Borra de Café como Biomassa para Produção Energética
Palavras-chave:
Biocombustíveis, Borra de café, Energia, Meio ambiente, ResíduosResumo
Em face da necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias para geração de energia, têm surgido propostas que visam a adoção de biomassas alternativas para tal finalidade. No presente trabalho, é proposta a utilização da borra de café, um rejeito urbano doméstico geralmente descartado, para produção de biocombustíveis e geração de energia. Uma rota metodológica foi criada e conduziu o andamento do trabalho. Os teores de umidade encontrados na borra de café variaram entre 69,02% a 74,68% (± 0,42%). Na extração de óleo, quatro diferentes métodos foram comparados: CO2 supercrítico, Soxhlet, centrifugação com éter etílico e centrifugação com hexano. Tais métodos permitiram obter teores mássicos de óleo entre 6,67% (± 0,38%) a 23,85% (± 1,85%). A proporção biodiesel/glicerina média resultante da transesterificação de óleo da borra foi de 73,2% / 26,8%. A massa seca residual foi submetida à hidrólise subcrítica, visando a obtenção de açúcares fermentescíveis, utilizando-se diferentes parâmetros, e obtendo-se valores de teor de açúcar entre 17 e 64 (g açúcar / kg borra). Uma usina termelétrica foi dimensionada, observando-se a possibilidade de geração de 8,26 MW a partir da queima de 2 kg/s de borra de café seca. Simultaneamente, foram feitos os balanços energéticos dos principais processos deste trabalho. Os resultados encontrados permitem confirmar a possibilidade de geração de energia a partir da borra de café, introduzindo esta biomassa como uma alternativa futura de implantação na matriz energética brasileira.
Downloads
Referências
ABAIDE, E. R.; et al. Subcritical water hydrolysis of rice straw in a semi-continuous mode. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 209, p. 386-397, 2019.
ALLESINA, G.; et al. Spent coffee grounds as heat source for coffee roasting plants: Experimental validation and case study. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 126, p. 730-736, 2017.
ANDRADE, K. S.; et al. Supercritical fluid extraction from spent coffee grounds and coffee husks: Antioxidant activity and effect of operational variables on extract composition. TALANTA, v. 88, p. 544-552, 2012.
ARAUJO, Micheli N. Extração de óleo de borra de café usando dióxido de carbono supercrítico e etanol (scCO2+EtOH). 2019. 93 f. Dissertation (Master Degree in Chemical Engineering) – Federal University of Paraná, Curitiba, 2019.
ATABANI, A. E.; et al. Valorization of spent coffee grounds into biofuels and value-added products: Pathway towards integrated bio-refinery. FUEL, v. 254, 2019.
CALDEIRA, Diana C. A. Valorização da borra de café: otimização da produção de biodiesel por Catálise Enzimática. 2015. 191 f. Dissertation (Master Degree in Chemical Engineering) – Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto, 2015.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. 1048 p.
CÉSAR, A.; et al. Competitiveness analysis of “social soybeans” in biodiesel production in Brazil. RENEWABLE ENERGY, v. 133, p. 1147-1157, 2019.
COELHO, J. P.; et al. Supercritical CO2 extraction of spent coffee grounds. Influence of co-solvents and characterization of the extracts. THE JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS, v. 161, 2020.
CONFORTIN, T. C.; et al. Oil yields, protein contents, and cost of manufacturing of oil obtained from different hybrids and sowing dates of canola. Journal of Environmental Chemical Engineering, Elsevier, n. 7, 2019.
CORTEZ, L. A. B.; LORA, E. S.; GÓMEZ, E. O. (Org.). Biomassa para energia. Campinas: Editora da Unicamp, 2014.
COUTO, R.; et al. Supercritical fluid extraction of lipids from spent coffee grounds. THE JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS, v. 51, p. 159-166, 2009.
GO, A. W.; et al. Extraction of lipids from post-hydrolysis spent coffee grounds for biodiesel production with hexane as solvent: Kinetic and equilibrium data. BIOMASS AND BIOENERGY, v. 140, 2020.
GOLDEMBERG, José. Biomassa e energia. Química Nova, Brasília, v. 32, n. 3, p. 582-587, 2009.
HEILE, Mebrahtu. Integrated volarization of spent coffee grounds to biofuels. BIOFUEL RESEARCH JOURNAL, v. 2, p. 65-69, 2014.
IGNACIO, A. H. S. Caracterização e análise físico-química do extrato de soja e extrato de café visando a formulação de uma bebida mista. 2017. 36 pages. Final term paper (Graduation in Food Technology) – Federal Technological University of Paraná, Londrina, 2017.
KAMIL, M.; et al. Environmental impacts of biodiesel production from waste spent coffee grounds and its implementation in a compression ignition engine. SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, v. 675, p. 13-30, 2019.
KANG, S. B.; et al. Characteristics of spent coffee ground as a fuel and combustion test in a small boiler (6.5 kW). RENEWABLE ENERGY, v. 113, p. 1208-1214, 2017.
KARMAKAR, Bisheswar; HALDER, Gopinath. Progress and future of biodiesel synthesis: Advancements in oil extraction and conversion technologies. ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, v. 182, p. 307-339, 2019.
KARMEE, Sanjib Kumar. A spent coffee grounds based biorefinery for the production of biofuels, biopolymers, antioxidants and biocomposites. WASTE MANAGEMENT, v. 72, p. 240-254, 2018.
KWON, Eilhann E.; YI, Haakrho; JEON, Young Jae. Sequential co-production of biodiesel and bioethanol with spent coffee grounds. BIORESOURCE TECHNOLOGY, v. 136, p. 475-480, 2013.
LÓPEZ-LINARES, Juan C.; et al. A biorefinery approach for the valorization of spent coffee grounds to produce antioxidant compounds and biobutanol. BIOMASS AND BIOENERGY, v. 147, 2021.
MELO, M. R.; et al. Supercritical fluid extraction of spent coffee grounds: Measurement ofextraction curves, oil characterization and economic analysis. THE JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS, v. 86, p. 150-159, 2014.
MENDOZA MARTINEZ, C. L.; et al. Evaluation of thermochemical routes for the valorization of solid coffee residues to produce biofuels: A Brazilian case. RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, v. 137, 2021.
VEDOVATTO, F.; et al. Production of biofuels from soybean straw and hull hydrolysates obtained by subcritical water hydrolysis. BIORESOURCE TECHNOLOGY, p. 124837, 2021.
ZABOT, G. L.; et al. Influence of the bed geometry on the kinetics of the extraction of clove bud oil with supercritical CO2. The Journal of Supercritical Fluids, v. 93, p. 56-66, 2014.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, sendo o trabalho simultaneamente licenciado sob a Creative Commons Attribution License o que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial nesta revista.
Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.