Biomassas residuais agroindustriais

Maniva

A mandioca, conhecida cientificamente como Manihot esculenta Crantz, é uma planta que possui uma raiz rica em amido, além de proteínas, lipídios, fibras lignocelulósicas e açúcares. No estado de Sergipe, Brasil, o plantio de mandioca é uma das principais culturas, ocupando a quarta colocação em relação ao total de área plantada e produção, com uma previsão de cultivo de 149.515 toneladas para o ano de 2021, numa área planta de 10.510 ha. A geração de resíduos por área colhida, considerando apenas a biomassa residual pós-colheita, foi estimada uma geração de aproximadamente 78 toneladas de biomassa residual no ano de 2021, apenas em Sergipe, considerando a maniva (folhas e caule), e rizoma. Dentre os principais elementos constituintes da maniva, os que apresentam maiores teores percentuais em massa são: o carbono, com 48,70%, seguido do oxigênio, 42,76%. Os constituintes da biomassa, que são principalmente a celulose, hemicelulose e lignina, apresentam valores médios de 39,45%, 11,88% e 20,17%, respectivamente. Essas características tornam essa biomassa uma excelente fonte de matéria-prima para a obtenção de bioprodutos.

 

Casca de coco verde

Dentre as culturas agrícolas mais relevantes que o país produz, o coco verde se destaca com uma área de produção estimada em 287 mil ha, e uma produção aproximada de 3 milhões de ton por ano, sendo a maior parte produzido na região nordeste do país. Esta produção coloca o Brasil como um dos maiores produtores do mundo [18]. Associada a esta produção, podemos também destacar, o grande volume de resíduos agroindustriais associados a este produto, o qual representa 85% em massa do fruto in natura, sendo sua maior parte na forma da casca do coco verde [19]. O aspecto interessante desta biomassa residual, é que ela apresenta um alto teor de lignina, que varia de 40-45% em massa, bem superior ao encontrado em outros resíduos agroindustriais [20,21]. Também já foi demonstrado, que através do pré-tratamento desta biomassa residual, é possível enriquecer o teor de lignina alcançando até 57,70% em massa [20], aumentando seu potencial para a produção de uma fração de compostos aromáticos através de processos de conversão térmica [22]. 

[18] Martins, C.R.; Jesus Jr., L.A. Evolução da produção de coco no Brasil e o comércio internacional - Panorama 2010; Aracaju, 2011; 

[19] Nunes, L.A.; Silva, M.L.S.; Gerber, J.Z.; Kalid, R. de A. Waste green coconut shells: Diagnosis of the disposal and applications for use in other products. J. Clean. Prod. 2020, 255, 120169, doi:10.1016/j.jclepro.2020.120169. 

[20] Cabral, M.M.S.; Abud, A.K.D.S.; Rocha, M.S.R. dos S.; Almeida, R.M.R.G.; Gomes, M.A. Composição da fibra da casca de coco verde in natura e após pré-tratamentos químicos. Engevista 2017, 19, 99, doi:10.22409/engevista.v19i1.802. 

[21] Paz, E.D.C.S.; Pedroza, M.M.; Oliveira, L.R.A. de ALTERNATIVA DE EXPLORAÇÃO SUSTENTÁVEL DOS RESÍDUOS DO COCO VERDE PARA A PRODUÇÃO DE ENERGIA. Rev. Bras. Energias Renov. 2017, 6, doi:10.5380/rber.v6i2.49041. 

[22] Wei, X.; Xue, X.; Wu, L.; Yu, H.; Liang, J.; Sun, Y. High-grade bio-oil produced from coconut shell: A comparative study of microwave reactor and core-shell catalyst. Energy 2020, 212, 118692, doi:10.1016/j.energy.2020.118692. 

 

Macrófitas - Plantas aquáticas invasoras - Aguapé

A origem nativa do aguapé (Eichhornia crassipes) é a América do Sul, mais precisamente, na região da bacia do Amazonas [42], no Brasil. No entanto a aguapé se espalhou muito além dessa faixa. Essa distribuição quase cosmopolita, se deve especialmente a característica de flutuabilidade substancial da espécie, visto que diferentes partes da planta como os caules e as folhas, são feitas de tecidos cheios de ar, bem como, a sua rápida taxa de proliferação e a falta de mecanismo para controle natural da espécie [46], [50–52]. Atualmente a planta é considerada a maior erva daninha do planeta e uma potencial ameaça a biodiversidade [54,55]. A aguapé causa inúmeros problemas para os diversos usos da água em diferentes regiões do país, os problemas envolvem desde o acúmulo de lixo e outros sedimentos até a proliferação de vetores patogênicos, além das dificuldades relacionadas ao uso dos recursos hídricos quer seja para navegação, geração de energia, distribuição de água, irrigação, recreação ou pesca, acarretando prejuízos ao desenvolvimento da economia [52], [57]. Estes impactos negativos levam uma necessidade de desenvolvimento de métodos de controle desta erva daninha. O controle de espécies invasivas como aguapé, têm altos custos e exigências de trabalho. E apesar de pesquisas terem experimentado e avaliado o emprego de métodos biológicos, químicos e físicos para o controle e erradicação do aguapé, nenhuma dessas estratégias provou ser uma solução permanente para o controle desta planta daninha [56,58,59]. Atualmente, a principal estratégia de gestão do aguapé é através da remoção física de corpos d'água e descarte [60].

[42] R. Sindhu, P. Binod, A. Pandey, A. Madhavan, J. A. Alphonsa, N. Vivek, E. Gnansounou, E. Castro, and V. Faraco, “Water hyacinth a potential source for value addition: An overview,” Bioresour. Technol., vol. 230, pp. 152–162, 2017.

[46] J. Y. Kim, S. Heo, and J. W. Choi, “Effects of phenolic hydroxyl functionality on lignin pyrolysis over zeolite catalyst,” Fuel, vol. 232, no. May, pp. 81–89, 2018.   

[50] Dados de ocorrência de Biodiversidade publicados por Kim, Hyun-tae: (acedidos através do Portal de Dados GBIF, data.gbif.org, em Junho de 2018) 

[51] M. R. Kulkarni, T. Revanth, A. Acharya, and P. Bhat, “Removal of Crystal Violet dye from aqueous solution using water hyacinth: Equilibrium, kinetics and thermodynamics study,” Resour. Technol., vol. 3, no. 1, pp. 71–77, 2017. 

[52] E. S. Oliveira-Junior, Y. Tang, S. J. P. van den Berg, S. J. Cardoso, L. P. M. Lamers, and S. Kosten, “The impact of water hyacinth (Eichhornia crassipes) on greenhouse gas emission and nutrient mobilization depends on rooting and plant coverage,” Aquat. Bot., vol. 145, no. July 2017, pp. 1–9, 2018. 

[54] G. Luo, P. James Strong, H. Wang, W. Ni, and W. Shi, “Kinetics of the pyrolytic and hydrothermal decomposition of water hyacinth,” Bioresour. Technol., vol. 102, no. 13, pp. 6990–6994, 2011. 

[55] A. Ganguly, P. K. Chatterjee, and A. Dey, “Studies on ethanol production from water hyacinth - A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 16, no. 1, pp. 966–972, 2012. 

[56] E. Management, “Water hyacinth – Can its aggressive invasion be controlled?,” Environ. Dev., vol. 7, no. April, pp. 139–154, 2013. 

[57] S. Rezania, M. Ponraj, A. Talaiekhozani, S. E. Mohamad, M. F. Md Din, S. M. Taib, F. Sabbagh, and F. M. Sairan, “Perspectives of phytoremediation using water hyacinth for removal of heavy metals, organic and inorganic pollutants in wastewater,” J. Environ. Manage., vol. 163, pp. 125–133, 2015. 

[58] Y. Firehun, P. C. Struik, E. A. Lantinga, and T. Taye, “Adaptability of two weevils (Neochetina bruchi and Neochetina eichhorniae) with potential to control water hyacinth in the Rift Valley of Ethiopia,” Crop Prot., vol. 76, pp. 75–82, 2015. 

[59] J. A. Coetzee, M. J. Byrne, and M. P. Hill, “Impact of nutrients and herbivory by Eccritotarsus catarinensis on the biological control of water hyacinth, Eichhornia crassipes,” Aquat. Bot., vol. 86, no. 2, pp. 179–186, 2007. 

[60] R. E. Masto, S. Kumar, T. K. Rout, P. Sarkar, J. George, and L. C. Ram, “Biochar from water hyacinth (Eichornia crassipes) and its impact on soil biological activity,” Catena, vol. 111, pp. 64–71, 2013. 

 

Bagaço de cana de açúcar

Dos tipos de resíduos lignocelulósicos encontrados no âmbito nacional, os provenientes das indústrias sulcroalcooleiras são considerados como a principal fonte de biomassa disponível no país, uma vez que, o Brasil, é um dos maiores produtores de cana-de-açúcar do mundo, com uma produção estimada em 628,1 milhões do toneladas na safra 2021/2022 ​(COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO - (CONAB), 2021)​. Além disso, durante o processamento da cana-de-açúcar são gerados cerca de 27% de bagaço, estimando, assim, uma produção de 169,5 milhões de toneladas desse resíduo para a safra de 2021​. O bagaço da cana-de-açúcar é um resíduo fibroso, produzido após o processo de moagem da cana para a extração da sacarose. Devido ao elevado teor de material orgânico volátil, evidenciado pelo maior percentual de celulose em detrimento aos outros constituintes da biomassa, e dos baixos teores de cinzas e enxofre, o bagaço da cana possui propriedades atraentes aos setores energéticos e industriais, desta forma, é considerado como um potencial recurso para produção de combustíveis e materiais aplicados à indústria.

 

Esterco bovino

A agricultura intensiva tornou-se tendência em muitos países. Este tipo de atividade produz uma grande e inevitável quantidade de resíduos na pecuária bovina [67,68]. O excesso de estrume gerado nas operações de confinamento suscita em uma série de problemas ambientais que são comumente associadas as formas inadequadas de manejo deste resíduo [66,69]. Geralmente, o destino do estrume é a formação de lagos, aplicação direta à terra, compostagem, digestão anaeróbica ou combustão [69]. De acordo com a literatura, o esterco representa um poluente ambiental, em casos de aplicação em excesso a terras de [67,70]. Bem como, em casos que atinjam os recursos hídricos, pois com isso há um aumento na demanda química de oxigênio, e uma redução no teor de oxigênio da água, o que finalmente, pode provocar a morte de peixes e outros organismos. Ademais, a presença de nutrientes como N, P e K pode causar a eutrofização de corpos d'água [69,71]. Este resíduo é um recurso energético valioso e sustentável, ao passo, que enquanto houver uma população humana consumidora, haverá produção [68]. Logo, este recurso representa uma abundante fonte de biomassa [75]. 

[66] M. E. Doumer, G. G. C. Arízaga, D. A. Da Silva, C. I. Yamamoto, E. H. Novotny, J. M. Santos, L. O. Dos Santos, A. Wisniewski, J. B. De Andrade, and A. S. Mangrich, “Slow pyrolysis of different Brazilian waste biomasses as sources of soil conditioners and energy, and for environmental protection,” J. Anal. Appl. Pyrolysis, vol. 113, pp. 434–443, 2015. 

[67] Y. Xin, D. Wang, X. Q. Li, Q. Yuan, and H. Cao, “Influence of moisture content on cattle manure char properties and its potential for hydrogen rich gas production,” J. Anal. Appl. Pyrolysis, vol. 130, no. 1, pp. 249–255, 2018. 

[68] H. L. Choi, S. I. A. Sudiarto, and A. Renggaman, “Prediction of livestock manure and mixture higher heating value based on fundamental analysis,” Fuel, vol. 116, pp. 772–780, 2014. 

[69] A. de Azevedo, F. Fornasier, M. da Silva Szarblewski, R. de C. de S. Schneider, M. Hoeltz, and D. de Souza, “Life cycle assessment of bioethanol production from cattle manure,” J. Clean. Prod., vol. 162, pp. 1021–1030, 2017. 

[70] Z. HE, P. H. PAGLIARI, and H. M. WALDRIP, “Applied and Environmental Chemistry of Animal Manure: A Review,” Pedosphere, vol. 26, no. 6, pp. 779–816, 2016. 

[71] S. J. Lim and T. H. Kim, “Advanced treatment of gamma irradiation induced livestock manure using bioelectrochemical ion-exchange reactor,” J. Environ. Manage., vol. 218, pp. 148–153, 2018. 

[75] G. Chen, S. He, Z. Cheng, Y. Guan, B. Yan, W. Ma, and D. Y. C. Leung, “Comparison of kinetic analysis methods in thermal decomposition of cattle manure by themogravimetric analysis,” Bioresour. Technol., vol. 243, pp. 69–77, 2017. 

 

NOSSO COMPROMISSO E COM A SUSTENTABILIDADE E A OBTENÇÃO DE PRODUTOS ASSOCIADOS À CARBONO RENOVÁVEL

Nosso futuro é renovável!