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TrabalhoAlexENAM2018

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UTILIZAÇÃO DA CASCA DA SEMENTE E DO REJEITO APÓS EXTRACAO DO
ÓLEO DA MORINGA OLEIFERA COMO FONTE ENERGÉTICA PARA PRODUÇÃO
DE FERRO GUSA EM SIDERÚRGICAS
Conference Paper · June 2021
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P&D GT 604-ANEEL/CEMIG View project
Alex Milton Albergaria Campos
Universidade Federal de Ouro Preto
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Paulo S Assis
Universidade Federal de Ouro Preto
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VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
18 a 21 de novembro de 2018 
Salvador-Bahia 
 
UTILIZAÇÃO DA CASCA DA SEMENTE E DO REJEITO 
APÓS EXTRACAO DO ÓLEO DA MORINGA OLEIFERA 
COMO FONTE ENERGÉTICA PARA PRODUÇÃO DE FERRO 
GUSA EM SIDERÚRGICAS 
 
 
Alex M. A. Campos
1
, Kátia M. Novack
1,2
 e Paulo S. Assis
1,3 
 
1
Universidade Federal de Ouro Preto, REDEMAT, Ouro Preto-MG 
2
Universidade Federal de Ouro Preto, Departamento de Química, Ouro Preto-MG 
3
Universidade Federal de Ouro Preto, Departamento de Engenharia Metalúrgica, Ouro Preto-
MG 
 
 
 
RESUMO – A Moringa oleifera é conhecida como árvore da vida por suas 
inúmeras aplicações na indústria farmacêutica e nutricional. O óleo extraído de 
sua semente possui propriedades que atendem estas indústrias e também à área de 
biocombustíveis. Ao se extrair esse óleo são gerados rejeitos como a casca da 
semente e a torta, que não possuem grande valor agregado. A indústria siderúrgica 
é conhecida como grande emissora de gases estufas, principalmente pelo consumo 
de carvão mineral. O processo de fabricação de ferro gusa, que é a principal 
matéria-prima de fabricação do aço, é o maior emissor de CO2 nas siderúrgicas o 
que leva empresas a buscar a substituição do carvão mineral por materiais mais 
sustentáveis. Com isto, este trabalho tem como objetivo caracterizar a casca da 
semente e a torta após extração do óleo da Moringa oleifera e avaliar seu uso na 
injeção de material pulverizado no alto-forno. Resultados iniciais mostram que 
estes materiais possuem boa taxa de combustão, altos voláteis e conteúdo de 
hidrogênio. Apesar de o teor de carbono e o poder calorífico serem menores que 
os do carvão mineral, é possível utilizar 40% da casca na injeção misturados ao 
carvão, reduzindo os custos e as emissões de CO2 no processo. 
 
INTRODUÇÃO 
A Moringa oleifera é uma árvore versátil, que se adapta bem a solos com baixa 
umidade e climas quentes, com inúmeras aplicações na indústria farmacêutica, cosmética, 
alimentícia e outras. Seu óleo tem grande potencial não apenas para a produção de cosméticos 
e medicamentos, mas também para a produção de biodiesel (OLIVEIRA,2012). A extração 
deste óleo gera resíduos como a casca da semente e a torta, gerada após a prensagem ou 
utilização de solventes para extração do óleo. 
Uma aplicação ainda pouco explorada para a árvore da vida é na geração de energia, no 
caso deste estudo para a produção de ferro gusa em siderúrgicas. Os resíduos obtidos a partir 
da extração do óleo têm grande potencial para gerar energia no processo de injeção de 
materiais pulverizados em alto-forno, substituindo parcialmente ou integralmente o carvão 
mineral comumente usado (VILASECA et al.,2014). 
 
 
VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
18 a 21 de novembro de 2018 
Salvador-Bahia 
 
O processo de injeção de materiais pulverizados no alto-forno é uma técnicaque se 
consolidou nas siderúrgicas em meados do século passado e hoje é conhecida mundialmente, 
sendo aplicada em mais de 500 altos-fornos em todo o mundo. Neste processo, o combustível 
é injetado no alto-forno pelas ventaneiras, localizadas na parte inferior do reator, fornecendo 
energia e gases redutores para o processo de obtenção de ferro gusa, que é a principal matéria-
prima para a produção de aço. A principal vantagem deste processo é reduzir o combustível 
sólido carregado no topo do forno como coque e carvão vegetal (SUOPAJÄRVI et al., 2013). 
A queima do carvão mineral em altos-fornos emite grande quantidade de CO2, que é um dos 
principais gases causadores do efeito estufa na atmosfera, fazendo com que as siderúrgicas 
busquem alternativas ao uso de combustíveis fosseis visando atingir metas ambientais. Existe 
hoje um consenso mundial para a redução das emissões desses gases poluentes o que leva as 
siderúrgicas a redobrarem os esforços para ajustar os seus processos operacionais ao 
comprometimento com acordos internacionais, como o protocolo de Kyoto do qual o Brasil 
faz parte (ASSIS et al., 2014). 
Assis (2014) evidenciou em estudos da taxa de combustão, utilizando um simulador de 
injeção de materiais pulverizados no alto-forno, que a substituição de 25% do carvão mineral 
por bagaço de cana pode trazer ganhos do ponto de vista ambiental, sem grandes alterações no 
processo. Em testes simulando taxas de injeção de 50, 100 e 150kg de material por tonelada 
de gusa foi concluído que era possível reduzir em 30% a produção de CO2 no alto-forno. 
Sendo assim, este trabalho vem com o propósito de caracterizar a casca da semente e o 
rejeito após a extração do óleo da Moringa oleifera, que podem ser considerados resíduos, 
para ser utilizada como combustível juntamente com o carvão mineral em altos-fornos. Serão 
apresentadas análises químicas e térmicas da casca da semente e do rejeito da moringa, as 
quais serão comparadas com as propriedades dos carvões minerais comumente utilizados no 
processo de injeção de material pulverizado no alto-forno. Finalmente, uma pequena análise 
das emissões de CO2 será mostrada. Será possível perceber que o uso dos rejeitos do 
processamento das sementes da moringa podem se tornar uma alternativa aos combustíveis 
fosseis no processo de injeção de materiais pulverizados em altos-fornos. 
 
PARTE EXPERIMENTAL 
Os materiais utilizados neste trabalho foram a casca (CT) e o rejeito após extração do 
óleo por solvente (RT) das sementes da Moringa oleifera, além do carvão mineral (CM), 
comumente utilizado na injeção em altos-fornos. A análise imediata para determinar a 
quantidade de cinzas, materiais voláteis, umidade e, por diferença, o carbono fixo foi 
realizada no Laboratório de Ensino de Química Analítica do Departamento de Química da 
Universidade Federal de Ouro Preto. Os testes foram realizados de acordo com a norma 
ASTM D3172 a D3175 para carvão mineral e ASTM D1102, E870 a E872 para biomassas. A 
análise química elementar foi realizada no INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) 
usando um equipamento Perkin Elmer que forneceu o conteúdo de carbono, hidrogênio, 
nitrogênio, enxofre e, por diferença, o conteúdo de oxigênio. O poder calorífico também foi 
realizado no INPE utilizando um calorímetro adiabático IKA C200. 
O teste de combustão para determinação da taxa de combustão foi realizado no 
Laboratório de Simulação de Injeção de Materiais Pulverizados da Universidade Federal de 
Ouro Preto. O teste foi feito com os materiais puros e também com mistura com carvão 
mineral. Como pode ser visto na Figura 1, o teste começa no simulador de injeção onde é 
 
 
VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
18 a 21 de novembro de 2018 
Salvador-Bahia 
 
possível simular as mesmas condições da zona de combustão do alto-forno, então os gases são 
coletados e analisados no equipamento ORSAT (CETESB,1990), onde por reação química é 
possível determinar a quantidade de CO, CO2 e O2 para o cálculo da taxa de combustão. 
 
 
Figura 1: Simulador de injeção de materiais pulverizados em altos-fornos e ORSAT. 
 
Para o cálculo das emissões de CO2, foi utilizada a equação 01 (RODRIGUES, 2016): 
ECO2 = (teor de carbono (kg) x 44) / 12 (01) 
As análises químicas, imediata e elementar, assim como o poder calorífico foram 
realizadas em triplicata. O teste de combustão foi realizado em duplicata, simulando taxas de 
injeção de 80, 100 e 150 kg de material injetado por tonelada de ferro gusa produzido no alto-
forno. 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Após os experimentos serem realizados, os resultados foram anotados e serão 
apresentados a seguir. 
A Tabela 1 mostra os resultados obtidos nos ensaios químicos, análise elementar e imediata, e 
do poder calorífico para o carvão mineral, a casca da semente e o rejeito da semente após 
extração do óleo da Moringa oleifera. É possível notar que a casca da semente e o rejeito após 
extração do óleo da moringa possuem menores teores de cinza, carbono e carbono fixo. Em 
contraste, o conteúdo de voláteis, hidrogênio e oxigênio são maiores. O poder calorífico do 
carvão mineral também é maior que a casca da semente da moringa. 
Um fato importante é a grande quantidade de material volátil na casca e no rejeito, mais que o 
dobro do conteúdo de carvão mineral. Materiais com alto teor de voláteis apresentam maior 
combustibilidade (BARBIERI et al., 2016). Este tipo de material, alto volátil, é desejado no 
alto-forno para altas taxas de injeção, pois o curto tempo de permanência destes materiais na 
zona de combustão do reator. No entanto, um alto teor de voláteis pode também aumentar o 
volume de gases gerados, aumentando a instabilidade da carga, degradação prematura do 
coque e aumento da pressão região das ventaneiras. Mesmo assim, um alto teor de voláteis 
significa maior teor de hidrogênio em sua composição, o que contribui para a redução do 
minério de ferro. A presença de maiores quantidades de hidrogênio pode ser benéfica para o 
processo, uma vez que pode atuar como um gerador de calor. O hidrogênio reduz o minério 
de ferro de maneira menos endotérmica, ou seja, requer menos energia para ocorrer a reação 
 
 
VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
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de redução. Com isso, é possível operar o alto forno com uma temperatura de chama menor 
do que quando se utilizam materiais com menor teor de hidrogênio. 
 
Tabela 1: Propriedades da casca e do rejeito após extração do óleo da Moringa oleifera em 
comparação com o carvão mineral. 
Propriedades Carvão Mineral (CM) 
Casca da Semente 
(CT) 
Rejeito Após 
Extração do Óleo 
(RT) 
% Cinza 13,45 1,99 2,36 
%Voláteis 24,13 76,60 76,29 
% Carbono Fixo 62,41 21,04 19,70 
%Carbono 80,24 48,84 42,66 
%Hidrogênio 3,8 6,27 6,58 
%Nitrogênio 1,54 0,93 9,15 
%Oxigênio 14,42 43,96 39,00 
%Enxofre 0,88 0,83 3,35 
Poder Calorfico 
(J/g) 
31396,00 20337,00 18922,00 
 
Outro fato importante é o teor de cinzas e enxofre. A quantidade de cinzas deve ser inferior a 
10% para não aumentar a quantidade de escória e consequente perda de produtividade. O 
enxofre contribui da mesma forma e também contribui para a mudança de basicidade da 
escória. Além disso, altos teores de enxofre requerem maior gasto com processos 
subsequentes de dessulfuração, uma vez que o enxofre é extremamente prejudicial às 
propriedades mecânicas do aço. O teor de enxofre da casca da semente apresentou valores 
dentro dos requisitos do alto forno (menor que 1%), porém o teor de enxofre do rejeito da 
semente após extração do óleo apresentou valores muito acima do limite, o que praticamente 
inviabiliza o seu uso como material para injeção em altos-fornos. A Figura 2 mostra os 
resultados obtidos no teste de simulação de injeção para as taxas de injeção de 80,100 e 150 
kg de material por toneladade ferro gusa produzido. 
A casca da semente da moringa foi, dentre os materiais puros, o que apresentou melhor taxa 
de combustão. As biomassas apresentam maiores teores de voláteis, o que favorece a taxa de 
combustão. Além disso, as biomassas possuem uma maior área superficial especifica, ou seja, 
é um material mais poroso que o carvão mineral justificando assim a maior taxa de 
combustão. Outros fatores como o teor de cinzas e a relação de oxigênio/carbono na zona de 
combustão, também podem influenciar na taxa de combustão. 
 
 
 
 
 
VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
18 a 21 de novembro de 2018 
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Figura 2: Taxa de combustão de todos os materiais testados. 
 
Curiosamente, a amostra contendo 40% de casca da semente da moringa e 60% de carvão 
mineral mostrou a maior taxa de combustão. Pode-se dizer que este fato ocorre devido a 
combinação de dois fatores: alto poder calorífico do carvão mineral e alto teor de voláteis da 
casca da moringa. Assim, pode-se inferir que existe uma interação entre pirólise e combustão 
de materiais voláteis de ambos os materiais. Outro ponto que auxilia essa mistura a possuir 
melhor taxa de combustão está no fato que a média ponderada do material volátil da casca da 
semente e do carvão mineral está entre 20% e 40%, que é o desejado pelas usinas 
siderúrgicas. 
Ambientalmente, o uso parcial da casca da semente da moringa pode contribuir 
significativamente para a redução das emissões de CO2 no alto-forno, responsável por 70% 
das emissões deste gás em uma siderúrgica (ORTH et al.,2007). 
Considerando que todo CO2 liberado na queima da casca da semente no alto-forno é 
consumido durante o crescimento da Moringa oleifera pelo processo de fotossíntese e que 
uma empresa que produz 10 mil toneladas de ferro gusa por dia injeta 150 kg de carvão 
mineral por tonelada gusa, pode-se dizer que 4400 toneladas de CO2 são emitidas no processo 
de injeção de materiais pulverizados no final do dia. Substituindo 40% desse carvão mineral 
pela casca da semente da moringa, a emissão diária de CO2 seria de 1320 toneladas. Este 
resultado representa uma redução de 30% nas emissões de CO2 no processo de injeção de 
materiais pulverizados no alto-forno. 
 
 
 
60,0 
65,0 
70,0 
75,0 
80,0 
85,0 
90,0 
95,0 
100,0 
80 kg/ ton 100 kg/ton 150 kg/ton 
T
a
x
a
 d
e 
C
o
m
b
u
st
ã
o
 (
%
) 
Taxa de Injeção (kg/ t de gusa) 
CM 
CT 
RT 
20%CT+80%CM 
30%CT+70%CM 
40%CT+60%CM 
30%RT+70%CM 
20%RT+80%CM 
40%RT+60%CM 
 
 
VII ENCONTRO NACIONAL DE MORINGA 
18 a 21 de novembro de 2018 
Salvador-Bahia 
 
CONCLUSÃO 
• A casca e o rejeito após extração do óleo da semente da Moringa oleifera têm teores 
de carbono, nitrogênio, enxofre, cinza e carbono fixo mais baixo do que os carvões minerais 
comumente usados no processo de injeção em altos-fornos; 
• O poder calorífico da casca e do rejeito após extração do óleo da semente da Moringa 
oleifera também é menor que o carvão; 
• Nos rejeitos da moringa, o conteúdo de materiais voláteis, hidrogênio e oxigênio são 
maiores que o carvão; 
• A taxa de combustão da casca da semente da moringa é melhor que a do carvão 
mineral, mas os melhores resultados foram obtidos em misturas contendo 40% de casca e 
60% de carvão mineral; 
• O alto teor de enxofre inviabiliza o uso em altos-fornos do rejeito da semente após 
extração do óleo por solvente; 
• A casca da semente da moringa pode substituir parcialmente o carvão na injeção de 
materiais pulverizados no alto-forno, reduzindo as emissões de CO2 em 30% neste processo. 
 
REFERÊNCIAS 
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Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP, Minas Gerais 133p. (Tese de Doutorado) 
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Moringa oleifera lam”, HOLOS, v.1, pp.49-61. 
VILASECA M., GRIMAU V., BOUZAN C. (2014) “Valorization of waste obtained from oil 
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Sustainable Energy Reviews, v. 25, pp. 511-528. 
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o
 
Congresso Luso Brasileiro para o Planejamento Urbano, Integrado e Sustentável, 
Maceió-AL. 
BARBIERI, C., ÓSORIO, E., VILELA, A. (2016) “Combustibility and reactivity of coal 
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