Avaliação do carvão da bracatinga (Mimosa scabrella Bentham) em função da idade, do teor de umidade da madeira e da temperatura final de carbonização

Abstract

Para este estudo foi utilizado a bracatinga (Mimosa scabrella Bentham), espécie de ocorrência natural e que apresenta grande potencial para fins energéticos, principalmente na produção de carvão vegetal. Foram coletadas ao todo 15 árvores dominantes, coletadas aleatoriamente nas idades de 3, 5 e 7 anos, sendo 5 árvores para cada idade. A seguir as árvores foram transformadas em torestes e posteriormente em corpos de prova. A partir dos corpos de prova, foi produzido carvão vegetal em escala de laboratório nas três idades, em três diferentes faixas de umidade: 0; 15; 30%, utilizando duas temperaturas finais de carbonização (450 e 550°C). Foram determinados os rendimentos dos produtos da carbonização: carvão vegetal, licor pirolenhoso e gases não condensáveis e avaliado a influência das diferentes idades; umidade da madeira e da temperatura final de carbonização nas propriedades físicas e químicas do carvão vegetal produzido e sobre o rendimento em carbono fixo do mesmo. Os resultados foram analisados estatisticamente através de analise de variância em fatorial. A interação entre os fatores gerou 18 tratamentos, sendo realizadas 10 carbonizações para cada tratamento, totalizando 180 carbonizações. A massa específica básica média encontrada foi de 0,50 g/cm3, considerada alta, podendo ser recomendada para produção de carvão vegetal. O rendimento em carvão vegetal aumentou em função idade e diminuiu com o aumento da temperatura final de carbonização e da umidade da madeira. O rendimento de licor pirolenhoso aumentou com a temperatura final de carbonização e com umidade da madeira e diminuiu com o aumento da idade. O rendimento dos gases não condensáveis aumentou com o aumento da temperatura final de carbonização. Os fatores idade, umidade e temperatura final de carbonização não influíram nas densidades aparente e verdadeira do carvão e nem na porosidade do mesmo. O teor de voláteis diminuiu com a elevação da temperatura de carbonização. O teor de cinzas não foi afetado pelos fatores idade, umidade e temperatura de carbonização. O teor de carbono fixo aumentou com a temperatura final de carbonização. O rendimento de carbono fixo não sofreu influência dos fatores idade, umidade e temperatura de carbonização. O poder calorífico aumentou com o aumento da temperatura final de carbonização. O poder calorífico diminuiu com o aumento da umidade da madeira. O principal fator que afetou de maneira marcante as propriedades do carvão de bracatinga foi a temperatura final de carbonização. O carvão de bracatinga apresentou boas características físico-químicas, sendo portanto uma espécie altamente indicada para produção de carvão vegetal.

For this study the bracatinga (,Mimosa scabrella Benthan) was used, specie of native occurrence that shows great potential for energy, as firewood and mainly as charcoal. A total of fifteen dominant trees were collected, random sampled in ages of 3, 5 and 7 years, being five trees for each age. The stems were cut and samples were prepared. Charcoal was produced in laboratory from the samples, in three wood moisture content of 0%, 15% and 30%, two final carbonization temperatures were used: 450 °C and 550 °C. The yield of carbonization products was determinated: charcoal, condensable matter and non condensable gases. The influence of tree age, wood moisture content and final carbonization temperature in the charcoal physical and chemical properties and in the yield of fixed carbon was evaluated. The results were statistically analyzed through factorial variance analysis. Factors interactions generated 18 treatments, 10 carbonizations were done for each treatment resulting in 180 carbonizations in total. Wood average Specific Gravity was of 0.50 g/cm3, considerated high, meaning that the specie can be indicated for charcoal production. Charcoal yield increased with increasing tree age and decreased with higher carbonization final temperature and wood moisture content. The condensable matter yield increased with higher carbonization final temperature and higher wood moisture content, decreased with higher tree age. Non condensable gases yield increased with higher carbonization final temperature. Tree age, wood moisture content and carbonization final temperature did not affect the charcoal apparent specific gravity, neither the true specific gravity and the porosity. Volatile matter decreased with higher carbonization final temperature. Tree age, wood moisture content and carbonization temperature did not affect the ash content. The fixed carbon content increased with higher final carbonization temperature. Tree age, wood moisture content and carbonization temperature did not influence fixed carbon yield. The calorific value increased with higher final carbonization temperature and decreased with higher wood moisture content. The main factor that affected the bracatinga wood charcoal properties was the final carbonization temperature. Bracatinga wood charcoal showed good physical-chemical characteristics being a highly indicated specie for charcoal production.