Índice integrado para avaliação da qualidade energética da biomassa de acácia negra

Abstract

Resumo: A biomassa florestal como matéria prima para a geração de energia vem sendo utilizada ao longo dos anos. Por se tratar de uma fonte de energia renovável vem ganhando destaque. Diversos estudos foram realizados tratando da biomassa florestal e suas propriedades energéticas, entretanto, ainda há dificuldades para mensurar e comparar a qualidade energética de diferentes biomassas florestais. Assim, este estudo teve como objetivo propor uma forma de avaliar e comparar a qualidade energética da biomassa de povoamentos florestais. O objeto de estudo foi Acacia mearnsii De Wild. (acácia negra). Para esse fim, povoamentos comerciais da espécie foram amostrados em três regiões de cultivo (Cristal, Encruzilhada do Sul e Piratini) no Rio Grande do Sul, com 1 a 10 anos classificados em grupos de idade denominados I, II, III e IV. Nesses povoamentos foram mensuradas 3.462 árvores para obtenção das variáveis circunferência à altura do peito e altura total, e destas, 699 árvores foram selecionadas para a avaliação da biomassa de copa, fuste e total (copa + fuste) e suas propriedades energéticas: densidade básica, teor de materiais voláteis, carbono fixo, cinzas, poder calorífico superior e a densidade energética. Considerando copa, fuste e total, a função densidade de probabilidade Normal aderiu aos dados de poder calorífico superior, densidade energética, teor de materiais voláteis e carbono fixo, Lognormal aderiu à densidade básica e teor de cinzas e Burr a aderiu aos estoques de biomassa. A amplitude das curvas ajustadas para a copa é maior do que as ajustadas para o fuste. Para a copa dois fatores explicaram 85% da variância dos dados energéticos. Para o fuste e total três fatores explicaram 94% e 96% da variância. O potencial energético médio por árvore (PEMA) foi capaz de avaliar a qualidade energética e permitiu comparar diferentes biomassas. A estrutura amostral proposta resultou em erro de amostragem relativo menor que 9.5%, podendo ser utilizada para avaliar a qualidade energética da biomassa de povoamentos florestais de acácia negra em diferentes locais de cultivo, com múltiplas idades e diferentes componentes da biomassa.

Abstract: Forest biomass as a raw material for energy generation has been used over the years. As it is a renewable energy source, it has been standing out. Several studies were conducted dealing with forest biomass and its energy properties, however, there are still difficulties in measuring and comparing the energy quality of different forest biomasses. Thus, this study aimed to propose a way to evaluate and compare the energy quality of biomass from forest stands. The object of study was Acacia mearnsii De Wild. (black wattle). In that sense, commercial stands of the species were sampled in three growing regions (Cristal, Encruzilhada do Sul and Piratini) in Rio Grande Sul, from 1 to 10 years old classified in age groups named I, II, III and IV. In these stands, 3,462 trees were measured for chest height and total height. Six hundred and ninety-nine of those trees were selected for the evaluation of crown, stem and total (crown + stem) biomass, and energy properties: basic density, volatile materials content, fixed carbon, ash, gross calorific value, and energy density. Considering crown, stem and total, the density and Normal probability distribution describes the data of gross calorific value, energy density, volatile materials content, and fixed carbon, Lognormal describes basic density and ash content and Burr describes the biomass stocks. The amplitude of the curves adjusted for the crown is greater than those adjusted for the stem. For the crown two factors explained 85% of the variance of the energy data. For stem and total three factors explained 94% and 96% of variance. The average energy potential per tree (PEMA) was able to evaluate the energy quality and allowed to compare different biomass. The proposed sampling structure resulted in a relative sampling error lower than 9.5%, and can be used to evaluate the energy quality of the biomass of black wattle forest stands in different cultivation stands, with multiple ages and different biomass components.