Residues generated by the productive chain of porongo (<i>Lagenaria siceraria</i> (Molina) Standl.) as an alternative source of bioenergy

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509888531

Keywords:

Bioenergy, Gourd, Processing, Agroindustrial waste, Sustainable energy

Abstract

The bottle gourd (Lagenaria siceraria (Molina) Standl.) is a fruit widely cultivated in southern Brazil for its use in the production of gourds, generating a large amount of waste obtained from the processing of the shell. In this context, the use of waste generated by the production chain of bottle gourds was evaluated as an alternative source of bioenergy through the production of briquettes. The chemical characterization of the residue was performed based on the contents of total extractives, lignin, carbohydrates and immediate chemistry (ash, volatile materials, and fixed carbon). Briquettes were produced through three different granulometric treatments for the processing of the material: in natura (Treatment 1), 10/20 mesh fraction (Treatment 2), and 20/40 mesh fraction (Treatment 3). The basic density and calorific value of the residue and the apparent, bulk, and energetic densities of the briquettes were also evaluated. The mechanical strength was determined based on the compression analysis of the briquettes. For the analyses of total extractives, lignin, carbohydrates, ash, fixed carbon, and volatile materials, values of 1.67%, 30.70%, 58.07%, 1.84%, 14.49%, and 83.67% were found, respectively. The basic density of the gourd shell was 0.24 g/cm³ and the calorific value was 3902.9 Kcal kg-1. The apparent densities were 1.03 g/cm³(1), 1.04 g/cm³(2), and 1.28 g/cm³(3) in bulk of 0.16 g/cm³ for the three treatments, and the energetic values were 4.07Mcal/m³(1), 4.09Mcal/m³(2) and 5.04Mcal/m³(3). For compressive strength, the briquettes resulted in values of 57.49MPa(1), 59.45MPa(2), and 74.36MPa(3). Through the treatments studied, the residue transformed into briquettes proved to be an alternative source of energy generation, with emphasis on Treatment 3. Based on the analyses performed, it was possible to conclude that residue from gourd shells presents desirable physical and chemical characteristics to be used as biomass for energy purposes.

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Author Biographies

Wanessa Lunardi Wacht, Federal University of Santa Maria

Forestry Engineer, MSc in Forestry Sciences

Daniel Tavares de Farias, Federal University of Santa Maria

Graduated from the Forestry Engineering course at the Federal Rural University of the Semi-Arid (UFERSA/Brazil), master's degree from the Postgraduate Program in Forestry Engineering at the Federal University of Santa Maria (PPGEF/UFSM), in the area of Forest Products Technology.

Rodrigo Coldebella, Federal University of Santa Maria

Graduation in Forest Engineering from the Federal University of Santa Maria (2010).- Master's degree in Forest Engineering from the Federal University of Santa Maria - Technology of forest products (2016). Supervised by Professor Dr. Cristiane Pedrazzi.- PhD in Forest Engineering from the Federal University of Santa Maria - Technology of forest products (2020).

Gabriela Teixeira da Silva, Federal University of Santa Maria

Graduated in Forestry Engineering from the Federal University of Santa Maria (UFSM) - Santa Maris Campus/RS (2022). She is a student on the Master's course in the Graduate Program in Forestry Engineering (PPGEF/UFSM). He has a CAPES grant from the Wood Chemistry Laboratory (LAQUIM/UFSM).

Marciano Ferreira Loureiro Filho, Empresa de Assistência Técnica e Extensão do Rio Grande do Sul

Forestry Engineer

Jorge Antonio Farias, Federal University of Santa Maria

He has a degree in Forest Engineering from the Federal University of Santa Maria, a degree in Economics from the University of Santa Cruz do Sul, a master's degree in Forest Engineering from the Federal University of Santa Maria and a doctorate from UFSM in the areas of Forest Management and Forest Economics.

Cristiane Pedrazzi, Federal University of Santa Maria

Degree in Forestry Engineering from the Federal University of Santa Maria (UFSM) and a PhD in Forestry Sciences, concentration area: Forest Products Technology, from the Federal University of Viçosa (UFV).

References

ABAIDE, E. R. Caracterização matéria-prima lignocelulósica. Laboratório de Biomassa e Biocombustíveis – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2021.

ALMEIDA, R. R. P.; SOBRINHO, L. G. A.; CANDEIA, R. A. RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS E DE PODA URBANA NA PRODUÇÃO DE BRIQUETE COMPORTAMENTO FÍSICO-QUÍMICO E TÉRMICO: POTENCIAL ENERGÉTICOS PROVENIENTES DE BRIQUETES. In: DESENVOLVIMENTO RURAL E SUSTENTABILIDADE: ENERGIA, PRODUÇÃO E NOVOS MERCADOS - VOLUME 2. Editora Científica Digital, 2023. Available from: http://www.editoracientifica.com.br/artigos/residuos-agroindustriais-e-de-poda-urbana-na-producao-de-briquete-comportamento-fisico-quimico-e-termico-potencial-energeticos-provenientes-de-briquetes. Accessed in: 16 jun. 2024.

ASHBY, M. F.; JOHNSON, K. Materiais e design: arte e ciência na seleção de materiais em projeto de produto. 2ª. ed. Rio de Janeiro: CAMPUS, 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 8112: Carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro, 1983.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 8633. Brasília, 1984.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR ISO 11093-9: papel e cartão: ensaio de tubetes. Rio de Janeiro, 2009.

BRAND, M. A. Energia de Biomassa Florestal. 1ª. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2010. 114 p.

BRAND, M. A. et al. Produção de biomassa para geração de energia em povoamentos de Pinus taeda L. com diferentes idades. Revista Árvore, v. 38, n. 2, p. 353–360, 2014.

BRÁS, I. P. L. et al. Valorização de resíduos agroindustriais para tingimento de têxteis: Uma Estratégia para a ecoeficiência na indústria têxtil e de vestuário. 2024. Tese de Doutorado.

BUENO, J. L. Characterization of Spanish biomass wastes for energy use. Bioresource Technology, v. 103, p. 249–258, 2012.

BUTLER, E.; DEVLIN, G.; MEIER, D.; MCDONNELL, K. A review of recent laboratory research and commercial developments in fast pyrolysis and upgrading. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v, 15, n. 8, p. 4171-4186, 2011.

CARVALHO, N. R. Análise termogravimétrica da biomassa e seus compostos (celulose, hemicelulose e lignina). 2022. 63 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba-SP, 2022.

CHAVES, A. M.; BRITO, D.V.; AILTON, T.; MELIDO, R.C.; ZOCH, V.P. Características energéticas da madeira e carvão vegetal de clones de Eucalyptus spp. Enciclopédia Biosfera, v.9, n.17, p.533, 2013.

FERREIRA, G. et al. Resíduos de biomassa florestal para produção de combustíveis sólidos compactados: uma revisão contextual. In: ANDRADE, J. K. B. D. (Ed.). Estudos e tendências atuais em Ciências Ambientais e Agrarias. [s.l.] Editora Licuri, 2023.

FORTALEZA, A. P. et al. Biomassa de espécies florestais para produção de carvão vegetal. Ciência Florestal, v. 29, n. 3, p. 1436–1451, 30 set. 2019.

LEFF, E. Discursos sustentáveis. São Paulo: Cortez, 2010.

NEJELISKI, D. M. Uso de resíduos de porongo (Lagenaria siceraria (Molina) Standl.) para a produção de revestimentos modulares e painéis de partículas. 2022.

NUNES, J. V. D. S. et al. Desenvolvimento de molde para produção de briquetes em escala de bancada. Cadernos de Ciência & Tecnologia, v. 39, n. 1, p. 26997, 20 maio 2022.

O. FERNANDEZ, B. et al. Mechanical and Energetic Characteristics of Briquettes Produced from Different Types of Biomass. Revista Virtual de Química, v. 9, n. 1, p. 29–38, 2017.

PAULA, L. E. R. Produção e avaliação de briquetes de resíduos lignocelulósicos. 2010. 83 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Lavras, Lavras-MG, 2010.

PAUST, F. B.; LOURENÇO, J. B. Análise de resíduos de porongo visando o aproveitamento energético. Disciplinarum Scientia. Naturais e Tecnológicas, v. 18, n. 2, p. 377–388, 2017.

SACCOL, A.F.O.; WELTER, C.A.; ROSA, R.C., COLDEBELLA, R.; LONGHI, S.J.; PEDRAZZI, C. Aproveitamento da biomassa florestal na fabricação de briquetes. Matéria, v. 25, n. 2, 2020. DOI: 10.1590/S1517-707620200002.1034

SANTOS, F.; COLODETTE, J. L.; QUEIROZ, J. H. Bioenergia & Biorefinaria. Cana-de-Açúcar & Espécies Florestais. Viçosa, MG: 2013. 551p.

SCHULZ, H. R. et al. Avaliação de propriedades físicas das madeiras de seis espécies florestais. Matéria, Rio de Janeiro, v. 25, n. 3, p. e-12795, 2020.

SILVA, A. C. R; ATAÍDE, C. H. Caracterização do sabugo de milho e composição do bio-óleo produzido no processo de pirólise rápida em reator de leito fluidizado borbulhante. In: ANAIS DO XXXIX CONGRESSO BRASILEIRO DE SISTEMAS PARTICULADOS, 2019, Belém. Anais eletrônicos... Campinas, Galoá, 2019. Available from: https://proceedings.science/enemp/enemp-2019/trabalhos/caracterizacao-do-sabugo-de-milho-e-composicao-do-bio-oleo-produzido-no-processo?lang=pt-br. Accessed in: 17 Jul. 2024.

SILVA, G. V. D. et al. Biomassa de Dendrocalamus giganteus como recurso bioenergético. Ciência Florestal, v. 32, n. 4, p. 2244–2262, 23 nov. 2022.

SOUZA, C. D. O. et al. Qualidade dos resíduos madeireiros de mogno-africano e eucalipto para briquetagem. Ciência Florestal, v. 32, n. 2, p. 637–652, 24 jun. 2022.

SOUZA, F. de; VALE, A. T. do. Densidade energética de briquetes de biomassa lignocelulósica e sua relação com os parâmetros de briquetagem. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 36, n. 88, p. 405–413, 30 dez. 2016.

SOUZA, M. M. Caracterização e viabilidade econômica do uso energético de resíduos da colheita florestal e do processamento de Pinus taeda L.77f. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

TAPPI UM 250. Acid-soluble lignin in wood and pulp. Atlanta, USA, 1991.

TAPPI, T 264 om-88. Preparation of wood for chemical analysis. Atlanta, USA, 1996.

TAPPI, T. 210 cm-93. Sampling and testing of wood pulp shipments and testing wood pulp shipments for moisture. Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Atlanta, GA, 1993.

TAPPI, T. 222 om-02. Acid-insoluble lignin in wood and pulp. 2002–2003 TAPPI Test Methods, 2002.

TAPPI. T 204 cm-97. Solvent extractives of wood and pulp. 1997.

TRIANA, O.; LEONARD, M.; SAAVEDRA, F.; FERNÁNDEZ, N.; GÁLVEZ, G.; PEÑA, E. Atlas del Bagazo de la Caña de Azucar. Cuba-9/GEPLACEA/PNUD/ICIDCA, México, 1990.

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Published

2024-12-27

How to Cite

Wacht, W. L., Farias, D. T. de, Coldebella, R., Silva, G. T. da, Loureiro Filho, M. F., Farias, J. A., & Pedrazzi, C. (2024). Residues generated by the productive chain of porongo (<i>Lagenaria siceraria</i> (Molina) Standl.) as an alternative source of bioenergy. Ciência Florestal, 34(4), e88531. https://doi.org/10.5902/1980509888531

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