Desenvolvimento metodológico para conversão energética de resíduos de plantios florestais e de poda de árvores urbanas

Abstract

Resumo: Com a finalidade de reduzir os impactos ambientais na geração de energia térmica e reduzir os impactos ambientais provocados pela disposição inadequada de biomassa residual, evitando que se destinasse a lixões ou que se deixasse no campo para decomposição, foi elaborado estudo com metodologia apropriada para enfrentar este problema. Sendo assim, esta tese foi dividida em três etapas: a primeira trata do gerenciamento da biomassa residual proveniente de plantios florestais a partir de levantamentos no estado do Paraná e da poda urbana tendo como estudo de caso a cidade de Pato Branco, onde espécies de Ligustrum lucidum, Schinus molle, Schinus terebinthifolius, Tipuana tipu, Lagerstroemia indica, Cassia fistula, L., Cupressus sempervirens, Pinus sp., Eucalyptus sp., foram as matérias-primas estudadas. A segunda, trata da viabilização técnica e ambiental empregando fornalha de fluxo cocorrente para a queima da biomassa, com monitoramento de temperaturas e análise de gases formados durante a combustão e os procedimentos operacionais para utilizá-las como substitutos à lenha convencional. A terceira, com estudo de viabilidade socioeconômica e desenvolvimento de metodologia para sua conversão termelétrica. Foi desenvolvido técnicas para o armazenamento dos resíduos das diferentes espécies de árvores após o corte, transporte e secagem, com a obtenção de gradientes de secagem das leiras, bem como as curvas características da perda de umidade envolvendo cada tipo de resíduo estudado em suas variadas formas de disposição, umidade e compactação. Foram realizados ensaios com fornalha de fluxo cocorrente, atingindo temperaturas acima de 1.150 ºC, com emissões de CO, NOx, SO2 e H2S, abaixo dos limites permitidos pela Resolução SEMA de 2014. As avaliações socioeconômicas e comercialização dos produtos finais, ficaram vinculadas à utilização da energia e melhorias no sistema de coleta da biomassa (galhos e folhas) após o corte, transporte e a devida importância de inseri-la no mercado. Mostrou resultados de potencial impacto na economia setorial e social, onde envolveu um estudo de viabilidade técnica e econômica para a instalação de usina termelétrica com o aproveitamento do calor gerado pela combustão da biomassa residual. Palavras-chave: Poda. Resíduos de poda. Resíduos de plantios florestais. Biomassa. Biomassa residual. Fornalha cocorrente. Cogeração. Alternativa energética.

Abstract: With the aim of both reducing the environmental impact of thermic energy generation and inadequate residual biomass discard, thus avoiding its deposit in landfills or in wasteland for decomposition, this study was carried out with appropriate methodology to approach this problem. In this way, this doctoral thesis is divided into three sections: the first one deals with the management of both the residual biomass coming from forest planting and from urban trees pruning in the State of Paraná. For this purpose, a case study from the city of Pato Branco was utilized, in which the species of Ligustrum lucidum, Schinus molle, Schinus terebinthifolius, Tipuana tipu, Lagerstroemia indica, Cassia fistula, L., Cupressus sempervirens, Pinus sp., Eucalyptus sp. were selected as study raw-material. The second part of this research presents its technical and environmental feasibility, by making use of a counter-current flow furnace for burning biomass, with monitoring of temperature and the analysis of gases formed during combustion and operational procedures in order to use them as replacement for conventional firewood. The third section of this work brings both a study of the economic viability and methodology development for its thermoelectric conversion. Techniques were developed for different species trees residue storage after cutting, transport and drying, with the attainment of drying gradients of rows, as well as characteristic curves of humidity loss, by involving each type of residue studied in its various forms of placement, humidity and compression. Assays with a downdraft flow wood burning furnace were carried out, reaching temperatures above 1.150 ºC, with emissions of CO, NOx, SO2 and H2S, below the legal limits set by SEMA Resolution of 2014. The final products socio-economic assessments and commercialization were dependent on the use of energy and the improvement of the biomass collection system (branches and leaves) after cutting, transport and the relevance of its introduction to the market. Results were obtained of a potential impact in the sectorial and social economy, which included a technical and economic feasibility study for the installation of a thermoelectric plant, with the use of heat generated by residual biomass combustion. Key-words: Pruning. Pruning residue. Forest planting residue. Biomass. Residual biomass. Downdraft furnace. Cogeneration. Energetic alternative energy source.