua integração eficiente em aplicações em larga escala.