Parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de ... - Ipef

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20.04.2013 Views

436 Oliveira et al. – Parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus pellita F. Muell. vas entre marchas de temperatura final igual (3 e 4; 5 e 6). O mesmo não ocorreu com o carbono fixo que aumentou da marcha 1 para 2 substancialmente e depois aumentou significativamente na marcha 6 a qual apresenta o maior tempo de carbonização (8 horas). Pereira et al. (2000) apresentou um banco de dados com algumas características de diversas espécies de Eucalyptus plantadas em diversos locais do país, na forma de bancos de conservação, testes de progênie e procedência e áreas de produção de sementes, onde são apresentados também algumas características tecnológicas da madeira. Para a espécie E. pellita, as idades estudadas foram 6, 6,5 e 10,5 anos, as quais apresentaram teores de lignina, rendimento em carvão e teores de carbono fixo muito próximos dos encontrados no presente trabalho. No entanto, não foi descrito em que condições de tempo e temperatura foram conduzidas as carbonizações. Sturion et al.(1988) trabalhando com E. vimilalis avaliou a influencia da idade de corte em alguns parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal. As idades estudadas foram de 4 e 7 anos, observando valores de densidade básica da madeira de 0,489 e 0,529 g/cm³, teores de lignina iguais a 26,2 e 25,4%, rendimentos em carvão de 33,0 e 33,2% e teores de carbono fixo de 78,8 e 78,7%, respectivamente. O poder calorífico superior (PCS) dos carvões de E. pellita foi pouco influenciado pelas marchas de carbonização. Observou-se um aumento do PCS da marcha 1 à marcha 3, seguida de um decréscimo até a marcha 6. Este comportamento se deve ao aumento do tempo e temperatura finais de carbonização. Observa-se que a influência do tempo foi maior quando a temperatura final, também, foi maior. A diminuição do poder calorífico do carvão produzido através da marcha 3 à marcha 6 ocorreu porque, apesar de apresentarem maio- Sci. For., Piracicaba, v. 38, n. 87, p. 431-439, set. 2010 res teores de carbono fixo, estes apresentaram menores teores de materiais voláteis, provavelmente devido às temperaturas finais de carbonização serem superiores a 450ºC. Syred et al. (2006), concluíram que o aumento da temperatura de carbonização causa diminuição do rendimento gravimétrico em carvão, aumento da produção de produtos gasosos e aumento da concentração do carbono fixo na fração sólida, confirmando os resultados encontrados no presente estudo (Tabelas 3 e 4). Nota-se que a marcha 6 apresentou o menor PCS, sendo este estatisticamente diferente dos demais. Não houve diferenças significativas entre as marchas de carbonização 1, 2, 3 e 4. Barcellos (2007) encontrou valores de 6.963, 7.462 e 7.830 kcal/kg para clones de Eucalyptus grandis trabalhando com temperaturas finais de 350°C, 450°C e 550°C, respectivamente e tempo de exposição a cada temperatura igual para todas as marchas de carbonização, observando um aumento do PCS. Oliveira et al (1982) citado por Barcellos (2007) trabalhando com temperaturas finais de 300°C, 500°C e 700°C obteve valores iguais a 7.070, 8.147 e 7.659 kcal/kg, respectivamente para E. grandis. Os valores médios da densidade relativa aparente, verdadeira e porosidade do carvão em função da marcha de carbonização podem ser observados na Tabela 5. Existe uma carência de bibliografia para esta espécie, como produtora de carvão vegetal para efeito de comparação. No entanto os valores encontrados são comparáveis a algumas outras espécies tradicionalmente plantadas para esta finalidade. TRUGILHO et al. (2001) observaram valores para densidade aparente em clones de Eucalyptus grandis variando entre 0,399 e 0,486g/cm3. FREDERICO (2009) trabalhando com Eucalyptus grandis e híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla encontrou valores de densidade aparente de carvão vegetal entre 0,285 e 0,323g/cm³. Tabela 5. Valores médios de densidade verdadeira, densidade aparente e porosidade do carvão vegetal em função da marcha de carbonização. Table 5. Average values of true density, relative apparent density and porosity from the charcoal as a function of carbonization run. Marcha Densidade Verdadeira (g/cm³) Densidade Aparente (g/cm³) Porosidade (%) 1 1,459 A 0,353 75,82 2 1,461 A 0,358 75,50 3 1,471 A 0,382 74,04 4 1,516 B 0,355 76,61 5 1,633 C 0,385 76,43 6 1,667 C 0,368 77,91 Valores seguidos de mesma letra na vertical não diferem entre si significativamente pelo teste de Tukey (p< 0,05).

Os resultados de densidade aparente do carvão vegetal do presente estudo variaram de 0,353 a 0,385 g/cm³, não havendo influência significativa da marcha de carbonização na densidade relativa aparente do carvão. Uma explicação para isso poderia ser o fato das marchas de carbonização apresentarem taxas de aquecimento muito próximas. Vella et al. (1989), observaram uma diminuição no valor de densidade aparente com o aumento da taxa de aquecimento. Apesar do aumento da temperatura as taxas de aquecimento das seis marchas foram muito próximas, não afetando de maneira significativa os valores de densidade aparente. A densidade verdadeira do carvão aumentou com o aumento da temperatura. Isso se deve provavelmente à queda no teor de voláteis e aumento no teor de carbono. Relacionando a densidade verdadeira com a aparente, tem-se a medida da porosidade do carvão, sendo que esta não variou significativamente com as diferentes marchas de carbonização analisadas. A Tabela 6 traz o resultado da análise da composição elementar da madeira e dos carvões com valores para carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio. Tabela 6. Valores médios da composição elementar da madeira E. pellita e dos carvões em função das marchas de carbonização. Table 6. Average values of elementary composition from E. pellita wood and charcoal as a function of carbonization runs. Marcha Composição Elementar (%) C H N O 1 76,92 2,63 0,41 20,04 2 90,22 2,64 0,45 6,69 3 77,25 2,05 0,47 20,23 4 86,25 2,29 0,65 10,81 5 72,66 1,48 0,36 25,5 6 67,78 1,32 0,31 30,59 Madeira E. pellita 48,53 6,43 0,17 44,87 A madeira de E. pellita apresentou valores de composição elementar dentro do esperado para a espécie. Arantes (2009) ao determinar a variabilidade existente nas características da madeira um híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla aos seis anos de idade encontrou valores para teores de C (carbono) variando entre 49,51 e 49,84%; N (nitrogênio) entre 0,13 e 0,23%; O (oxigênio) entre 43,65 e 43,89% e H (hidrogênio) entre 6,32 e 6,37%. Ao comparar os valores observados pela autora com os encontrados no presente trabalho para madeira, observa-se que os resultados são semelhantes. De modo geral, observa-se em diferentes trabalhos de composição elementar que a mesma não tem muita variabilidade entre espécies e também entre gêneros. Esperava-se um aumento do teor de carbono elementar com o aumento do tempo e temperatura final de carbonização, de forma a acompanhar os valores obtidos na análise química imediata, porém apenas as marchas 2 e 4 apresentaram este comportamento. CONCLUSÃO A madeira de Eucalyptus pellita, procedente de árvore com 5 anos de idade, apresentou características tecnológicas satisfatórias para produção de carvão vegetal. A marcha de carbonização 2, com taxa de aquecimento de 1,25º C/min, tempo de carbonização total de 6 horas e temperatura final de 450°C apresentou maior rendimento gravimétrico em carvão vegetal e porcentagem de carbono na constituição do carvão, além de elevado poder calorífico superior e teor de carbono fixo. Portanto foi considerada a melhor marcha de carbonização para a produção de carvão vegetal a partir da madeira de Eucalyptus pellitta com 5 anos de idade. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à antiga Companhia Agrícola e Florestal Santa Bárbara (CAF), à Universidade Federal de Viçosa, ao Laboratório de Painéis e Energia da Madeira – LAPEM/UFV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTINT AND MATERIALS - ASTM. Standard method for chemical analyses of wood charcoal. Phyladelphia: 1977. 1042p. ARANTES, M.D.C. Variação nas características da madeira e do carvão vegetal de um clone de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden X Eucalyptus urophylla S.T. Blake. 2009. 149p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8112 Carvão vegetal - Análise imediata. Rio de Janeiro: ABNT, 1983. 5p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 8633 Carvão vegetal - Determinação do poder calorífico. Rio de Janeiro: ABNT, 1984. 13p. Sci. For., Piracicaba, v. 38, n. 87, p. 431-439, set. 2010 437

Os resulta<strong>do</strong>s <strong>de</strong> <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> aparente <strong>do</strong> <strong>carvão</strong><br />

<strong>vegetal</strong> <strong>do</strong> presente estu<strong>do</strong> variaram <strong>de</strong> 0,353<br />

a 0,385 g/cm³, não haven<strong>do</strong> influência significativa<br />

<strong>da</strong> marcha <strong>de</strong> carbonização na <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

relativa aparente <strong>do</strong> <strong>carvão</strong>. Uma explicação<br />

para isso po<strong>de</strong>ria ser o fato <strong>da</strong>s marchas <strong>de</strong> carbonização<br />

apresentarem taxas <strong>de</strong> aquecimento<br />

muito próximas. Vella et al. (1989), observaram<br />

uma diminuição no valor <strong>de</strong> <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> aparente<br />

com o aumento <strong>da</strong> taxa <strong>de</strong> aquecimento. Apesar<br />

<strong>do</strong> aumento <strong>da</strong> temperatura as taxas <strong>de</strong> aquecimento<br />

<strong>da</strong>s seis marchas foram muito próximas,<br />

não afetan<strong>do</strong> <strong>de</strong> maneira significativa os valores<br />

<strong>de</strong> <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> aparente.<br />

A <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira <strong>do</strong> <strong>carvão</strong> aumentou<br />

com o aumento <strong>da</strong> temperatura. Isso se <strong>de</strong>ve<br />

provavelmente à que<strong>da</strong> no teor <strong>de</strong> voláteis e aumento<br />

no teor <strong>de</strong> carbono. Relacionan<strong>do</strong> a <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

ver<strong>da</strong><strong>de</strong>ira com a aparente, tem-se a medi<strong>da</strong><br />

<strong>da</strong> porosi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>do</strong> <strong>carvão</strong>, sen<strong>do</strong> que esta<br />

não variou significativamente com as diferentes<br />

marchas <strong>de</strong> carbonização analisa<strong>da</strong>s.<br />

A Tabela 6 traz o resulta<strong>do</strong> <strong>da</strong> análise <strong>da</strong><br />

composição elementar <strong>da</strong> ma<strong>de</strong>ira e <strong>do</strong>s carvões<br />

com valores para carbono, hidrogênio, nitrogênio<br />

e oxigênio.<br />

Tabela 6. Valores médios <strong>da</strong> composição elementar <strong>da</strong><br />

ma<strong>de</strong>ira E. pellita e <strong>do</strong>s carvões em função<br />

<strong>da</strong>s marchas <strong>de</strong> carbonização.<br />

Table 6. Average values of elementary composition<br />

from E. pellita wood and charcoal as a function<br />

of carbonization runs.<br />

Marcha<br />

Composição Elementar (%)<br />

C H N O<br />

1 76,92 2,63 0,41 20,04<br />

2 90,22 2,64 0,45 6,69<br />

3 77,25 2,05 0,47 20,23<br />

4 86,25 2,29 0,65 10,81<br />

5 72,66 1,48 0,36 25,5<br />

6 67,78 1,32 0,31 30,59<br />

Ma<strong>de</strong>ira E. pellita 48,53 6,43 0,17 44,87<br />

A ma<strong>de</strong>ira <strong>de</strong> E. pellita apresentou valores <strong>de</strong><br />

composição elementar <strong>de</strong>ntro <strong>do</strong> espera<strong>do</strong> para<br />

a espécie. Arantes (2009) ao <strong>de</strong>terminar a variabili<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

existente nas características <strong>da</strong> ma<strong>de</strong>ira<br />

um híbri<strong>do</strong> <strong>de</strong> Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla<br />

aos seis anos <strong>de</strong> i<strong>da</strong><strong>de</strong> encontrou valores<br />

para teores <strong>de</strong> C (carbono) varian<strong>do</strong> entre 49,51<br />

e 49,84%; N (nitrogênio) entre 0,13 e 0,23%; O<br />

(oxigênio) entre 43,65 e 43,89% e H (hidrogênio)<br />

entre 6,32 e 6,37%. Ao comparar os valores<br />

observa<strong>do</strong>s pela autora com os encontra<strong>do</strong>s no<br />

presente trabalho para ma<strong>de</strong>ira, observa-se que<br />

os resulta<strong>do</strong>s são semelhantes. De mo<strong>do</strong> geral,<br />

observa-se em diferentes trabalhos <strong>de</strong> composição<br />

elementar que a mesma não tem muita variabili<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

entre espécies e também entre gêneros.<br />

Esperava-se um aumento <strong>do</strong> teor <strong>de</strong> carbono<br />

elementar com o aumento <strong>do</strong> tempo e temperatura<br />

final <strong>de</strong> carbonização, <strong>de</strong> forma a acompanhar<br />

os valores obti<strong>do</strong>s na análise química<br />

imediata, porém apenas as marchas 2 e 4 apresentaram<br />

este comportamento.<br />

CONCLUSÃO<br />

A ma<strong>de</strong>ira <strong>de</strong> Eucalyptus pellita, proce<strong>de</strong>nte <strong>de</strong><br />

árvore com 5 anos <strong>de</strong> i<strong>da</strong><strong>de</strong>, apresentou características<br />

tecnológicas satisfatórias para produção<br />

<strong>de</strong> <strong>carvão</strong> <strong>vegetal</strong>.<br />

A marcha <strong>de</strong> carbonização 2, com taxa <strong>de</strong> aquecimento<br />

<strong>de</strong> 1,25º C/min, tempo <strong>de</strong> carbonização<br />

total <strong>de</strong> 6 horas e temperatura final <strong>de</strong> 450°C apresentou<br />

maior rendimento gravimétrico em <strong>carvão</strong><br />

<strong>vegetal</strong> e porcentagem <strong>de</strong> carbono na constituição<br />

<strong>do</strong> <strong>carvão</strong>, além <strong>de</strong> eleva<strong>do</strong> po<strong>de</strong>r calorífico superior<br />

e teor <strong>de</strong> carbono fixo. Portanto foi consi<strong>de</strong>ra<strong>da</strong><br />

a melhor marcha <strong>de</strong> carbonização para a<br />

produção <strong>de</strong> <strong>carvão</strong> <strong>vegetal</strong> a partir <strong>da</strong> ma<strong>de</strong>ira <strong>de</strong><br />

Eucalyptus pellitta com 5 anos <strong>de</strong> i<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />

AGRADECIMENTOS<br />

Os autores agra<strong>de</strong>cem à antiga Companhia<br />

Agrícola e Florestal Santa Bárbara (CAF), à Universi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

Fe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Viçosa, ao Laboratório <strong>de</strong><br />

Painéis e Energia <strong>da</strong> Ma<strong>de</strong>ira – LAPEM/UFV.<br />

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS<br />

AMERICAN SOCIETY FOR TESTINT AND MATERIALS<br />

- ASTM. Stan<strong>da</strong>rd method for chemical analyses of<br />

wood charcoal. Phyla<strong>de</strong>lphia: 1977. 1042p.<br />

ARANTES, M.D.C. Variação nas características<br />

<strong>da</strong> ma<strong>de</strong>ira e <strong>do</strong> <strong>carvão</strong> <strong>vegetal</strong> <strong>de</strong> um clone <strong>de</strong><br />

Eucalyptus grandis W. Hill ex Mai<strong>de</strong>n X Eucalyptus<br />

urophylla S.T. Blake. 2009. 149p. Tese (Doutora<strong>do</strong><br />

em Ciência e Tecnologia <strong>da</strong> Ma<strong>de</strong>ira) – Universi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />

Fe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Lavras, Lavras, 2009.<br />

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.<br />

ABNT NBR 8112 Carvão <strong>vegetal</strong> - Análise imediata.<br />

Rio <strong>de</strong> Janeiro: ABNT, 1983. 5p.<br />

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.<br />

ABNT NBR 8633 Carvão <strong>vegetal</strong> - Determinação <strong>do</strong><br />

po<strong>de</strong>r calorífico. Rio <strong>de</strong> Janeiro: ABNT, 1984. 13p.<br />

Sci. For., Piracicaba, v. 38, n. 87, p. 431-439, set. 2010<br />

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