QUALIDADE DA MADEIRA E DO CARVÃO DE SEIS ESPÉCIES DE EUCALIPTO

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1 IV Forum Nacional sobre Carvão Vegetal Belo Horizonte- MG, 08 e 09 de novembro de 2016 QUALIDADE DA MADEIRA E DO CARVÃO DE SEIS ESPÉCIES DE EUCALIPTO Autor 1 ; Autor 2 ; Autor 3 ; Autor 4 RESUMO: Este trabalho foi realizado com objetivo de estudar a qualidade da madeira e do carvão de seis diferentes materiais genéticos de eucalipto e classifica-los quanto ao seu potencial para produção de carvão vegetal. Foram utilizados seis materiais genéticos de Eucalyptus sp, aos 7 anos de idade. O estudo das propriedades da madeira foi realizado a partir da análise química, densidade básica e poder calorífico superior. Para a avaliação da qualidade do carvão e dos rendimentos gravimétricos foi realizada carbonização em mufla de laboratório. Posteriormente, foram determinados os teores de materiais voláteis, cinzas e carbono fixo e o rendimento gravimétrico em carvão vegetal. Foram ainda determinados o poder calorífico superior e a densidade relativa aparente do carvão. Os resultados mostraram que os materiais genéticos apresentaram excelente rendimento gravimétrico em carvão vegetal. O material genético de Eucalyptus cloeziana se destacou em relação aos demais por apresentar melhores propriedades da madeira, maior rendimento em carvão vegetal, maior densidade aparente do carvão e características satisfatórias para utilização em alto-fornos. Palavras chave: carbono; densidade; rendimento. INTRODUÇÃO No Brasil o uso da madeira para geração de energia tem sido relacionado principalmente à produção de carvão vegetal, esta se destaca, em decorrência da demanda existente pelo produto junto ao setor siderúrgico. A madeira utilizada para a produção de carvão possui duas origens básicas: florestas nativas e plantadas. No Brasil estão sendo implantados maciços florestais no intuito de suprir a demanda de madeira existente, consequentemente várias espécies de eucaliptos foram introduzidas no país (SCHUMACHER et al., 1993). As variações na qualidade da madeira de eucalipto são inevitáveis e ocorrem em nível de sua estrutura anatômica, propriedades físicas e composição química, podendo ser detectadas diferenças significativas em níveis inter e intraespecíficos (TOMAZELLO FILHO, 1985). Essa variabilidade poderá ocasionar consequências negativas na qualidade do carvão, as quais refletirão nas operações dos alto-fornos siderúrgicos. Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo de estudar a qualidade da madeira e do carvão de seis diferentes materiais genéticos de eucalipto e classifica-los quanto ao seu potencial para produção de carvão vegetal

2 MATERIAL E MÉTODOS Para a realização desse trabalho foram utilizados seis materiais genéticos de eucalipto, sendo o material genético 1 (Eucalyptus cloeziana F. Muell), os 2, 4, 5 e 6 (Híbridos espontâneos de Eucalyptus urophylla S. T. Blake) e o 3 (Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis), na idade de 7 anos. Foram retiradas das árvores discos a 0, 25, 50, 75 e 100% da altura comercial do tronco para determinação da densidade básica da madeira, produção de carvão vegetal e serragem para a análise da composição química e poder calorífico superior. Para obtenção da composição química da madeira foram determinados os teores de extrativos, lignina total (obtido através da soma dos valores de lignina solúvel e insolúvel) e o teor de holocelulose foi obtido por diferença, as análises foram feitas de acordo com a metodologia utilizada por (CASTRO, 2011). A densidade básica da madeira, assim como a densidade relativa aparente do carvão feita em mercúrio, foi determinada de acordo com o método descrito por (VITAL, 1984). O poder calorífico superior da madeira como também do carvão, foi determinado de acordo com a metodologia descrita pela norma da ABNT NBR 8633 (1984), utilizando-se uma bomba calorimétrica adiabática. As carbonizações foram realizadas em mufla de laboratório com aquecimento elétrico, com tempo total de cinco horas, taxa de aquecimento média de 1,56 C/minuto e temperatura final de 450 C. Foi então determinado, com base na massa seca de madeira, o rendimento gravimétrico em carvão vegetal. A composição química imediata foi obtida seguindo os procedimentos da norma ABNT NBR 8112, com algumas adaptações para determinação dos teores de materiais voláteis, cinzas e carbono fixo, em base seca (ABNT, 1986). Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) efetuando-se os respectivos desdobramentos das interações significativas. A comparação entre os diferentes tratamentos foi feita pelo teste de Tukey a 5% de significância e 95% de probabilidade, quando encontradas diferenças significativas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com base nos resultados apresentados na Tabela 1, observa-se que o material genético 1 (Eucalyptus cloeziana) apresentou maior valor médio para densidade básica da madeira (0,64 g/cm³). Castro (2011) encontrou valores variando entre 0,52 a 0,56 g/cm 3 para clones de eucaliptos aos 7 anos de idade. Madeiras com maior densidade são mais interessantes para produção de carvão vegetal, pois dão origem ao produto com maior densidade (SANTOS, Observa-se na Tabela 1, um maior valor médio para o poder calorífico superior da madeira para o material genético 3 (E. grandis x E. urophylla). Castro (2011) ao avaliar

3 clones de eucalipto aos 7 anos de idade encontrou valores médios para o poder calorífico superior variando entre 4481,65 a 4617,17 Kcal/kg. O calor liberado pela madeira durante sua queima é muito importante para conhecer o potencial energético de uma espécie (SANTOS, Tabela 1 Valores médios para as propriedades físicas e químicas da madeira Madeira DB (g/cm³) PCS (Kcal/kg) TET TLGT THC 1 0,64 a 4539,33 ab 6,72 A 31,84 a 61,45 b 2 0,49 e 4466,75 b 4,18 B 30,18 b 65,64 a 3 0,52 c 4577,33 a 4,30 B 30,05 b 65,64 a 4 0,56 b 4494,5 ab 3,49 B 29,46 bc 67,05 a 5 0,49 e 4450,08 b 4,15 B 29,78 bc 66,07 a Material Genético 6 0,50 d 4493,08 ab 4,39 B 28,86 c 66,75 a DB = densidade básica; PCS = poder calorífico superior; TET, TLGT e THC = representam os teores de extrativos, lignina total e holocelulose, respectivamente. Médias seguidas da mesma letra minúscula na coluna não diferem entre si a 5% de significância pelo teste Tukey. Pelos resultados apresentados na Tabela 1, observa-se que o material genético 1 (Eucalyptus cloeziana) apresentou maior valor médio para teor de extrativos e lignina total e menor valor para o teor de holocelulose. Trugilho et al. (2001) ao estudarem a madeira de clones de eucalipto com a mesma idade dos utilizados neste trabalho, encontraram valores entre 4,87 a 7,75% para extrativos, 29,17 a 34,23% para lignina total e 58,96 a 63,08% para holocelulose. De acordo com Santos (2010) a lignina muito contribui para o rendimento gravimétrico durante o processo de carbonização, o contrário ocorre para extrativos e holocelulose que pouco colaboram para o rendimento em carvão. Como pode ser observado na Tabela 2 o material genético 1 apresentou o maior valor médio para o rendimento gravimétrico em carvão. Os resultados encontrados no presente estudo (34,56 a 36,59%) estão de acordo com Arantes (2009) que ao estudar híbridos de E. urophylla e E. grandis aos 6 anos de idade encontrou rendimento gravimétrico variando entre 33,68 e 35,07%. Analisando a Tabela 2, o material genético 1 (Eucalyptus cloeziana) apresentou maior valor médio para teor de materiais voláteis (25,86%) e menor valor para o teor de cinzas (0,29%), sendo estes, valores desejáveis para o carvão destinado a uso siderúrgico. O teor de carbono fixo não foi influenciado pelos diferentes materiais genéticos estudados, quanto maior o teor de carbono fixo no carvão, melhor para siderurgia. Arantes (2009) ao estudar clones Eucalyptus grandis X Eucalyptus urophylla aos 6 anos de idade encontrou valores médios variando entre 26,72 a 27,30%, 0,16 a 0,21% e 72,54 a 73,07% para teor de voláteis, cinzas e carbono fixo, respectivamente.

4 Tabela 2 Valores médios para rendimento gravimétrico e propriedades do carvão Carvão RGCV TMV TCZ TCF PCS (kcal/kg) DRA (g/cm³) 1 36,59 a 25,86 a 0,29 d 73,84 a 7306,58 b 0,48 a 2 35,97 ab 25,50 ab 0,45 cd 74,05 a 7309,25 b 0,33 c 3 34,56 c 23,95 b 0,62 b 75,43 a 7539,58 a 0,38 b 4 34,78 bc 24,61 ab 0,55 bc 74,85 a 7562,17 a 0,39 b 5 35,44 abc 24,50 ab 0,57 bc 74,93 a 7546,83 a 0,33 c Material Genético 6 35,31 abc 25,35 ab 0,86 a 73,79 a 7508,83 a 0,37 bc RGCV = rendimento gravimétrico em carvão vegetal; TMV, TCZ, TCF = representam os teores de materiais voláteis, cinzas e carbono fixo, respectivamente; PCS = poder calorífico superior; DRA = densidade relativa aparente. Médias seguidas da mesma letra minúscula na coluna não diferem entre si a 5% de significância pelo teste Tukey. Os maiores valores médios para o poder calorífico do carvão foram encontrados nos materiais genéticos 3, 4, 5 e 6. Castro (2011) ao estudar clones de eucalipto aos 7 anos de idade encontrou valores médios para o poder calorífico superior do carvão entre 7282,0 a 7383,0 Kcal/Kg. Carvão vegetal com maior poder calorífico promove para o uso siderúrgico, menor consumo de insumo redutor considerando uma mesma produtividade (SANTOS, O material genético 1 (Eucalyptus cloeziana) apresentou o maior valor médio para densidade aparente do carvão (0,48 g/cm³). Trugilho et al. (2001) observaram valores para essa variável em clones de Eucalyptus grandis variando entre 0,40 e 0,49 g/cm 3. CONCLUSÕES Conclui - se que todos os materiais estudados apresentaram excelente rendimento gravimétrico em carvão vegetal. O material genético 1 (Eucalyptus cloeziana) se destacou entre os demais para produção de carvão vegetal por apresentar melhores propriedades da madeira, maior rendimento na carbonização, maior densidade aparente do carvão e características satisfatórias para utilização em alto-fornos. Deve-se atentar na escolha de materiais genéticos que apresentam maiores rendimentos, densidades aparentes e teores de carbono fixo do carvão. Assim recomenda-se aqueles que possuem madeira com maior densidade básica, elevado teor de lignina, além do fator produtividade volumétrica.

5 AGRADECIMENTOS A Fapemig (Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de Minas Gerais), pelo financiamento do projeto; a Universidade Federal de Viçosa e aos funcionários do Laboratório de Painéis e Energia da Madeira (LAPEM/UFV). REFERÊNCIAS ARANTES, M. D. C. Variação nas características da madeira e do carvão vegetal de um híbrido de Eucalyptus grandis W.Hill ex Maiden x Eucalyptus urophylla S.T. Blake f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira) Universidade Federal de Lavras, Lavras. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8112: carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8633: carvão vegetal: determinação do poder calorifico. Rio de Janeiro, CASTRO, A. F. N. M. Efeito da idade e de materiais genéticos de Eucalyptus sp. na madeira e carvão vegetal f. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, SANTOS, R. C. dos. Parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de clones de Eucalipto f. Tese (Doutorado em Ciências Florestais) Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG, SCHUMACHER, M. V.; POGGIANI, F. Produção de biomassa e remoção de nutrientes em povoamentos de Eucalyptus camaldulensis DEHNH, Eucalyptus grandis HILL ex MAIDEN e Eucalyptus torelliana f. MUELL, plantados em Anhembí, SP. Ciência Florestal, v. 3, n. 1, TOMAZELLO FILHO, M. Estrutura anatômica de oito espécies de eucalipto cultivadas no Brasil. IPEF, Piracicaba, TRUGILHO, P. F. et al. Avaliação de clones de Eucalyptus para a produção de carvão vegetal. Revista Cerne. v.7, n. 2, VITAL, B. R. Métodos de determinação de densidade da madeira. Viçosa: SIF, (Boletim Técnico, 1).