Dissertação versão final

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS 
ESCOLA DE AGRONOMIA 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONEGÓCIO 
 
 
 
 
VIABILIDADE TÉCNICA DO SORGO BIOMASSA PARA A PRODUÇÃO DE 
BRIQUETES 
 
 
 
 
 
CARLA MARTINS TANNÚS 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA – GO 
2019 
CARLA MARTINS TANNÚS 
 
 
 
VIABILIDADE TÉCNICA DO SORGO BIOMASSA PARA A PRODUÇÃO DE 
BRIQUETES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de 
Pós-Graduação em Agronegócio, nível 
Mestrado, da Escola de Agronomia da 
Universidade Federal de Goiás, como 
requisito parcial para obtenção do título de 
Mestre em Agronegócio. 
 
Orientador: Prof. Dr. Carlos Roberto Sette 
Jr 
 
 
 
 
 
 
GOIÂNIA – GO 
2019 
 
 
 
RESUMO 
 
O aumento populacional e o crescente desenvolvimento econômico e tecnológico têm 
demandado cada vez mais o uso de energia nas suas diferentes formas e a busca por fontes de 
energias renováveis tem sido o foco de diversos países, incluindo o Brasil. Nesse sentido, a 
biomassa vegetal tem sido amplamente utilizada para a geração de bioenergia, incluindo o sorgo 
que tem sido objeto de pesquisa por apresentar alta produtividade de biomassa em campo em 
um curto espaço de tempo e sua forma in natura é uma opção nas usinas sucroenergéticas 
durante a entressafra. A utilização da biomassa in natura tem uma série de desvantagens e a sua 
densificação, através da produção de briquetes, melhora as suas características energéticas e 
físico-mecânicas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a biomassa in natura e briquetes de 
dois híbridos de sorgo biomassa, o comercialmente utilizado BRS 716 e o CMSXS 7016 ainda 
em fase de teste. O cultivo dos dois híbridos foi realizado na estação experimental da Embrapa 
Milho e Sorgo, localizada no município de Sete Lagoas, em Minas Gerais, na safra 2016/2017, 
com manejos culturais convencionais para o sorgo. A colheita dos colmos foi feita manualmente 
e a biomassa foi triturada e moída para a sua caracterização in natura, produção e caracterização 
dos briquetes. Os valores encontrados para os dois híbridos de sorgo biomassa são bastantes 
satisfatórios comparados aos valores encontrados na literatura para as espécies florestais e 
agrícolas que são normalmente utilizadas para fins energéticos, à exceção do teor de cinzas que 
é comum para culturas agrícolas, mas muito elevado quando comparado com as espécies 
florestais, inviabilizando a comercialização de briquetes nos mercados europeus. A biomassa 
in natura do híbrido CMSXS 7016 apresenta características similares ao híbrido comercial BRS 
716, podendo ser utilizado comercialmente. O sorgo biomassa é uma alternativa viável para a 
produção de energia, pois pode ser cultivado em lugares onde há pastagens degradadas, não 
competindo com o uso da terra para a produção de alimentos. Os briquetes dos híbridos de 
sorgo biomassa são tecnicamente viáveis para a geração de energia, com características 
energéticas e físico-mecânicas superiores a biomassa in natura, com densidade aparente e 
energética cerca de 7-8 vezes maiores. 
 
Palavras chave: sustentabilidade, bioenergia, biomassa in natura, biomassa compactada, 
Sorghum bicolor 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Population growth and increasing economic and technological development have increasingly 
demanded the use of energy in their different forms and the search for renewable energy sources 
has been the focus of several countries, including Brazil. In this sense, plant biomass has been 
widely used for the generation of bioenergy, including sorghum that has been the object of 
research because it presents high productivity of biomass in the field in a short time and its in 
natura form is an option in the sugar-energy industry during the between harvests for the 
generation of energy. The use of in natura biomass has a number of disadvantages and its 
densification, through the production of briquettes, improves its energetic and physico-
mechanical characteristics. The aim of this study was to characterize the in natura biomass and 
briquettes of two hybrids of biomass sorghum, the commercially used BRS 716 and the CMSXS 
7016 still in the test phase. The two hybrids were cultivated at the experimental station of 
Embrapa Milho e Sorgo, located in the municipality of Sete Lagoas, Minas Gerais, in the 
2016/2017 harvest, with conventional crop management for sorghum. The harvests of stems 
were manually and the biomass was crushed and ground for its in natura characterization, 
production and characterization of the briquettes. The values found for the two biomass 
sorghum hybrids are quite satisfactory compared to the values found in the literature for the 
forest and agricultural species that are normally used for energy purposes, except for the ash 
content that is common for agricultural crops, but very high when compared to the forest 
species, making it impossible to commercialize briquettes in European markets. The in natura 
biomass of the hybrid CMSXS 7016 presents characteristics similar to the commercial hybrid 
BRS 716, and can be used commercially. Sorghum biomass is a viable alternative for energy 
production, because it can be grown in places where there are degraded pastures, not competing 
with land use for food production. The briquettes of biomass sorghum hybrids are technically 
feasible for the generation of energy, with energetic and physico-mechanical characteristics 
superior to in natura biomass, with apparent density and energetic about 7-8 times greater. 
 
Keywords: sustainability, bioenergy, in natura biomass, compacted biomass, Sorghum bicolor 
 
 
 
 
 
 
Agradecimentos 
 
Agradeço primeiramente a Deus, pelo dom da vida e por me capacitar. 
À toda a minha família, em especial, ao meu filho Lucas e aos meus pais Jane e Eduardo, pela 
compreensão, pelo apoio e por me incentivarem sempre a me tornar uma pessoa melhor. 
À minha tia Ana Amélia e sua família, pelo amparo e carinho. 
Ao meu orientador Dr Carlos Sette, por compartilhar seu grande conhecimento, seu amor pela 
profissão, pela paciência, apoio e por não me deixar desistir. 
À banca de qualificação, professores Dra Sybelle Barreira e Dr Mateus Chagas, pela 
contribuição com a evolução deste trabalho de pesquisa. 
Ao PPAGRO – UFG, pela oportunidade de adquirir mais conhecimento e desenvolver este 
trabalho. 
Aos professores, funcionários e colegas do PPAGRO, por todos momentos de aprendizado, 
compreensão e amparo uns aos outros. 
Aos colegas do LQMBio, em especial ao Max, pela disposição de sempre ajudar e ensinar. À 
Thammi, com quem sempre pude contar e ao Pedro, que se tornou um grande irmão. 
À Embrapa, em especial ao Dr Alcido, à Dra Luiza Tavares e ao Dr Rafael Parrela, pela 
disposição e por fornecer todo material necessário ao desenvolvimento desta pesquisa. 
E a todos os meus amigos, inclusive às “meninas do vôlei”, que de alguma forma contribuíram 
para que eu concluísse mais essa etapa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 9 
2 OBJETIVOS ................................................................................................................ 11 
2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 11 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 11 
3 REFERENCIAL TEÓRICO ......................................................................................... 12 
3.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS E CONFERÊNCIAS DAS NAÇÕES UNIDAS 
PARA O MEIO AMBIENTE ....................................................................................... 12 
3.2 MATRIZ ENERGÉTICA E FONTES RENOVÁVEIS ..................................... 16 
3.2.1 Matriz elétrica no Brasil ..............................................................................19 
3.3 BIOENERGIA E BIOMASSA ......................................................................... 21 
3.4 CARACTERÍSTICAS E POTENCIAL ENERGÉTICO DE HÍBRIDOS DE 
SORGO BIOMASSA ................................................................................................... 23 
3.5 CARACTERÍSTICAS DA BIOMASSA PARA APLICAÇÕES ENERGÉTICAS
 25 
3.5.1 Densidade a granel e densidade energética .................................................. 25 
3.5.2 Poder calorífico ........................................................................................... 26 
3.5.3 Química imediata ........................................................................................ 27 
3.6 BRIQUETES: CARACTERÍSTICAS, PRODUÇÃO E NORMAS DE 
COMERCIALIZAÇÃO ............................................................................................... 28 
4 MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................... 31 
4.1 CARACTERÍZAÇÃO DO LOCAL, EXPERIMENTO E DOS HÍBRIDOS DE 
SORGO BIOMASSA ................................................................................................... 31 
4.2 CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA IN NATURA, PRODUÇÃO E 
CARACTERIZAÇÃO DOS BRIQUETS ..................................................................... 31 
4.2.1 Caracterização da biomassa in natura .......................................................... 33 
4.2.1.1 Materiais voláteis ................................................................................... 33 
4.2.1.2 Teor de cinzas ........................................................................................ 34 
4.2.1.3 Teor de carbono fixo .............................................................................. 35 
4.2.1.4 Densidade a granel ................................................................................. 35 
4.2.1.5 Poder calorífico ...................................................................................... 36 
4.2.1.5.1 Poder calorífico superior .................................................................. 36 
4.2.1.5.2 Poder calorífico útil ......................................................................... 36 
4.2.1.6 Densidade energética .............................................................................. 37 
4.2.2 PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS BRIQUETES ........................ 37 
4.2.2.1 Densidade aparente ................................................................................. 38 
 
 
 
4.2.2.2 Densidade energética do briquete ........................................................... 39 
4.2.2.3 Durabilidade ........................................................................................... 39 
4.2.2.4 Expansão volumétrica............................................................................. 39 
4.2.2.5 Classificação dos briquetes segundo norma de qualidade ........................ 40 
4.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA ............................................................................... 40 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 41 
5.1 CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA IN NATURA ...................................... 41 
5.2 CARACTERIZAÇÃO ENÉRGÉTICA E FISICO-MECÂNICA DOS 
BRIQUETES ............................................................................................................... 45 
6 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 50 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 51 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1. Análise química imediata da biomassa in natura dos híbridos de sorgo biomassa . 41 
Tabela 2. Poder calorífico superior, útil, densidade a granel e energética da biomassa in natura 
dos híbridos de sorgo biomassa. ........................................................................................... 43 
Tabela 3. Características energéticas e físico-mecânicas dos briquetes dos híbridos de sorgo 
biomassa. ............................................................................................................................. 45 
Tabela 4. Parâmetros de qualidade dos briquetes de híbridos de sorgo biomassa de acordo com 
a norma internacional DIN ISO 17225-3 (2016). .................................................................. 47 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1. Concentração de CO2 em partes por milhão (ppm) ao longo do tempo. .................. 13 
Figura 2. Difernça de temperatura anual em relação à média do século 20, em °F. ............... 14 
Figura 3. Média anual da anomalia de temperatura, com referência a 1951-1980. ................. 14 
Figura 4. Repartição da oferta de energia no Brasil para o ano de 2017. ............................... 18 
Figura 5. Principais etapas para a produção de briquetes. ..................................................... 29 
Figura 6. Processos para a caracterização da biomassa in natura e dos briquetes. ................. 32 
Figura 7. Forno mufla com os cadinhos de porcelana. .......................................................... 34 
Figura 8. Briquetadeira de laboratório (A) e briquete de sorgo biomassa (B). ....................... 38 
Figura 9. Distribuição de pastagens na região Centro-oeste. ................................................. 49 
Figura 10. Porcentagem de pastagens degradadas na região Centro-oeste. ............................ 49 
 
 
9 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O aumento populacional e o desenvolvimento econômico e tecnológico têm demandado 
cada vez mais o uso de energia (PENG et al., 2013). Ao longo do tempo, o consumo de energia 
começou a crescer e outras fontes, além da lenha das florestas que tradicionalmente foi utilizada 
em sociedades primitivas, tornaram-se necessárias, principalmente após a Revolução Industrial, 
no século 18. Desde então, os combustíveis fósseis, carvão mineral, petróleo e gás natural tem 
sido utilizados em grande escala, promovendo emissões de Gases de Efeito Estufa (GEEs) e 
contribuindo para o aumento da sua concentração na atmosfera e consequentemente com as 
mudanças climáticas globais (GOLDEMBERG e LUCON, 2007). 
Diversos países têm demonstrado preocupação com as mudanças que vem ocorrendo no 
clima ao longo dos anos, tendo sido realizadas várias conferências das Nações Unidas para 
discutir o assunto. No ano de 2015, durante a 21ª Conferência (COP21), os países membros da 
Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança do Clima (UNFCCC) firmaram um 
compromisso com o intuito de atenuar os efeitos do desenvolvimento econômico da sociedade 
sobre o clima, no qual o Brasil se comprometeu a reduzir as emissões de GEEs até 2025 em 
37% dos valores observados em 2005 (BRASIL, 2016). 
Para alcançar as metas estabelecidas de mitigação das mudanças climáticas e garantir o 
fornecimento de energia, a busca por fontes renováveis tem se tornado cada vez mais necessária 
e frequente (ELOY et al., 2014; NUNES et al., 2017). É crescente o surgimento de novas 
tecnologias para a produção de energia renovável, o que tem estimulado o interesse por parte 
dos formuladores de políticas públicas, investidores do setor energético e dos pesquisadores, 
que têm comprovado a eficiência do uso deste tipo de energia, tais como as provenientes do 
sol, do vento e da biomassa (KIM et al., 2014; DOGAN e INGLESI-LOTZ, 2017; SAMPAIO 
e GONZÁLEZ et al., 2017; BOSCH et al., 2018). 
A participação de fontes renováveis na matriz energética brasileira está entre as mais 
elevadas do mundo, com destaque para a biomassa que contribuiu, no ano de 2017, com 17,4% 
de toda a produção energética do país (Empresa de Pesquisa Energética, 2018), demonstrando 
a importância dessa fonte como um recurso para atender às exigências da redução do uso de 
combustíveis fósseise das emissões de GEEs (CHEN, et al., 2015). 
Diversas culturas agrícolas e seus resíduos tem sido pesquisadas e utilizadas na 
produção de energia, tais como o milho (LI et al., 2018), o capim elefante (GRASEL et al., 
10 
 
 
2017), a casca de arroz (DA SILVA e DA SILVA, 2016), a palha da cana-de-açúcar (SANTOS 
et al., 2014) e resíduos da cafeicultura (FARIA et al., 2016). A cana-de-açúcar tem se destacado 
pela produção de etanol e também pela cogeração de energia elétrica, contribuindo com a 
diversificação da matriz elétrica brasileira (DE SOUZA DIAS et al., 2015; ARSHAD e 
AHMED, 2016; DA SILVA et al., 2016). 
Dentre as culturas agrícolas com grande potencial para aplicações energéticas, destaca-
se o sorgo biomassa [Sorghum bicolor (L.) Moench], que é uma gramínea, assim como a cana-
de-açúcar, e que tem sido queimado diretamente em caldeiras em usinas sucroenergéticas, 
durante as entressafras. (DE MIRANDA e MAY, 2016; MEKI et al., 2017). Diversas 
características fazem desta espécie uma excelente cultura a ser aplicada energeticamente, entre 
elas apontam-se a sua versatilidade, rusticidade, ciclo curto (CARRILLO et al., 2014; DE 
MIRANDA e MAY, 2016) e alta produtividade, podendo atingir 150 t.ha-1 de massa fresca 
(MAY et al., 2013). 
A biomassa vegetal pode ser queimada diretamente em caldeiras, transformada em gás 
ou combustíveis líquidos através de uma variedade de métodos, ou ainda ser densificada, por 
meio de processos de briquetagem e peletização, que utilizam altas temperaturas e pressão, 
produzindo assim um material cilíndrico, com menor volume, que apresenta maior 
concentração de energia e maior uniformidade na combustão (DIAS et al., 2012). Ademais, a 
compactação diminui a umidade e, consequentemente, reduz a liberação de fumaça, produz 
materiais mais uniformes, o que permite o aumento da vida útil, da disponibilidade durante o 
ano todo e ainda facilita o transporte e o armazenamento (QUIRINO et al., 2012; CHEN et al., 
2015; SETTE JÚNIOR et al., 2016; BAJWA et al., 2018). 
Existem poucas informações na literatura sobre a utilização do sorgo biomassa para a 
produção de energia na forma de material densificado, sendo assim trabalhos científicos 
precisam ser desenvolvidos para avaliar a viabilidade técnica, através da caracterização da 
biomassa e seus produtos para fins energéticos, visando a sua consolidação como cultura 
energética. 
 
 
 
11 
 
 
2 OBJETIVOS 
 
 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
Determinar a viabilidade técnica de híbridos de sorgo biomassa para fins energéticos na 
forma de briquetes. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
(i) Caracterização da biomassa in natura e densificada para fins energéticos. 
(ii) Qualificação dos briquetes de sorgo biomassa para comercialização de acordo 
com a norma internacional DIN ISO 17225-3 (2016). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
 
3 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
 
3.1 MUDANÇAS CLIMÁTICAS E CONFERÊNCIAS DAS NAÇÕES UNIDAS 
PARA O MEIO AMBIENTE 
 
O efeito estufa é um processo natural de aquecimento do Planeta Terra, em que a 
radiação solar atravessa a atmosfera e é em parte refletida e volta ao espaço, outra parte é 
absorvida, aquecendo a superfície, cujo calor é retido pela superfície e pela atmosfera devido à 
presença dos Gases do Efeito Estufa (GEEs). Sem esse fenômeno a temperatura média da 
superfície terrestre cairia para aproximadamente -18 a -21°C (MOLION, 2008; LACIS et al., 
2010). Dentre os diversos tipos de GEEs destacam-se o dióxido de carbono (CO2), metano 
(CH4), óxido nitroso (N2O), hidrofluorcarbonos (HFCs), perfluorcarbonos (PFCs) e 
sulfohexafloreto (SF6) (SOARES; HIGUCHI, 2006). 
MacKay (2008) retrata a evolução histórica da concentração de dióxido de carbono 
(CO2) na atmosfera, mostrando um aumento significativo a partir da Revolução Industrial que 
era em torno de 280 ppm quando se intensificou a queima do carvão, o consumo de petróleo e 
o crescimento populacional, e na primeira década do século XXI já se aproximava de 400 ppm, 
conforme ilustrado na Figura 1. De acordo com dados da Scripps Institution of Oceanography 
(2019) a concentração atual de dióxido de carbono na atmosfera atualmente está em torno de 
409 ppm. 
A elevação da concentração dos GEEs, especialmente do CO2, tem contribuído com as 
mudanças climáticas globais. Mudanças climáticas correspondem a qualquer alteração do clima 
ao longo do tempo, que pode ocorrer devido a ação natural, como por exemplo através das 
atividades vulcânicas, ou ação antrópica, e pode ser acelerada pelo aumento da emissão de 
GEEs (IPCC, 2007; NOBRE 2010) liberados pela queima de combustíveis fósseis, mudanças 
de uso da terra, atividades agropecuárias, produção de cimento, queimadas entre outras (IPCC, 
2014). 
 
13 
 
 
 
Figura 1. Concentração de CO2 em partes por milhão (ppm) ao longo do tempo. 
Fonte: MacKay, 2008. 
 
Segundo Borrego et al. (2010), a elevação da temperatura média do Planeta Terra pode 
estar diretamente relacionada ao crescimento das emissões de GEEs, principalmente ao CO2. 
Isso porque o aumento da concentração desses gases na atmosfera potencializa o efeito estufa, 
devido a uma maior quantidade de energia absorvida pelos GEEs e maior quantidade de energia 
que atinge a superfície terrestre. 
De acordo com a NOAA (2017), o ano de 2016 foi o ano mais quente desde quando se 
iniciou a análise em 1880. A temperatura média do Planeta Terra foi 0,94°C acima da média do 
século 20, que serve como referência para as análises, como pode ser observado na Figura 2. 
Além disso, a Figura 3 demonstra o aumento de temperatura (anomalias) em relação ao tempo 
de referência no planeta, com destaque para a região do oceano Ártico que teve um aumento de 
mais de 4°C, e no Brasil, nas regiões norte e nordeste, onde observa-se os maiores aumentos, 
entre 2,2 a 3,3°C. 
14 
 
 
 
Figura 2. Difernça de temperatura anual em relação à média do século 20, em °F. 
Fonte: NOAA, 2017. 
 
 
Figura 3. Média anual da anomalia de temperatura, com referência a 1951-1980. 
Fonte: NOAA, 2017. 
15 
 
 
Diante do cenário das mudanças climáticas globais, que vem ocorrendo ao longo dos 
séculos, o Brasil pode apresentar vulnerabilidade socioeconômica e ambiental e nesse sentido 
torna-se cada vez mais necessário pesquisas científicas que busquem analisar e reduzir seu 
impacto em diversos setores, principalmente na agricultura, energias renováveis, recursos 
hídricos entre outros (NOBRE, 2010). 
A percepção da sociedade sobre a existência de limites ambientais para o 
desenvolvimento econômico, aliado ao aumento da concentração de GEEs na atmosfera, 
especialmente do CO2, as alterações climáticas como variações de temperatura e níveis de 
precipitação, culminaram na primeira Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente 
Humano, realizada em Estocolmo, na Suécia, em 1972 tendo como objetivo discutir e 
conscientizar a população a respeito da degradação ambiental que o planeta vinha sofrendo 
(ONU, 1972). Este encontro resultou na elaboração da Declaração sobre o Ambiente Humano 
ou Declaração de Estocolmo que trata dos 26 princípios que cada nação poderia seguir para 
preservar e melhorar o meio ambiente (ONU, 1972). 
Duas décadas mais tarde, em 1992, o Brasil, na cidade do Rio de Janeiro, abrigou a 
Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e Desenvolvimento, também conhecida 
como Eco-92 ou Rio-92 da qual originou-se a Agenda 21 que estabeleceu o compromisso, entre 
as nações participantes, de refletir como cada parte da sociedade - instituições de ensino e 
pesquisa, governos, organizações não-governamentais, instituições privadas ou a própria 
população civil - poderiam colaborar na busca de soluções para os problemas socioambientais 
em nível local, nacional e mundial buscando o desenvolvimento sustentável (MARTINS et al., 
2015). Segundo o Relatório Brundtland, documento intituladoNosso Futuro Comum, publicado 
em 1987, desenvolvimento sustentável é definido como: 
 
“O desenvolvimento que satisfaz as necessidades presentes, sem comprometer a 
capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades.” 
 
Outra importante conferência organizada pela ONU foi a Rio +10 ou Cúpula Mundial 
sobre o Desenvolvimento Sustentável, realizada em Joanesburgo na África do Sul, em 2002, 
cujo objetivo foi avaliar o balanço do progresso dos países envolvidos e discutir sobre o que já 
havia sido feito e reestabelecer novos compromissos ambientais e qualidade de vida 
(UMPIÉRRE e DOS SANTOS, 2015). 
16 
 
 
Em 2012, o Rio de Janeiro voltou a sediar mais uma relevante conferência organizada 
pela ONU, a Rio +20 cujo propósito foi renovar o compromisso político dos países e a estrutura 
institucional com o desenvolvimento sustentável, avaliar o progresso feito até então, além de 
discutir sobre a economia verde e a erradicação da pobreza (UNCSD, 2012). 
Já no ano de 2015, durante a 21ª Conferência das Partes (COP21) os 195 países membros 
da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança do Clima (UNFCCC) adotaram um 
novo compromisso global – o chamado Acordo de Paris – visando a redução das mudanças 
climáticas, com medidas que intensifiquem a diminuição das emissões de GEEs. 
Em setembro de 2016, após a aprovação pelo Congresso Nacional, o Brasil concluiu o 
processo de ratificação do Acordo de Paris, a sua pretendida Contribuição Nacionalmente 
Determinada (intended Nationally Determined Contribution – iNDC), hoje nomeada apenas de 
NDC, que passou a ser uma convenção oficial e não mais uma pretensão, em que se compromete 
a reduzir as emissões de GEEs, incluindo CO2, CH4, N2O, perfluorcarbonos, 
hidrofluorcarbonos e SF6, em todo o território nacional, em 37% abaixo dos níveis observados 
em 2005, até o ano de 2025, e posteriormente reduzir as emissões de GEEs em 43% abaixo dos 
níveis de 2005, até o ano de 2030. 
Para alcançar as metas estabelecidas, o país anunciou o aumento de 18% da participação 
de bioenergia sustentável na matriz energética até 2030; restaurar e reflorestar cerca de 12 
milhões de hectares de florestas; elevar a participação estimada de 45% de energias renováveis 
na composição da matriz energética em 2030, incluindo a expansão da produção de energia 
elétrica para ao menos 23% até 2030, com incentivo a participação de energia produzida a partir 
das fontes eólica, biomassa e solar (BRASIL, 2016). 
 
3.2 MATRIZ ENERGÉTICA E FONTES RENOVÁVEIS 
 
Matriz energética é a soma de todos os processos produtivos utilizados para a geração 
de energia em um país, na qual, estão inseridos a matéria-prima ou fonte, o método de 
transformação desta e a utilização final da energia (MARCOCCIA, 2007). 
Vários critérios devem ser considerados para a escolha das fontes de energia que irão 
compor a matriz energética do pais, tais como: o custo (verificar a viabilidade para a obtenção 
ou para a produção de energia com as condições econômicas da população); a disponibilidade 
(diversificar os tipos e as preferência por fontes locais de aquisição para maior segurança 
17 
 
 
comercial e independência); a qualidade (as características das fontes energéticas devem 
atender aos índices de qualidade necessários para uso nos equipamentos disponíveis); as 
questões socioambientais (o potencial de impacto não deve exceder os limites aceitáveis) etc. 
(DA SILVA, Carlos, et al., 2017). 
 As fontes de energia de um pais podem ser dividas em: 
- renováveis, que são aquelas em que a reposição pela natureza é bem mais rápida do 
que o seu uso, como por exemplo as águas dos rios e mares, o sol, os ventos, biomassa advinda 
de cultivos de cana-de açúcar, de florestas, resíduos animais, humanos e industriais, entre outros 
(DA SILVA, José, et al., 2017), através das quais pode-se produzir energia elétrica, mecânica 
e térmica. 
- não renováveis ou convencionais, que demoram milhares de anos para serem 
produzidas e podem se esgotar mais rapidamente, como por exemplo os combustíveis fósseis 
como o petróleo, o carvão mineral, o gás natural e os combustíveis radioativos (urânio, tório, 
plutônio) (DA SILVA, José, et al., 2017). 
A produção mundial de energia é bastante dependente das fontes não-renováveis. 
Segundo o MME (2017), em 2016 a fonte mais utilizada em todo o mundo foi o petróleo com 
32,1%, em seguida o carvão mineral com 27,5% e o gás natural com 21,8%, sendo as fontes 
renováveis responsáveis por apenas 19,3% (REN21, 17), que obteve um aumento de 9% em 
relação ao ano anterior. 
Atualmente a matriz energética brasileira é composta principalmente por fontes como o 
petróleo e derivados, biomassa da cana-de-açúcar, gás natural, hidráulica, lenha e carvão 
vegetal, entre outras, na proporção demonstrada na Figura 4 (BEN, 2018). No ano de 2015, o 
Brasil apresentou um crescimento no uso de energias renováveis devido à diminuição da 
utilização de derivados de petróleo e o aumento do uso de fontes renováveis, como a biomassa 
vegetal para a geração de energia elétrica (BEN, 2016). 
 
 
18 
 
 
 
Figura 4. Repartição da oferta de energia no Brasil para o ano de 2017. 
Fonte: BEN, 2018. 
 
Apesar do Brasil ser um dos países que mais utiliza energia produzida a partir de fontes 
renováveis (FONTOURA et al., 2015), 57,1 % de sua matriz advém de fontes não-renováveis. 
O petróleo (e derivados) e o gás natural correspondem a quase 25% de toda a produção 
energética. Por outro lado, a biomassa vem ganhando cada vez mais espaço na produção 
brasileira com destaque para a cana-de açúcar e espécies florestais que juntas são responsáveis 
por 25,4% da produção nacional (BEN, 2018). Segundo IEA (2018), melhorias na eficiência 
energética no Brasil a partir de 2000 economizaram 4% nas importações de carvão e gás e 
evitaram mais de 15 Mt CO₂-eq de emissões adicionais, isso devido ao fato do país utilizar 
hidrelétricas e biocombustíveis. 
Do ponto de vista ambiental e de segurança energética, a matriz energética deve ser a 
mais diversificada e mais limpa possível, sendo assim, o desenvolvimento de políticas públicas 
que visam incentivar a produção e uso de fontes renováveis (como biomassa, hidráulica, solar, 
eólica) conduzirá a uma diversificação das matrizes energéticas em todo o mundo, inclusive no 
Brasil, resultando em fontes menos poluentes a partir de tecnologias mais eficientes (CAMPOS, 
2016). 
O rápido crescimento populacional e econômico em todo o mundo tem exigido uma 
maior demanda energética, reduzindo assim a oferta de derivados do petróleo, motivando a 
36,2%
17,4%
12,9%
11,9%
8,0%
5,8%
5,6% 1,4% 0,6%
Petróleo e derivados Biomassa da cana-de-açúcar
Gás natural Hidráulica
Lenha e carvão vegetal Lixívia e outras fontes renováveis
Carvão mineral Urânio
Outras não renováveis
19 
 
 
busca por novas fontes (VIEIRA et al., 2014). Nas últimas três décadas, alterou-se 
consideravelmente a participação dos diferentes recursos energéticos primários no atendimento 
da demanda por energia mundial, incluindo as fontes renováveis, que têm estabelecido lugar na 
matriz energética, garantindo um aumento em sua expansão (RENEWABLY EMPLOYED, 
2009). Nesse sentido, o desenvolvimento, a implementação e o uso de novas fontes de energia 
nos sistemas energéticos tem sido o foco de vários estudos em diferentes países. A maioria 
destes estudos conclui que as fontes de energias renováveis podem desempenhar função 
significativa na redução das emissões de GEEs, mitigando assim o aumento da temperatura e 
também apresentam um importante papel nos sistemas futuros de energia, aumentando a oferta 
energética e garantindo o seu suprimento futuramente (COCHRAN et al., 2014, SETTE 
JÚNIOR et al., 2016). 
O grande desafio do setor energético brasileiro é justamente manter elevada a 
participação de fontes renováveis em sua matriz, que em 2017 foi responsável por43,2% de 
toda a produção (BEN, 2018). Isto se justifica devido à expansão expressiva do parque instalado 
de usinas eólicas, solares, termelétricas a biomassa e a construção de novas hidrelétricas, além 
da ampliação da produção e consumo de biocombustíveis como o etanol e o biodiesel, e de 
investimentos em eficiência energética, além de desenvolvimento de políticas com o objetivo 
final de manter os indicadores de emissão de GEEs entre os melhores do mundo (BEN, 2016). 
 
3.2.1 Matriz elétrica no Brasil 
 
É expressiva a quantidade de energia elétrica produzida a partir de fonte hidráulica, que 
em 2016 foi responsável pela produção de 68,1% de toda energia elétrica produzida no Brasil 
e em 2017, apesar da redução, contribui com 65,2% (BEN, 2017; BEN, 2018). 
O Brasil possui um dos maiores potenciais hidrelétricos do mundo e isso corresponde a 
mais de dois terços da capacidade total já instalada (DA SILVA, 2016). O uso de recursos 
hídricos traz muitas vantagens, mas sua prevalência o torna dependente das condições 
hidrológicas, visto que a seca intensiva nos últimos anos prejudicou a geração de eletricidade e 
deixou os reservatórios com níveis muito baixos (DA SILVA, 2016). 
As termelétricas, que também vem crescendo no país, são usinas que utilizam qualquer 
produto que possa gerar calor a partir da energia liberada por diversas fontes tais como bagaço 
20 
 
 
dos variados tipos de plantas, restos de madeira, óleo combustível, óleo diesel, gás natural, 
urânio enriquecido e carvão mineral (ANEEL, 2018). 
Dentre as vantagens de implantação de usinas termelétricas destaca-se a proximidade 
com o mercado consumidor, gerando economia relacionada às linhas de transmissão e evitando 
perdas de energia elétrica que podem ocorrer desde o momento da geração até a chegada ao 
consumidor (LIMA e SOUZA, 2014). Com relação às desvantagens ressalta-se os problemas 
ambientais provocados pela emissão de Gases de Efeito Estufa quando a matéria-prima são os 
combustíveis fósseis, além disso o alto custo de implementação das usinas e da geração de 
energia, que é elevado (LIMA e SOUZA, 2014). 
As usinas termelétricas têm se apresentado como uma alternativa à diversificação dos 
fornecedores de energia elétrica no Brasil, devido à sua confiabilidade, facilidade de envio e 
ainda por serem capazes de fornecerem energia suficiente para atender ao crescimento da 
demanda, diminuindo a dependência das hidrelétricas (LEAL, et al., 2017). Segundo a ANEEL 
(2018), o número de termelétricas instaladas no Brasil em 2016/2017, que utilizam a biomassa 
como combustível é de 240 usinas. 
Uma importante fonte para a geração de eletricidade no Brasil é a biomassa advinda da 
cana-de-açúcar. A geração de energia elétrica pela queima do bagaço desta cultura foi uma das 
principais inovações neste setor nos últimos anos, pois além das usinas produzirem açúcar e 
álcool, um novo produto tem gerado renda às usinas: a venda da energia elétrica (SANTOS et 
al., 2015). 
As usinas sucroenergéticas foram responsáveis por 7,3% do total de energia elétrica 
produzida no país em 2016 (BEN, 2017). A evolução da regulação do setor elétrico permitiu 
injetar todo excedente de eletricidade gerada pelas usinas na rede de distribuição, contribuindo 
assim com o aumento da geração de energia elétrica por biomassa (DA SILVA, 2016). 
Nesse sentido, a biomassa agrícola surge como principal matéria-prima renovável e 
menos poluente para a cogeração de eletricidade através da queima em termoelétrica, uma vez 
que tem se mostrado um negócio bastante atrativo (MOURA et al., 2015). 
 
 
 
21 
 
 
3.3 BIOENERGIA E BIOMASSA 
 
A bioenergia é a fonte renovável de energia que utiliza recursos naturais, biomassa, para 
a produção de biocombustíveis sustentáveis (GUPTA e VERMA, 2015). Para ser viável, é 
importante que a biomassa agrícola a ser utilizada na produção de bioenergia proporcione uma 
redução líquida nas emissões de Gases de Efeito Estufa e ainda o custo total de produção de 
bioenergia seja economicamente competitivo com outras fontes de energia renováveis e outros 
usos da terra (JONKER et al., 2018). 
Segundo Bilgili e Ozturki (2015) e Li et al. (2018), o crescente interesse pela bioenergia 
é impulsionado pelos seguintes fatores, entre outros: a energia da biomassa é uma alternativa 
para reduzir a dependência do petróleo por ser uma fonte renovável, abundante e pode ser 
produzida em todos os lugares e em larga escala; a energia da biomassa contribui para a redução 
da pobreza nos países subdesenvolvidos e em desenvolvimento e ainda contribui com o 
aumento de empregos nas áreas rurais, uma vez que a produção de biomassa é intensiva em 
mão-de-obra; e a energia da biomassa reduz as emissões de CO2 e pode ser contínua, 
promovendo a segurança energética e garantindo confiabilidade ao sistema energético. 
Aproximadamente 19,3% da demanda global de energia é suprida por fontes renováveis, 
das quais, a biomassa contribui com até 9,1 % e o restante, 10,2%, por outras fontes renováveis, 
incluindo energia eólica, biocombustíveis, geotérmica, solar etc. (REN21 2017; EDRISI e 
ABHILASH, 2016). Os principais consumidores de biomassa no Brasil, segundo o BEN (2017) 
são os setores industrial, alimentos e bebidas, transporte e o setor energético. 
O Brasil é considerado um dos maiores produtores agrícolas do mundo e apresenta alta 
produção de biomassa devido a fatores como a enorme biodiversidade, disponibilidade de área 
cultivável e condições climáticas adequadas que têm contribuído para alcançar altos níveis de 
utilização de biomassa, permitindo que o país tenha vantagens para liderar a agricultura de 
energia (VAN DER SELT, 2011; DA SILVA, José, et al., 2017). 
 Biomassa é definida como qualquer material, exceto os combustíveis fósseis, 
proveniente de um organismo vivo que pode ser utilizado diretamente como combustível ou 
depois de passar por algum processo de conversão (ASTM, 2002). Vieira et al. (2014) e 
Fernandes et al. (2017) ainda afirmam que biomassa é qualquer matéria orgânica que pode ser 
transformada em energia mecânica, térmica ou elétrica. 
22 
 
 
As principais fontes de biomassa utilizadas atualmente no Brasil são provenientes dos 
cultivos florestais (por exemplo da madeira), que, geralmente, apresentam alta densidade 
aparente, baixo teor de cinzas, baixo teor de umidade e alto poder calorífico, além da biomassa 
advinda dos cultivos agrícolas, que, normalmente, é caracterizada por menor densidade 
aparente, maior teor de cinzas, maior teor de umidade e menor poder calorífico (GARCIA et 
al., 2013; SETTE JUNIOR et al., 2016). A exemplo das culturas agrícolas que têm sido 
pesquisadas na tentativa de substituir o uso de combustíveis fósseis e gás natural para a geração 
de energia tem-se o bagaço da cana-de-açúcar, que se tornou um recurso valioso na geração de 
energia, e que atualmente, no Brasil, é uma das principais fontes energéticas de biomassa 
utilizada, além de outras gramíneas que têm sido empregadas com esta finalidade, tais como o 
capim elefante, a casca de arroz e mais recentemente o sorgo (GARCIA et al., 2013; 
MOTGHARE et al., 2016; SETTE JUNIOR et al., 2016; DE SOUZA et al., 2016; RAVIV et 
al., 2017, ANEEL, 2018). 
A biomassa pode ser dividida em dois grupos principais: tradicional (obtida por meio 
de combustão direta da madeira, lenha, resíduos agrícolas, resíduos animais e urbanos, para 
cocção, secagem e produção de carvão) e moderna (obtida por meio de tecnologias avançadas 
de conversão, como na geração de eletricidade ou na produção de biocombustíveis) 
(GOLDEMBERG e COELHO, 2004). 
A combustão é a queima da biomassa na presença de oxigênio e é usada para converter 
a energia química armazenada na matéria-prima em energia mecânica, térmica e também em 
eletricidade por diferentes processos e em diversos dispositivos, tais como por exemplo fornos, 
fogões, turbinasa vapor, caldeiras, etc. (KUMAR et al., 2015). 
Além disso, a biomassa também pode ser classificada em três tipos de acordo com sua 
fonte: biomassa energética florestal (seus produtos e subprodutos ou resíduos); biomassa 
energética agrícola (as culturas agroenergéticas e os resíduos e subprodutos das atividades 
agrícolas, agroindustriais e da produção animal); e por último resíduos urbanos advindos da 
poda e varrição (DE MORAES et al., 2017). 
De modo geral, para se utilizar a biomassa como fonte energética ela deve apresentar as 
seguintes características: alta produtividade, baixo consumo de energia para seu cultivo, baixo 
custo de produção, composição com o mínimo de contaminantes e baixa necessidade de 
nutrientes (PIWOWAR et al., 2016). Uma vez que a biomassa tenha o seu cultivo viabilizado 
em relação a estes fatores, ela deverá ser avaliada no que diz respeito aos processos de 
conversão para os quais se destinam (OLIVEIRA, 2013; PIWOWAR et al., 2016). 
23 
 
 
A biomassa de origem agrícola pode ser dividida, com relação à sua especificidade, em 
três diferentes tipos: biomassa de produção agrícola dedicada; biomassa de resíduos agrícolas; 
e biomassa de resíduos das indústrias agrícolas (BRÁS, 2008). 
Devido à grande quantidade de resíduos gerados durante a colheita até o processamento 
das culturas agrícolas no Brasil, pesquisas têm sido intensificadas para garantir a sua utilização 
de forma mais eficaz, como fonte de energia. Além dos resíduos, culturas agrícolas têm sido 
cultivadas com a finalidade principal de produzir energia (PORTUGAL-PEREIRA et al., 
2015). 
O bioetanol é produzido pela fermentação de açúcar ou amido extraído de culturas tais 
como o milho, trigo, beterraba e cana-de-açúcar, enquanto o biodiesel é produzido a partir de 
espécies como a soja, dendê e girassol (LAURENT et al., 2015; SAYDUT et al., 2016) e o 
biogás pode ser produzido a partir da beterraba, cevada, milho, batata, aveia, sorgo, girassol, 
trigo entre outras (HERRMANN et al., 2016). 
Muitas outras culturas também são utilizadas para a produção de energia via combustão 
direta em sistemas centralizados no Brasil tais como a cana-de-açúcar, casca de arroz, resíduos 
do milho, trigo, algodão e o sorgo (SINGH, 2015). 
 
3.4 CARACTERÍSTICAS E POTENCIAL ENERGÉTICO DE HÍBRIDOS DE 
SORGO BIOMASSA 
 
O sorgo [Sorghum bicolor (L.) Moench] planta pertencente à família Poacea, de origem 
africana, é uma gramínea com fotossíntese C4 e de rápido crescimento (CARRILLO et al., 
2014). De acordo com dados publicados pela USDA (2018) a estimativa da área plantada de 
sorgo na safra 2016/2017 foi de aproximadamente 2,7 milhões de hectares em todo o mundo e 
no Brasil, segundo a CONAB (2017) foi de 618 mil hectares, sendo o estado de Goiás o maior 
produtor com 240 mil hectares de área plantada. 
Segundo Carvalho et al. (2015) e May et al. (2015) existem diferentes tipos de sorgo 
cultivados no Brasil, dentre eles destacam-se: 
- sorgo granífero que apresenta porte baixo e forma na extremidade a panícula, lugar 
onde se concentram os grãos. Pode ser utilizado tanto o grão, quanto a planta verde para a 
alimentação animal. 
24 
 
 
- sorgo forrageiro que apresenta porte mais alto. Este tipo de sorgo produz poucas 
sementes mas muita forragem. Também bastante utilizado na alimentação animal. 
- sorgo sacarino com porte alto, produz poucos grãos e tem colmo doce. Além de ser 
utilizado na alimentação animal, tem sido amplamente estudado para a produção de bioenergia 
(etanol). 
 - sorgo biomassa ou lignocelulósico caracterizado pela elevada produção de massa 
vegetal, apresenta porte alto e pode ser utilizado para queima em caldeiras de usinas de grande 
porte ou termelétricas, visando a produção de energia elétrica ou para a produção de etanol. 
O sorgo biomassa é uma cultura energética promissora pois tem demonstrado potencial 
para a produção de combustível e para a produção de energia elétrica por meio da queima da 
sua massa vegetal, em razão da sua versatilidade, especialmente devido ao ciclo curto de 150 a 
180 dias, permite a total mecanização no seu manejo, possibilitando a sua inserção em diversos 
sistemas produtivos, além de ser uma matéria-prima que apresenta açúcar, amido e 
lignocelulose em sua composição (CARRILLO et al., 2014; MAY et al., 2014; DE MIRANDA 
e MAY, 2016). May et al. (2014) ainda afirmam que esta cultura apresenta processo 
fotossintético bastante eficaz, podendo ser semelhante ou superior ao da cana-de-açúcar e ao 
capim elefante. 
O sorgo biomassa deve ser cultivado no período de primavera-verão e a colheita deve 
ser realizada entre os meses de março a maio, possibilitando assim, a cogeração de energia na 
entressafra da cana-de-açúcar (MAY et al., 2014). 
A produtividade do sorgo biomassa é bastante influenciada pela época de plantio 
escolhida, sendo que o mais recomendável é que seja feita no início do mês de novembro, pois 
semeaduras tardias reduzem radicalmente a produtividade da lavoura, em razão do menor 
período de desenvolvimento vegetativo em relação ao estímulo ao florescimento, (MAY et al., 
2015), uma vez que a planta é sensível ao fotoperíodo. 
O fotoperiodismo é a resposta do desenvolvimento da planta às variações na duração 
dos períodos de exposição à luz e ao escuro, o que afeta a indução floral e o crescimento final 
(PARRELLA et al. 2010). Segundo Rooney e Aydin (1999) e May et al. (2015) este tipo de 
sorgo floresce somente quando os dias possuem menos de 12 horas e 20 minutos, o que na 
maior parte do Brasil ocorre entre 21 de março e 22 de setembro. 
De acordo com Oliveira (2013) em relação às características químicas associadas ao 
desempenho de uma matéria-prima em processos de combustão (poder calorífico, teores de 
25 
 
 
carbono fixo e volátil, teor de cinzas, teor de metais alcalinos), o sorgo biomassa possui, de 
modo geral, resultados que se assemelham a outras gramíneas dedicadas para energia, tais como 
a cana-de-açúcar e o capim elefante. 
Após a colheita, o sorgo biomassa pode apresentar alto teor de umidade reduzindo seu 
poder calorífico e por isso reduzindo o potencial de geração e cogeração de energia. Sendo 
assim, se torna necessário encontrar maneiras de reduzir a umidade, que pode ser feita através 
de técnicas adequadas de manejo, plantio na época adequada, além de utilização de variedade 
melhorada para fins de cogeração e uso de herbicidas na fase de florescimento (MAY et al., 
2016). Outra maneira para reduzir o teor de umidade é a utilização de processo de secagem pós-
colheita e em seguida transformar o material através de processos de compactação na forma de 
briquetes ou pellets, resultando em produtos com maior densidade energética e facilitando o 
transporte (OLIVEIRA, 2013; MAY et al., 2016). 
 
3.5 CARACTERÍSTICAS DA BIOMASSA PARA APLICAÇÕES ENERGÉTICAS 
 
A análise das propriedades dos biocombustíveis desempenha um papel importante para 
fomentar a sua utilização. Com o uso crescente da biomassa, os problemas com as propriedades 
físico-químicas estão sendo investigados com mais acurácia, tais como teor de umidade que 
causa instabilidade no processo de combustão; baixa densidade, que resulta em dificuldades de 
transporte e armazenamento; além de baixa densidade energética e alto teor de materiais 
voláteis (SAJDAK et al., 2103). Outros fatores importantes para a caracterização da biomassa 
incluem o poder calorífico, o teor de carbono fixo e o teor de cinzas (BAJWA et al., 2018). Em 
geral, a composição da biomassa tende a ser de 40 a 50% de celulose por peso, hemicelulose 
de 20 a 40%, e o restante é formado em sua maioria por lignina (BAJWA et al., 2018). 
 
3.5.1 Densidade a granel e densidade energética 
 
Com relação à densidade a granel, sua determinação é de fundamental importância para 
se obter informações sobre o transporte da biomassa, uma vez que a partir dela, calcula-se os 
espaçõesvazios entre uma partícula e outra, fornecendo valores dos volumes para o transporte, 
além disso, é importante também pois influencia diretamente a densidade energética, quanto 
maior a densidade a granel, maior a densidade energética da biomassa (OLIVEIRA et al., 2017). 
26 
 
 
Outra variável importante para caracterizar a biomassa in natura é a densidade 
energética, que é a quantidade de energia em um determinado volume e é calculada a partir da 
densidade a granel e do poder calorífico superior (DA SILVA et al., 2014; EVARISTO et al., 
2016; JESUS et al., 2017). Materiais com baixa densidade energética são obstáculos para sua 
utilização, uma vez que podem aumentar consideravelmente os custos de transportes e afetar 
negativamente o balanço energético do sistema (EVARISTO et al., 2016). 
 
3.5.2 Poder calorífico 
 
O poder calorífico da biomassa é considerado um dos parâmetros mais significativos 
para definir a qualidade da matéria prima como biocombustível e os custos associados à sua 
utilização, ademais, essa característica é um parâmetro essencial para o desenvolvimento do 
projeto e da operação de tecnologias alimentadas por biomassa (GHUGARE et al., 2014; 
AKKAYA, 2016). 
Esta propriedade é bastante influenciada pela umidade do material, sendo afetada 
negativamente com o aumento da umidade da biomassa e pode ser expressa de duas maneiras 
distintas: poder calorífico superior e poder calorífico inferior (NIEDZIÓLKA et al., 2015; 
TODARO et al., 2015). 
O poder calorífico superior é quando a combustão ocorre a volume constante em que a 
água formada durante este processo é condensada e o calor que é derivado desta condensação 
é recuperado (BRIANE e DOAT, 1985, apud QUIRINO et al., 2004). De acordo com Ferreira 
et al. (2016) e Zhang et al. (2017), poder calorífico superior é uma importante propriedade 
térmica para caracterizar a quantidade de energia que pode ser produzida pela combustão por 
uma unidade de biomassa e é expresso em calorias por gramas (cal.g-1) ou quilocalorias por 
quilograma (kcal.kg-1). A análise da composição elementar, incluindo carbono, oxigênio, 
hidrogênio, nitrogênio e enxofre, é necessária para calcular o teor de calor da biomassa, realizar 
balanços de massa e energia no processo de bioconversão e prever possíveis complicações de 
poluição durante os processos térmicos da biomassa (ZHANG et al. 2017). 
Segundo Garcia (2002), o poder calorífico inferior é a quantidade de energia que, de 
fato, está disponível por unidade de massa da biomassa, após descontar as perdas com energia 
para a absorção de água. 
27 
 
 
É a quantidade de calor liberado durante a queima, de modo que a água advinda da 
queima esteja em estado gasoso. Para o PCU é descontada a energia utilizada para evaporar a 
água referente à umidade da biomassa (LIMA, 2010). 
 
3.5.3 Química imediata 
 
O teor de cinzas é um parâmetro que influencia nos custos da manipulação e no processo 
de combustão. Cinza é o resíduo inorgânico composto por minerais como o cálcio, sódio, 
potássio, fósforo, ferro, magnésio e óxido de silício, que permanece no forno após a combustão. 
Isso afeta as emissões de poeira, o manuseio das cinzas e a tecnologia de combustão escolhida, 
uma vez que teor de cinza elevado diminui o poder calorífico superior, além de reduzir o 
rendimento de combustão devido a perdas por combustão fraca (GARCIA et al., 2014). Níveis 
elevados de cinzas podem gerar depósitos de escória, criando maior resistência térmica para 
transferir calor e exigir manutenção de equipamentos mais caros. Outra dificuldade está 
relacionada com sua composição que pode gerar corrosão nos equipamentos (GARCIA et al., 
2014). 
A quantidade e a qualidade da cinza produzida durante o processo de combustão são 
fortemente influenciadas pelas propriedades da biomassa e da tecnologia de combustão, 
incluindo as características do forno, a temperatura do processo e os sistemas de extração de 
cinzas, sendo assim quantificar e buscar maneiras para reduzir o teor de cinzas em 
biocombustíveis é crucial para melhorar sua qualidade (GARCÍA-MARAVER et al., 2014). 
Outra característica importante da biomassa a ser analisada é o teor de materiais voláteis 
que está relacionado com a ignição e a facilidade do material entrar em combustão (CORTEZ 
et al., 2008; TAVARES et al., 2013). Já o carbono fixo refere-se ao material que se acumula 
durante a queima da biomassa, isto é, que resiste ao calor à medida em que os compostos 
voláteis são eliminados (BRITO, 1993). De acordo com Brand (2010) o teor de materiais 
voláteis e carbono fixo são inversamente proporcionais. 
 
 
 
28 
 
 
3.6 BRIQUETES: CARACTERÍSTICAS, PRODUÇÃO E NORMAS DE 
COMERCIALIZAÇÃO 
 
Os briquetes são materiais sólidos e densificados, produzidos a partir de resíduos 
agrícolas e florestais, pressionados em equipamentos agrícolas ou prensas mecânicas com o 
intuito de se obter um material compacto, geralmente sob a forma de pequenos cilindros ou 
discos (DIAS JÚNIOR et al., 2014). 
Segundo Dias et al. (2012) o processo de produção dos briquetes, como mostra a Figura 
5, apresenta diversas etapas, sendo que algumas não são obrigatórias. Dentre elas destacam-se: 
- Secagem: para reduzir o teor de umidade e pode ser feita com exposição direta ao sol, 
fornos, estufas, secadores rotativos entre outros equipamentos. 
- Trituração: reduzir o tamanho da biomassa para que seja compatível com o 
equipamento utilizado na produção dos briquetes. Geralmente, ela fica na forma de pó ou 
pedaços com poucos centímetros. 
- Moagem: se o processo anterior não for eficaz para reduzir o tamanho das partículas 
faz se necessário o processo de moagem para reduzir mais seu tamanho, evitando assim o 
atolamento do material na briquetadeira. A condição ideal é que tenha partículas de diferentes 
tamanhos contribuindo com a alta resistência dos briquetes. 
- Compactação: é feita através de briquetadeiras que aplica alta pressão e alta 
temperatura sobre a biomassa a ser densificada. 
- Resfriamento: pode ser feito por meio da sua exposição do briquete à temperatura 
ambiente por um determinado tempo, através de uma esteira de aço perfurada ou de um trilho 
que ao levar o briquete até a embalagem permite que sua temperatura seja reduzida. 
 
29 
 
 
 
Figura 5. Principais etapas para a produção de briquetes. 
Fonte: Nilson et al. (2011) e DIAS et al. (2012). 
 
A utilização de materiais densificados traz benefícios ao meio ambiente por serem 
considerados energia de baixo carbono, isto é, quase todo o CO2 emitido na sua queima é 
recuperado durante o crescimento e desenvolvimento da biomassa agrícola e florestal, por meio 
da fotossíntese, minimizando as emissões de GEEs (GARCIA et al., 2016). Além disso, a 
densificação garante melhoria das propriedades da biomassa e possuem um grande potencial 
para aplicações industriais (CHEN et al., 2015) 
 Também chamados de lenha ecológica apresentam alta densidade energética e podem 
substituir o gás, a energia elétrica, o carvão vegetal e mineral e a lenha, além de outros 
combustíveis, utilizados nas indústriais ou qualquer empresa que utilize forno ou caldeira na 
qual se queima lenha (DA SILVA et al., 2017). Ademais, podem ser usados efetivamente em 
aquecimento residencial ou comercial ou para produzir uma ampla variedade de produtos 
químicos ou combustíveis (DA SILVA et al., 2017; BAJWA et al., 2018). 
Sajdak et al. (2013) afirmaram que, problemas relacionados à baixa densidade 
energética da biomassa, armazenagem e transporte podem ser eliminados (ou pelo menos 
reduzidos) através da compactação da biomassa, garantindo maior estabilidade e melhores 
propriedades físico-químicas. 
30 
 
 
Para garantir a qualidade dos briquetes, algumas características precisam ser analisadas 
em termos de resistência à compressão e durabilidade. A resistência à compressão é a carga de 
esmagamento máximaque o briquete pode suportar antes de rachar ou quebrar e é feita através 
do teste de resistência à tração por compressão diametral (KAMBO e DUTA, 2014). A 
durabilidade é um teste de resistência por agitação mecânica ou pneumática, em que se analisa 
a capacidade do briquete permanecer intacto durante o seu manuseio e transporte, e é medido 
pela quantidade de poeira ou pequenas partículas desprendidas após agitação. (KALIYAN e 
MOREY, 2009; GIL et al., 2010; KAMBO e DUTA, 2014). 
Na Europa, os materiais densificados são bastante utilizados para aquecimento em 
residências, exigindo assim a qualidade destes produtos e para isso foram criadas normas de 
qualificação dos briquetes e peletes que garantem a sua uniformidade, tal como a DIN EN ISO 
17225 – 3 (RANGEL et al., 2018). Já no Brasil, onde o mercado de materiais densificados é 
voltado para indústria e comércio, tais como pizzarias e padarias, ainda não existem normas 
que sirvam de parâmetro para avaliar a qualidade da produção de briquetes a partir da biomassa 
(RANGEL et al., 2018). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 
4 MATERIAL E MÉTODOS 
 
 
4.1 CARACTERÍZAÇÃO DO LOCAL, EXPERIMENTO E DOS HÍBRIDOS DE 
SORGO BIOMASSA 
 
Os híbridos de sorgo biomassa utilizados nesta pesquisa são híbridos específicos 
formados a partir do cruzamento de linhagens diferentes. Foram testados o BRS 716 e CMSXS 
7016, ambos fornecidos pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Milho e 
Sorgo de Sete Lagoas - MG. 
O híbrido BRS 716, primeiro híbrido comercial desenvolvido pela Embrapa, foi 
escolhido como testemunha para comparar com o híbrido experimental CMSXS 7016. O 
cultivo foi feito na estação experimental da Embrapa Milho e Sorgo, localizada no município 
de Sete Lagoas, na Rodovia 424 Km 65, em Minas Gerias, com coordenadas geográficas 19°28' 
latitude sul e longitude 44°15'08'' W GrW e segundo a classificação de Köppen o clima foi 
classificado como Tropical Chuvoso (Aw), sendo a temperatura média de 21.6 °C e a 
pluviosidade média anual, 1335 mm. 
O experimento foi conduzido durante a safra 2016/2017, o plantio foi realizado em 
novembro de 2016 e a colheita em abril de 2017. Foram utilizados manejos culturais 
convencionais para o sorgo, calagem e adubação antes do plantio, aplicação de fungicidas e 
inseticidas durante o desenvolvimento da planta e não foi utilizada irrigação artificial. A 
colheita dos colmos foi feita manualmente, em seguida, estes foram triturados em um picador 
e ficaram expostos ao sol por 7 dias para reduzir a umidade. 
 
4.2 CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA IN NATURA, PRODUÇÃO E 
CARACTERIZAÇÃO DOS BRIQUETS 
 
As etapas e processos seguidos para a caracterização da biomassa in natura e para a 
produção e caracterização dos briquetes foram realizados no Laboratório de Qualidade da 
madeira e bioenergia da Universidade Federal de Goiás e estão resumidos na Figura 6. 
 
32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Processos para a caracterização da biomassa in natura e dos briquetes. 
 
 
 
Biomassa 
triturada
Moagem 
Agitador orbital 
de penerias 
Malha de 60 
mesh
- Materiais voláteis 
- Teor de cinzas 
- Teor de carbono fixo 
- Densidade a granel 
- Pode Calorífico 
- Densidade energética 
Estufa ≅ 100°C
Ajuste de 
umidade = 12%
Briquetadeira
- Densidade aparente 
- Densidade energética 
- Durabilidade 
- Expansão volumétrica
Caracterização 
da biomassa in 
natura 
Produção e 
caracterização 
dos briquetes 
33 
 
 
4.2.1 Caracterização da biomassa in natura 
 
Os dois híbridos foram moídos utilizando-se um moinho de facas do tipo Willey, para 
reduzir o tamanho das partículas, em seguida sofreram separação mecânica no agitador orbital 
de peneiras com batidas intermitentes e foi selecionada a fração retida na peneira com malha 
de 60 mesh. 
Para caracterização do sorgo biomassa in natura foram determinados o teor de materiais 
voláteis, de cinzas, de carbono fixo, densidade a granel, poder calorífico superior e densidade 
energética. 
 
4.2.1.1 Materiais voláteis 
 
O teor de materiais voláteis foi determinado de acordo com metodologia estabelecida 
na norma ASTM E872 (ASTM, 2013). Coletou-se o material retido na peneira de 60 mesh, o 
qual foi seco em estufa a 100 ± 3ºC por duas horas e utilizado posteriormente 1,0 g do material 
seco. Este material foi disposto em cadinho de porcelana com tampa, previamente seco e tarado, 
e colocado em forno mufla (Figura 7), aquecido previamente por 3 minutos e permaneceu no 
forno por 7 minutos a 900 °C. Após este período a amostra foi pesada e determinado o teor de 
material volátil (Equação 1). 
 
𝑀𝑉 = 
𝑀𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙−𝑀𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑀𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
∗ 100 Equação 1 
 
Em que: 
MV = Teor de materiais voláteis (%); 
M inicial = Massa inicial do cadinho + amostra (g); 
M final = Massa final do cadinho + amostra (g); 
M amostra = amostra inicial (g). 
 
34 
 
 
 
Figura 7. Forno mufla com os cadinhos de porcelana. 
 
4.2.1.2 Teor de cinzas 
 
Para a determinação do teor de cinzas utilizou-se a norma ASTM D1102-84 (ASTM, 
2013). Foi coletado 1,0 g do material retido na peneira de 60 mesh e seco em estufa a 100 ± 
3ºC por duas horas e em seguida a amostra foi disposta em cadinho de porcelana sem a tampa, 
previamente seco e tarado. Este material foi colocado em forno mufla, pré-aquecido a 600 °C, 
por um período de cinco horas até a completa calcinação. Após este período, colocou-se a 
amostra em um dessecador por 1 hora para esfriar. Posteriormente aferiu-se o peso da amostra 
e o teor de cinzas (Equação 2). 
 
𝐶𝑍 = 
𝑀𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑀𝑐𝑎𝑑𝑖𝑛ℎ𝑜
𝑀𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
∗ 100 Equação 2 
 
Em que: 
CZ = Teor de cinzas (%); 
Mfinal = Massa do cadinho + amostra (g); 
Mcadinho = Massa do cadinho (g); 
M amostra = amostra inicial (g). 
35 
 
 
4.2.1.3 Teor de carbono fixo 
 
O teor de carbono fixo é uma medida indireta, excluindo-se do total da amostra o teor 
de cinzas e voláteis (Equação 3). 
 
𝐶𝐹 = 100 − (𝐶𝑍 + 𝑀𝑉) Equação 3 
 
Em que: 
C = Teor de carbono fixo (%); 
CZ = Teor de cinzas (%); 
MV = Teor de materiais voláteis (%). 
 
4.2.1.4 Densidade a granel 
 
A biomassa obtida após a moagem foi utilizada para a determinação da densidade a 
granel, segundo a norma NBR 6922 (ABNT, 1981). Foi determinada pela relação da massa do 
material analisado e o volume conhecido de um recipiente (Equação 4). 
 
𝐷𝐺 =
𝑀𝐴
𝑉𝑅
 Equação 4 
 
Em que: 
DG = densidade à granel (g.cm-³); 
MA = massa da amostra (g); 
VR = volume do recipiente (cm³). 
 
 
36 
 
 
4.2.1.5 Poder calorífico 
 
4.2.1.5.1 Poder calorífico superior 
 
A determinação do poder calorífico superior foi realizada a partir da adaptação da norma 
ASTM D5865-13 (ASTM, 2013), através de uma bomba calorimétrica. 
 
4.2.1.5.2 Poder calorífico útil 
 
A determinação do poder calorífico útil foi feita a partir da determinação do poder 
calorífico inferior, de acordo com as Equações 6 e 7, utilizando a umidade de 12%, que é a 
umidade da biomassa in natura utilizada na fabricação dos briquetes. 
 
𝑃𝐶𝐼 = 𝑃𝐶𝑆 − [(600 ∗ 9) − (
𝐻
100
)] Equação 5 
 
Em que: 
PCI = poder calorífico inferior(Kcal.Kg-1); 
PCS = poder calorífico superior (Kcal.Kg-1); 
H = hidrogênio (%). 
 
𝑃𝐶𝑈 = 𝑃𝐶𝐼 ∗ (
100−𝑈
100
) − 6 ∗ 𝑈 Equação 6 
 
Em que: 
PCU = poder calorífio útil (Kcal.Kg-1); 
PCI = poder calorífico inferior (Kcal.Kg-1); 
U = umidade, na base úmida (%). 
 
37 
 
 
4.2.1.6 Densidade energética 
 
A densidade energética da biomassa in natura foi determinada a partir da densidade a 
granel e do poder calorífico superior, conforme a Equação 5. 
 
𝐷𝐸 =
𝑃𝐶𝑆
1000
∗ 𝐷𝐺 Equação 7 
 
Em que: 
DE = densidade energética (Gcal.m-3); 
PCS = poder calorífico superior (kcal.kg-1); 
DG = densidade a granel (Kg.m-3). 
 
4.2.2 PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS BRIQUETES 
 
Para a produção dos briquetes, as amostras de sorgo biomassa moídas foram secas em 
estufa a 100 ± 3ºC por 24 horas, em seguida fez-se o ajuste de umidade a 12%. A compactação 
da biomassa in natura na forma de briquetes foi realizada em briquetadeira de laboratório com 
temperatura de 120 ± 5°C, pressão de 140 kgf.cm-2, durante 5 minutos e depois o briquete foi 
submetido a resfriamento com ventilação forçada por 10 minutos. Estas condições foram 
baseadas conforme proposto por Vilas Boas (2011) para evitar rachaduras e fissuras. 
Foram utilizados 40 gramas de biomassa para a produção de cada briquete. Foram 
produzidos 10 briquetes para cada híbrido, totalizando 20 briquetes (Figura 8) e em seguida 
foram determinados os seguintes parâmetros: densidade aparente, densidade energética, 
durabilidade e expansão volumétrica. 
 
 
 
 
38 
 
 
 
Figura 8. Briquetadeira de laboratório (A) e briquete de sorgo biomassa (B). 
 
4.2.2.1 Densidade aparente 
 Foi determinada através do volume de cada briquete, em que se utilizou um paquímetro 
digital, para aferir altura e diâmetro e através da massa, aferida em uma balança com precisão 
de 0,001 gramas. Com as médias finais de altura e diâmetro de cada tratamento obteve-se o 
volume total, sendo possível determinar o volume individual para usar no cálculo da densidade 
aparente (Equação 8). 
 
𝐷𝐴𝐵 = 
𝑀𝑖
𝑉
 Equação 8 
 
Em que: 
DAB = densidade aparente do briquete (g.cm-3); 
Mi = massa inicial (g); 
V = volume individual (cm³). 
 
A B 
39 
 
 
4.2.2.2 Densidade energética do briquete 
Calculou-se através do produto da densidade aparente e o poder calorífico superior da 
biomassa, conforme Equação 9: 
 
𝐷𝐸𝐵 =
𝑃𝐶𝑈
1000 
∗ 𝐷𝐴 Equação 9 
 
Em que: 
DEB = Densidade energética (Gcal.m-3); 
PCU = poder calorífico útil da biomassa in natura (kcal.kg-1); 
DG = Densidade aparente (g.cm-3). 
 
4.2.2.3 Durabilidade 
Foi determinada a partir da perda de massa das amostras, conforme descrito por Toscano 
et al. (2013) e Liu et al. (2014). Os briquetes foram pesados para obtenção da massa inicial e 
posteriormente foram submetidos ao agitador orbital de peneiras por 10 minutos, a 80 rotações 
por minuto. Em seguida, foram novamente pesados para a obtenção da massa final e calculou-
se a durabilidade por meio da Equação 10. 
 
𝐷𝑢𝑟 = 100 − (
𝑚𝑖𝑑− 𝑚𝑓𝑑
𝑚𝑖𝑑
 ∗ 100) Equação 10 
Em que: 
Dur = Durabilidade do briquete (%); 
Mid = Massa inicial da amostra (g); 
Mfd = Massa final da amostra (g). 
 
4.2.2.4 Expansão volumétrica 
O volume foi calculado a partir da obtenção de suas dimensões, altura e diâmetro, por 
meio de um paquímetro digital. O volume foi obtido em dois momentos diferentes: 
imediatamente após a briquetagem e 72 horas após e em seguida obteve-se a expansão de 
40 
 
 
acordo com a equação 11. Este intervalo de tempo é necessário para a estabilização dimensional 
dos briquetes (HANSTED et al., 2016). 
 
𝐸𝑉 = (
𝑉2
𝑉1
− 1) ∗ 100 Equação 11 
 
Em que: 
EV = expansão volumétrica (%); 
V2 = Volume após 72 horas de briquetagem (cm3); 
V1 = volume imediatamente após a briquetagem (cm3). 
 
4.2.2.5 Classificação dos briquetes segundo norma de qualidade 
As normas técnicas são criadas com o objetivo de garantir a uniformidade do briquete e 
reduzir as barreiras mercadológicas do produto, permitindo assim a sua comercialização em 
diferentes regiões e países (DIAS et al., 2012). Apesar do Brasil produzir briquetes há diversos 
anos, ainda não possui um conjunto de normas específicas para análise das propriedades dos 
materiais densificados na forma de briquetes, sendo comum a adaptação de normas já existentes 
para análise das propriedades. Sendo assim, os briquetes produzidos a partir dos híbridos 
CMSXS 7016 e BRS 716 foram classificados de acordo com a norma europeia DIN EN ISO 
17225-3 (ENPLUS, 2016) para briquetes de madeira. 
 
4.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA 
 
Foi avaliado o efeito dos híbridos nas características da biomassa in natura e dos 
briquetes. Foram aferidos os “outliers”, a distribuição dos dados e a heterogeneidade da 
variância. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo Teste 
de t de Student, a 5% de significância. 
 
 
 
41 
 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
5.1 CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA IN NATURA 
 
Para analisar o potencial energético das espécies agrícolas é fundamental avaliar as 
características da biomassa e posteriormente compará-las com as principais espécies florestais 
e agrícolas utilizadas para fins energéticos, como por exemplo as espécies do gênero Eucalyptus 
e a cana-de-açúcar, principalmente quando os trabalhos que avaliaram o potencial energético 
do sorgo biomassa são escassos. 
Os valores médios do teor de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo são apresentados 
na Tabela 1, não tendo sido detectado o efeito do híbrido na química imediata da biomassa in 
natura e com médias, para os dois híbridos de sorgo biomassa, dentro da faixa normalmente 
observadas na literatura para gramíneas e acima dos observados para a madeira de espécies 
florestais e que são utilizadas com finalidade energética. 
 
Tabela 1. Análise química imediata da biomassa in natura dos híbridos de sorgo biomassa 
Híbridos CZ (%) MV (%) CF (%) 
Sorgo - CMSXS 7016 4,19ns (0,07) 81,05ns (2,08) 14,75ns (2,12) 
Sorgo - BRS 716 4,31 (0,13) 82,29 (1,17) 13,40 (1,08) 
CZ= teor de cinzas; MV= teor de materiais voláteis; CF= teor de carbono fixo. Médias seguidas 
do desvio padrão. ns: não significativo (p>0,05) 
 
O teor de cinzas encontrado para os dois híbridos foi semelhante ao encontrado por 
Simeone et al. (2017) que obtiveram para o sorgo BRS 716 4,1% e inferior ao obtido por 
Pimentel et al. (2017), que encontraram 7,91%, para o mesmo híbrido. Konishi et al. (2017) 
obtiveram 6,57% para a cana-de-açúcar, gramínea bastante utilizada na produção de energia. A 
variação de valores observados pode estar relacionada a heterogeneidade da biomassa, uma vez 
que se queima panícula, folha e colmo da planta e ainda a impurezas nos materiais. 
42 
 
 
Comparando os valores do teor de cinzas com os encontrados na literatura para espécies 
florestais como o Eucalyptus urograndis observa-se que estes são bastante superiores aos 
obtidos por Morais et al. (2017) e Simetti et al. (2018), que foram de 0,12 e 0,34%, para idade 
de 8 e 7 anos, respectivamente. Esta diferença, segundo Nakashima et al. (2017) está associada 
à presença mais abundante de minerais como cálcio, fósforo, potássio, ferro, magnésio, sódio 
entre outros componentes em espécies agrícolas, como o sorgo,do que em espécies florestais e 
em especial ao elevado teor de óxidos de silício e potássio nas culturas agrícolas (VASSILEV 
et al., 2017). 
Na tentativa de reduzir o teor de cinzas, Carrilo et al. (2014) avaliaram o efeito da 
lavagem do sorgo biomassa para melhor suas características para a combustão e concluíram 
que essa prática pode reduzir em 20% o teor de cinzas, mas análises econômicas e ambientais 
precisam ser realizadas para prever os custos associados a esse benefício e os impactos da 
utilização da água em grande escala. 
O teor de cinza é um parâmetro de grande importância para o projeto da caldeira e para 
sua limpeza e a combustão de biomassa com níveis elevados de cinza requererá um processo 
de remoção com maior frequência (SETTE JUNIOR et al., 2018). Além disso, o teor de cinzas 
possui relação inversa ao poder calorífico, pois reduz a eficiência da combustão e transferência 
de calor, além de causar danos aos queimadores, provocando problemas operacionais tais como 
escorificação, incrustação e corrosão de equipamentos (MAGDZIARZ et al., 2017). 
 O teor de materiais voláteis está relacionado com a capacidade da biomassa entrar em 
combustão, isto é, quanto maior seu valor mais rápido é o processo de queima e ainda favorece 
a combustão a temperaturas mais baixas (TAVARES et al., 2013). As médias encontradas para 
os dois híbridos neste estudo não diferem estatisticamente e estão acima da encontrada por 
Carvalho et al. (2015) que obtiveram 77,84% para o sorgo biomassa. Em comparação à cana-
de-açúcar, Lu e Chen (2015) obtiveram 73,7% de voláteis na biomassa in natura, enquanto que 
para a espécie florestal E. urograndis, Sette Junior et al. (2016) obtiveram 82,2%, Bersch et al. 
(2018) 86,16% e Eufrade Júnior et al. (2017) 80,9%, refletindo a alta facilidade do sorgo 
biomassa entrar em combustão, assim como a espécie florestal. 
 O teor de carbono fixo obtido neste trabalho está próximo aos valores encontrados por 
Pighinelli et al. (2014) para E. urograndis com idade de 5 anos que variou entre 13,15 a 14,73%, 
enquanto que para o sorgo biomassa Carvalho et al. (2015) encontraram média de 18,18%, 
mostrando que quanto maior o teor de voláteis menor o de carbono fixo (COSTA, 2011). 
Segundo Vieira et al. (2013) há uma relação direta entre o teor de carbono fixo, o de materiais 
43 
 
 
voláteis e o teor de cinzas. Segundo Vale e Gentil (2008) e Oliveira (2010), para a produção 
de energia, é desejável que a biomassa apresente altos teores de carbono fixo, pois implica em 
um processo de queima mais lenta conforme encontrado para os híbridos de sorgo. 
Os valores médios do poder calorífico, densidade a granel e densidade energética da 
biomassa in natura estão apresentados na Tabela 2, a partir da qual observa-se que os dados 
referentes à densidade a granel e energética mostraram diferenças significativas entre os 
híbridos analisados. 
 
Tabela 2. Poder calorífico, densidade a granel e energética da biomassa in natura dos híbridos 
de sorgo biomassa. 
Híbridos PCS (kcal.kg-1) PCU (kcal.kg-1) DG (g.cm-3) DE (Gcal.m-³) 
Sorgo - CMSXS 7016 4.288,72ns(32,93) 3.416,95ns(0,31) 0,1484*(0,01) 0,6364*(0,01) 
Sorgo - BRS 716 4.268,54 (9,37) 3.399,20 (0,07) 0,1792 (0,01) 0,7649 (0,03) 
PCS= poder calorífico superior; PCU = poder calorífico útil; DG= densidade a granel; DE= 
densidade energética da biomassa in natura. Médias seguidas do desvio padrão. ns: não 
significativo e *significativo (p>0,05) 
 
 O poder calorífico superior da biomassa é medido com a biomassa sem a presença de 
água (teor de umidade de 0%), diretamente pela queima de uma amostra em um calorímetro 
sob condições controladas (OZYUGURAN et al., 2018) e quanto maior o seu valor mais energia 
é liberada da biomassa em um maior tempo para o processo de combustão (BRUN et al., 2018). 
Entre os híbridos analisados não houve diferença estatística e os valores obtidos foram 
próximos aos encontrados por Campi et al. (2016) que obtiveram médias para o sorgo entre 
3.900,36 a 4.145,26 kcal.kg-1 e Yue et al. (2017) 4141,97 kcal.kg-1, enquanto De Souza e Do 
Vale (2016) encontraram para o bagaço da cana-de-açúcar, aproximadamente, 4.210 kcal.kg-1. 
Os valores encontrados neste trabalho também estão de acordo com os encontrados na literatura 
para a espécie florestal E. urograndis como demonstra Soares et al. (2015) que obtiveram 
valores entre 4.200 e 4.800 kcal.kg-1; Jesus et al. (2017) 4.538 kcal.kg-1 e De Souza Santos et 
al. (2016) 4.657,6 kcal.kg-1. 
44 
 
 
O poder calorífico útil é calculado em função da quantidade de água presente na 
biomassa e neste estudo foi determinado com 12%. Os valores encontrados mostram que essa 
quantidade de água reduziu cerca de 26% a quantidade de energia liberada, demonstrando a 
influência que o teor de umidade da biomassa exerce na estimativa do poder calorífico 
(TEIXEIRA do VALE et al., 2011). Considera-se este valor de teor de umidade no cálculo do 
poder calorífico útil pois é a quantidade de água presente na biomassa in natura utilizada para 
a produção dos briquetes no presente estudo. 
 Segundo Protásio et al. (2011) é importante que a biomassa in natura apresente valores 
mais altos para a densidade a granel, pois acarreta em menores custos com transportes e melhora 
a densidade energética. Nesse sentido, a densidade a granel do híbrido BRS 716 foi 
estatisticamente maior que o CMSXS 7016 e pode estar relacionada, entre outras, as diferenças 
de produtividade entre os híbridos e que não foram determinadas neste estudo. Ribeiro et al. 
(2016) encontraram rendimento de matéria seca de 67,72 toneladas por hectare (t.ha-1) para o 
híbrido BRS 716, na safra 2015/2016 e 73,97 t.ha-1 para o híbrido CMSXS 7016 em apenas três 
meses na região de Dourados, Mato Grosso. 
Rodriguez et al. (2017) em um estudo com o bagaço da cana-de-açúcar, gramínea 
amplamente utilizada na produção de energia, obtiveram densidade a granel média de 0,17 
g.cm-3 para o bagaço de cana-de-açúcar e Pereira et al. (2016) obtiveram 0,18 g.cm-3 para o E. 
urograndis com 5 anos de idade, valores próximos do valor encontrado para o híbrido BRS 
716. Além destas culturas, resíduos de pinus também são utilizados para a produção de energia 
e Oliveira et al. (2017) encontraram para resíduos de Pinus sp média de 0,15 g.cm-3. 
A densidade energética da biomassa é um parâmetro fundamental, pois representa a 
quantidade de energia em um determinado volume (EVARISTO et al., 2016). Assim como 
houve diferença estatística significativa entre as médias da densidade a granel, observa-se na 
densidade energética pois esta é influenciada diretamente pela densidade a granel. 
Rodriguez et al. (2017) encontraram para o bagaço da cana-de-açúcar médias entre 0,6 
e 0,8 Gcal.m3 valor próximo ao encontrado neste trabalho para os híbridos de sorgo, enquanto 
que Sette Junior et al. (2018) encontraram média bastante superior para E. urograndis com 7 
anos de idade, 1,22 Gcal.m-3. Isto demonstra que as espécies agrícolas, diferentemente das 
espécies florestais utilizadas como fonte energética, apresentam densidade com valor baixo, 
revelando a necessidade de transformação da biomassa in natura na forma de briquetes para 
que sejam mais eficientes. 
45 
 
 
 
5.2 CARACTERIZAÇÃO ENÉRGÉTICA E FISICO-MECÂNICA DOS 
BRIQUETES 
 
Os valores médios das características energéticas e físico-mecânicas dos briquetes estão 
apresentados na Tabela 3. A expansão volumétrica foi estatisticamente superior no híbrido BRS 
716, sem terem sido observadas diferenças estatísticas para os demais parâmetros analisados. 
Devido à escassez de trabalhos referentes ao processo de produção de briquetes do sorgo 
biomassa, os dados encontrados neste trabalho foram comparados aos de pellets de sorgo 
biomassa e briquetes produzidos a partir de outras culturas agrícolas, além das espécies 
florestais. 
 
Tabela 3. Características energéticas