BALANÇO DE MASSA DA CARBONIZAÇÃO E PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE CARVÕES VEGETAIS DE COPRODUTOS DO MANEJO FLORESTAL SUSTENTÁVEL DA AMAZÔNIA
Biomassa. Propriedades termoquímicas. Biorredutor. Combustão. Resíduos da Amazônia.
Os coprodutos ou resíduos do manejo florestal sustentável na Amazônia são promissores para produção de carvão vegetal siderúrgico. No entanto, a elevada variabilidade das propriedades físicas e químicas da biomassa residual lenhosa, associada ao controle empírico do processo de carbonização nos fornos de alvenaria, resulta em diminuição da produtividade e heterogeneidade do carvão vegetal. Além disso, existem poucas informações sobre o desempenho do carvão vegetal desses coprodutos durante a sua combustão. O objetivo da pesquisa foi compreender a influência da qualidade dos coprodutos do manejo florestal nas propriedades físico-químicas e energia da combustão do carvão vegetal. Para isso foram utilizados resíduos madeireiros de 6 espécies exploradas em um plano de manejo florestal certificado na cidade de Paragominas, Pará, Brasil. Foram utilizados discos de madeira com espessura de 7 cm retirados de galhos das árvores para a determinação dos teores de extrativos, lignina, cinzas, poder calorífico e densidade básica da madeira. As carbonizações foram realizadas em laboratório com quatro temperaturas finais (400, 500, 600 e 700°C). Posteriormente foram quantificados os rendimentos gravimétricos do processo de carbonização. O carvão produzido foi caracterizado pela densidade relativa aparente, composição química imediata e propriedades energéticas (poder calorífico superior, eficiência energética e densidade energética). Além disso, o consumo específico foi calculado com o intuito de verificar a quantidade de madeira (m³) necessária para produção de 1 tonelada de carvão vegetal. O delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial duplo foi utilizado para avaliar os efeitos da temperatura de pirólise e espécie nas propriedades do carvão, com 3 repetições. Os resultados mostraram variações significativas para densidade básica da madeira (0,42-0,99 g/cm³), lignina total (22,78-40,68%), extrativos solúveis em acetona (0,25-8,08%), extrativos totais (2,45-12,01%), cinzas (0,36-1,91%) e poder calorífico (19,0 - 20,57 MJ/Kg). Além disso, foi verificado ampla variação para o rendimento gravimétrico em carvão vegetal (31,66-39,41%), sendo encontrado maiores valores em temperaturas mais baixas. A densidade aparente do carvão vegetal variou de 0,37 g/cm³ a 0,66 g/cm³. O consumo específico variou de 2,60 m³/ton a 7,09 m³/ton. Para o poder calorífico superior do carvão vegetal ocorreu interação entre espécie e temperatura, sendo os maiores valores encontrados em temperaturas mais altas. A densidade energética foi maior em temperaturas mais elevadas, tendo uma variação de 11,53 a 20,99 GJ/m³. Já a eficiência energética diminuiu com o aumento da temperatura, oscilando de 50,23 a 60,73%. Nosso estudo, verificou que as análises da composição química e física são de extrema importância para a classificação de matéria-prima para produção de carvão vegetal. Observou-se que temperaturas menores que 500°C são adequadas para produção de carvão vegetal. Os resíduos das espécies D. excelsa e M. elata foram considerados mais adequados para produção de biorredutor, pois produziram carvões mais densos e com melhores propriedades energéticas. O estudo evidenciou que as propriedades da madeira são mais relevantes que a temperatura de pirólise, visto que na carbonização dos resíduos lenhosos de M. elata e a D. excelsa foram encontrados elevados rendimentos em temperaturas acima de 600°C.