Potential assessment of eucalyptus grown for biorefinery processes
Abstract
With the predictability of oil shortage, there is a strong demand for renewable and sustainable raw materials. In this scenario, lignocellulosic material stands out as a potential solution. With the use of bio-refinery, they can be processed into high value added products through chemical, biochemical and thermochemical processes. A great source of lignocellulosic biomass today is the wood of Eucalyptus, which has high levels of production and productivity in Brazil, reaching numbers between 60-80 m3ha1year-1. In order to achieve a more efficient utilization of biomass in a biorefinery concept, it is necessary first to perform chemical analyses to define the operating conditions of the conversion processes, since heterogeneity and high chemical complexity is an inherent property of the biomass. In this context, this study aimed to chemically characterize and investigate the potential of three species of Eucalyptus (E. urophylla, E. saligna and E. dunnii) grown in Rio Grande do Sul state for biorefinery purposes. Results of higher heating value for E. urophylla, E. saligna and E.dunnii were similar (19.10, 19.10 and 19.15 MJ/kg respectively). However, cellulose content results for E. saligna (47.5%±2.40) were highlighted, being slightly higher thanthose for E. urophylla (42.75%±1.34) and E. dunnii (43.10%±1.13). Hemicelluloses content for E. urophylla (23.25%±0.78) was slightly superior to the others (20.35%±2.05 for E. saligna and 18.80%±2.40 for E. dunnii). Finally, it was concluded that the analysed species of Eucalyptus have high potential for biorefinery in thermochemical processes. The species E. urophylla has the greatest potential for biorefinery processes using hemicelluloses, and the species E. saligna has greater potential for biorefinery processes utilizing cellulose.Downloads
References
Associação Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas (2013) Brazilian Association of Planted Forest Producers - Statistical Yearbook (Anuário Estatístico) 2013. Base year 2012. Brasília. http://www.ipef.br/estatisticas/relatorios/anuario-abraf13-br.pdf. Accessed 1 June 2017.
Alho CFBV (2012) Efeito da Temperatura Final de Pirólise na Estabilidade de Biocarvão Produzido a Partir de Madeira de Pinus sp. e Eucalyptus sp. Dissertation, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro.
Barbosa LCA, Maltha C.RA and Silva VL (2008) Determinação da Relação siringil/guaiacila da Lignina em Madeiras de Eucalipto por Pirólise Acoplada à Cromatografia Gasosa e Espectrometria de Massas. Química Nova 31:2031-2041.
Basu P (2006) Combustion and Gasification in fluidized Beds. CRC Press, Boca Raton, 496p.
Brand MA (2010) Energia de Biomassa Florestal. Editora Interciência, Rio de Janeiro, 114p.
Brand MA (2014) Influência das Dimensões da Biomassa Estocada de Pinus taeda L. e Eucalyptus dunnii Maiden na Qualidade do Combustível para Geração de Energia. Revista Árvore 38:175-183.
Couto L and Muller MD (2013) Produção de Florestas Energéticas. In: Santos F, Colodette J, Queiroz JH (eds.) Bioenergia e Biorrefinaria: Cana de açúcar e espécies florestais. Editora UFV, Viçosa-MG, pp. 297-319.
Couto HTZ, Brito JO and Filho MT (1984) Quantificação de resíduos Florestais para Produção de Energia em
Povoamento de Eucalyptus saligna. IPEF. 26:19-23.
Eichler P, Santos FA, Toledo M, Schmitz G, Zerbin P, Alves C, Ries L and Gomes F (2015) Biomethanol production via gasification of lignocellulosic biomass. Química Nova, 38: 828-835.
Empresa de Pesquisa Energética (2016) National Energy Balance (Balanço Energético Nacional) 2016. Ministério de Minas e Energia, Brazil. https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_ Final_BEN_2016.pdf. Accessed 1 June 2017.
Ferreira CR, Junior MF, Colodette JL, Gomide JL and Carvalho AMML (2006) Avaliação Tecnológica de Clones de Eucalipto: parte 1- qualidade damadeira para produção de celulose Kraft. Scientia Florestalis, 70: 161-170.
Foelkel CEB, Brasil MAM, and Barrichelo LEG. (1971) Métodos para Determinação da Densidade Básica de Cavacos para Coníferas e Folhosas. IPEF, 3: 65-74.
Gomide LJ, Colodette JL, Oliveira RC, and Silva CM (2005) Caracterização Tecnológica para produção de Celulose da Nova Geração de Clones de Eucalyptus do Brasil. Revista Árvore, 29: 129-137.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2016) Produção da Extração Vegetal e da Silvicultura Espécie florestal Eucalipto. http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/listabl.asp?c=5930&z=t&o=29. Accessed 1 June 2017.
Eufrade Junior HJE (2015) Caracterização físico-química da biomassa produzida em sistemas florestais de curta rotação para geração de energia. Dissertation, Universidade Estadual Paulista.
Lopes CSD (2007) Caracterização da Madeira de Três Espécies de Eucalipto para uso em Movelaria. Dissertation,
Universidade de São Paulo.
Lora EES and Venturi OJ (2012) Biocombustíveis. Interciência, Rio de Janeiro, 1200p.
Macedo LA (2012) Influência da Composição da Biomassa no Rendimento em Condensáveis do Processo de Torrefação. Dissertation, Universidade de Brasília.
Machado G, Leon S, Santos F, Lourega R, Dullius J, Mollmann ME and Eichler P (2016) Literature Review on Furfural Production from lignocellulosic biomass. Natural Resources, 7: 115-129.
Nakai DK (2014) Avaliação do Potencial Energético de Eucalyptus spp. Em Gaseificador do Tipo Contracorrente. Dissertation, Universidade de Brasília.
Parikh J, Channiwala SA and Ghosal GK (2005) A correlation for Calculating HHV from Proximate Analysis of Solid Fuels. Fuel, 84: 487-494.
Pereira JCD, Schaitza EG and Higa AR (1997) Caracterização dos Resíduos da Madeira de Eucalyptus dunnii como Fonte de Energia. Embrapa, Brasília. https://www.embrapa.br/web/mobile/publicacoes/-/publicacao/290831/caracterizacao-dos-residuos-da-madeira-de-eucalyptus-dunnii-como-fonte-de-energia. Accessed 1 June 2017.
Queiroz CS, Gomide JL, Colodette JLand Oliveira RC (2004) Influência da densidade básica da madeira na qualidade da polpa Kraft de clones híbridos de E. grandis W. Hill ex Maiden X E. urophylla S. T. Blake. Revista Árvore, 28: 901-909.
Reis AA, Protasio TP, Melo ICNA, Trugilho PF and Carneiro ACO (2012) Composição da Madeira e do Carvão
Vegetal de Eucalyptus urophylla em Diferentes Locais de Plantio. Revista Florestal Brasileira, 32: 277-290.
Rocha CF (2015) Hidrólise Enzimática da Polpa Celulósica de Eucalyptus dunnii para oportunidades de Biorrefinaria. Dissertation. Universidade Federal do Paraná.
Santos RC (2010) Parâmetros de Qualidade da Madeira de Carvão Vegetal de Clones de Eucalipto. Dissertation, Universidade Federal de Lavras.
Santos F, Colodette J and Queiroz JH (2013) Bioenergia e Biorrefinaria: Cana-de-Açúcar e Espécies Florestais. Editora da UFV, Viçosa, MG, 551p.
Santos FA, Queiroz JH, Colodette JL, Fernandes SA, Guimaraes VM and Rezende ST (2012) Potencial da Palha de cana-de-açúcar Para Produção de Etanol. Química Nova, 35: 1004-1010.
Scremin ALT (2012) Estudo Energético e Fisicoquímico do Carvão Vegetal de Eucalyptus dunnii Maiden. Dissertation, Universidade Estadual do Centro-Oeste.
Shafiee S. and Topal E (2009) When will fossil fuel reserves be diminished. Energy Policy, 37:181-189.
Souza N (2013) Produção de carvão vegetal a partir da madeira de Eucalyptus saligna clone SI70 com três anos e meio de idade. Dissertation, Universidade Estadual Paulista.
Stape JL, Binkley D, Ryan MG and Fonseca S (2010) The Brazil Eucalyptus potential productivity Project: Influence of water, nutrients and stand uniformity on wood production. Forest Ecology and Management, 259: 1684-1694.
Trugilho PF, Lima JT and Mori FA (2003) Correlação Canônica das Características Químicas e Físicas da Madeira de Clones de E.grandis e E. saligna. Cerne, 9: 66-80.
Vale, A. T., Brasil, M. A. M., Leao, A. L. (2002) Quantificação e Caracterização Energética da Madeira e Casca de Espécies do Cerrado. Ciência Florestal, 12: 71-80.
Vital BR, Carneiro AC O and Pereira BLC (2013) Qualidade da Madeira para Fins Energéticos. In: Santos F, Colodette J and Queiroz JH (eds.) Bioenergia e Biorrefinaria: cana-de-açúcar e espécies florestais. Editora da UFV, Viçosa, p. 321-354.
Yang H, Yan R, Chen H, Lee DH and Zheng C (2007) Characteristics of Hemicellulose, celullose and lignin pyrolysis. Fuel. 86: 1781-1788.
Yuan TQ, Xu F, and Sun RC (2012) Role of Lignin in a Biorefinery: separation characterization and valorization. Society of Chemical Industry. 88: 346-352.
doi.org/10.33158/ASB