Carbonização de Madeira: Produção de Carvão Vegetal, Notas de estudo de Engenharia Florestal

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Madeira como opção

energética

Prof. Ezer Dias de Oliveira Jr

Bibliografia

• http://lmq.esalq.usp.br/disserteses/ezer

Introdução

O Brasil no cenário mundial, importância da biomassa florestal e a potencialidade da produtividade na silvicultura (50m^3 /ha.ano) Brasil 4,8Mha plantados

São Paulo 770 mil hectares (3,1% da área)

79,4% eucalipto

20,6% pinus

2% outras

Matriz energética

• 11Mm^3 /ano de biomassa para energia
• Nogueira (2002) o cenário futuro é de prevalecer os derivados fósseis, considera a construção de perspectiva sustentável.
• Brito (1997) US$3.2bilhões/ano para restabelecer oferta de madeira energética
• Gaseificação e Pirólise são mais eficientes
• Queima direta é a forma mais usada.

Cadeia Produtiva do carvão

vegetal (Pró Carvão - IPEF)

• 1831 cadastros levando-se em conta a categorização.
• Carvão Vegetal: 781 Empresas
• 537 produtores
• 244 distribuidores

A pirólise ou a destilação seca da madeira, em atmosfera controlada e em temperatura conveniente, produz o carvão vegetal e matéria volátil parcialmente condensável.

Teoria da carbonização

A teoria pode ser resumida como a decomposição térmica desse material orgânico com a ausência parcial ou total de um agente oxidante, ou até mesmo em um ambiente com uma concentração de oxigênio capaz de evitar a gaseificação intensa.

Fabricação de carvão vegetal

No passado foram testadas muitas técnicas, mas três delas são as mais usadas hoje:

• Aquecimento interno por combustão controlada da matéria-prima;
• Aquecimento externo pela combustão de lenha, óleo combustível ou gás natural;
• Aquecimento de gás em circulação.

Fornos “rabo quente” em operação

O processo de carbonização pode ser sub dividido em 4 fases:

• Secagem da madeira
• Pré-carbonização
• Carbonização
• Carbonização final.

Secagem

• A secagem da madeira, com a vaporização da água livre da madeira, da água retida nas paredes das células e a água quimicamente ligada de constituição.
• A faixa de temperatura de 110 a 200ºc.
• O calor necessário para manter a temperatura adequada provém da:

Queima de parte da madeira na própria câmara de carbonização, nos fornos mais rudimentares

Em câmara de combustão própria nos fornos mais evoluídos.

Controle do processo

• Cor da fumaça
• Tato nas paredes
• Brasas nos tatus
• Tempo das fornadas anteriores

Qualidade do carvão

As propriedades físico-químicas e mecânicas do

carvão dependem:

• Da composição e da estrutura da madeira;
• Da umidade inicial da madeira;
• Das dimensões da madeira;
• Da temperatura de carbonização;
• Da taxa de aquecimento da carga no forno

A biomassa florestal de maior densidade e teor de lignina, resulta em um carvão vegetal de melhor qualidade e rendimento.

• A temperatura final e a taxa de aquecimento são diretamente responsáveis pelo poder calorífico do carvão vegetal, seu teor de carbono e rendimento.
• A pressão é também um parâmetro importante que frequentemente não é considerado.
• Um pequeno aumento na pressão da pirólise resulta em ganhos significativos no rendimento do carvão vegetal
• O carvão vegetal usado na fabricação de aço e

ferro-gusa deve ter um teor fixo de carbono acima de 75%,

• O carvão para uso doméstico média 65%

Carvão vegetal na indústria

Gaseificação da madeira

TOTAL 100

Gás Não Condensável 25,

Alcatrão insolúvel A 6,

Total Constituintes 35,

Água Constituintes 23,

Alcatrão solúvel B Constituintes 5,

Metanol Constituintes 2,

Ácido acético Constituintes 5,

Ácido pirolenhoso Fração aquosa 35,

Carvão 86% carbono fixo 33

Produtos Descrição técnica % massa seca

• Gaseificar  reduzir-se ao estado de gás

Leitos fluidizados contra correntes ou concorrente.

Espefícicos para geração de energia a partir da biomassa.

Pirólise da madeira

Do Grego Pýrosis (ação de queimar) + lise = decompor pelo calor

A pirólise pode ser definida como a decomposição térmica desse material orgânico com a ausência parcial ou total de um agente oxidante, ou até mesmo em um ambiente com uma concentração de oxigênio capaz de evitar a gaseificação intensa.

• A pirólise geralmente ocorre numa faixa de temperatura que varia de 400 ºC a 800 ºC.
• Os gases, líquidos e sólidos são gerados em proporções diferentes, dependendo dos parâmetros considerados, como a temperatura final, o tempo de residência no forno, a taxa de aquecimento, o ambiente gasoso e as propriedades iniciais da biomassa.

• Muito Obrigado pela atenção