Influência de temperatura e taxas de aquecimento na resistência mecânica, densidade e rendimento do carvão da madeira de Eucalyptus cloeziana

Abstract

RESUMO O uso da pirólise como forma de aproveitamento energético da biomassa e resíduos orgânicos vem sendo avaliada como uma alternativa aos combustíveis fósseis. O carvão gerado neste processo é altamente recalcitrante, e sua incorporação ao solo pode contribuir para o sequestro de carbono, além de também melhorar a qualidade do solo de uso agrícola. Este trabalho avaliou o efeito de diferentes condições de pirólise sobre as características físicas, como resistência mecânica, densidade e rendimento gravimétrico do carvão produzido. Para isso, amostras de madeira de Eucalyptus cloeziana foram pirolisadas em nove temperaturas entre 300 e 700 °C, sob três taxas de aquecimento (5, 22,5 e 40 °C min-1). A produção de líquido pirolenhoso atinge o máximo de rendimento em temperaturas entre de 400 e 700 °C na taxa de aquecimento de 5 °C.min-1. Com o aumento da temperatura e da taxa de aquecimento, aumenta a ocorrência de rupturas na estrutura dos carvões, com consequente redução da resistência física destes. Palavras-chave: carbono; estabilidade térmica; energia. Influence of temperature and heating rates on mechanical resistance, density and yield of the wood charcoal of Eucalyptus cloeziana ABSTRACT The use of pyrolysis as a way of energetic use of biomass and organic wastes has been evaluated as an alternative to fossil fuels. The carbon generated in this process is highly recalcitrant, and its incorporation into the soil can contribute to the carbon sequestration, as well as improving soil quality for agricultural use. This work evaluated the effect of different pyrolysis conditions on the physical characteristics, such as mechanical strength, density and gravimetric yield of the charcoal produced. For this, samples of Eucalyptus cloeziana wood were pyrolyzed at nine temperatures between 300 and 700 ° C, under three heating rates (5, 22.5 and 40 ° C min-1). The production of pyrolignal liquid reaches the maximum yield at temperatures between 400 and 700 ° C with heating rate of 5 ° C min-1. With the increase of temperature and the rate of heating, it increases the occurrence of ruptures in the structure of the charcoals, with consequent reduction of their physical resistance.

Seleção de espécie, temperatura e tempo de carbonização na produção de carvão vegetal com resíduos madeireiros da Amazônia

“…A redução no rendimento gravimétrico do carvão, observada a 600 ºC, ocorreu devido à maior perda de L. F. F. da Silva et al massa resultante da degradação térmica dos constituintes do lenho a partir do incremento da temperatura final de carbonização. Outros autores, como Vieira et al 2013e Siebeneichler et al (2017), ao estudarem carvão vegetal de Eucalyptus spp., espécies muito utilizadas como matéria-prima para carvão vegetal, verificaram diminuição do rendimento em carvão com o aumento de temperatura. Moulin et al (2017) carbonizaram resíduos de madeira de ipê, em temperaturas de 500 a 700 ºC.…”

Application of thermogravimetric analysis as a pre-selection tool for Eucalyptus spp.

“…The complete characterization of the wood and charcoal properties of the pre-selected genetic materials for the production of charcoal is presented in Table 4. The presence of materials usually not used in the charcoal production, such as Eucalyptus maidenii hybrids is verified (Pereira et al, 2013a;Vital et al, 2013;Trugilho et al;2015;Pereira et al, 2016;Santos et al, 2016;Carneiro et al, 2017b;Rocha et al, 2017;Siebeneichler et al, 2017). In this way, the importance of the incorporation of genetic materials not usual for the charcoal production, in programs of improvement of these companies is evident.…”

“…The average wall fraction of the fibers of the genetic materials was 63.38% and coefficient of variation of 7.62% (Figure 1). The genetic material with values above 60% of wall fraction (Siebeneichler et al, 2017) are considered potential for charcoal production. Among the analyzed materials, 40% did not fit this recommendation.…”

Carbonization temperature and charcoal properties at different positions in rectangular kiln

“…In addition to handling, generation of charcoal fines in masonry furnaces is also affected by the carbonization temperature. Siebeneichler et al (2017) found that the increase in both temperature and heating rate increases the occurrence of ruptures in the charcoal structure, consequently reducing their physical resistance.…”

“…According to Dias Júnior et al (2016) and Noumi et al (2016), this would be the expected result of higher carbonization temperature, as higher temperatures result in higher fixed carbon content of the produced charcoal, and fixed carbon contents above 80% are observed above 500 °C. Moreover, Siebeneichler et al (2017) stated that the increase in the temperature reduces the charcoal resistance.…”