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PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL EM FORNOS CIRCULARES COM BAIXA EMISSÃO DE POLUENTES Camila Soares Braga Comissão Nacional de Silvicultura e Agrossilvicultura.

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1 PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL EM FORNOS CIRCULARES COM BAIXA EMISSÃO DE POLUENTES Camila Soares Braga Comissão Nacional de Silvicultura e Agrossilvicultura

2 Equipe Técnica Responsável Coordenadora Profª Drª Angélica de Cássia Oliveira Carneiro, Departamento de Engenharia Florestal, Universidade Federal de Viçosa – DEF/ UFV. Executores Artur Queiroz Lana, Engenheiro Florestal, Mestrando em Ciência Florestal, DEF/ UFV; Aylson Costa Oliveira, Engenheiro Florestal, M.Sc., Doutorando em Ciência Florestal, DEF/ UFV; Bárbara Luísa Corradi Pereira, Engenheira Florestal, M.Sc., Doutorando em Ciência Florestal, DEF/ UFV; Thiago Taglialegna Salles, Engenheiro Florestal, M.Sc., Doutorando em Ciência Florestal, DEF/ UFV.

3 Sistema fornos-fornalha Universidade Federal de Viçosa (UFV); Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de Minas Gerais (SECTES); Pólo de Excelência em Florestas; Associação das Siderúrgicas para Fomento Florestal (ASIFLOR).

4 Carbonização Matéria prima Tecnologia de conversão Carvão vegetal Siderúrgicas, cerâmicas, padarias, churrascarias, cimenteiras, residências

5 Introdução CONDENSADORCONDENSADOR Madeira (1000 kg) Carvão Vegetal (34%) Gases Não- Condensáveis (33%) Licor Pirolenhoso + Alcatrão (33%)

6 Objetivos Apresentar a viabilidade técnica do sistema fornos- fornalha com baixa emissão de gases poluentes e elevado rendimento gravimétrico em carvão vegetal; Analisar a viabilidade econômica da produção de carvão vegetal em duas tecnologias de conversão: sistema fornos-fornalha e fornos do tipo rabo-quente sem sistema de queima de gases.

7 Sistema fornos-fornalha Combustão dos gases da carbonização na fornalha: o Redução das emissões de gases para a atmosfera; o Aproveitamento do calor na propriedade rural; o Geração de energia elétrica (gerador).

8 Sistema fornos-fornalha Fase Faixa de Temperatura Tempo Manutenção Fenômeno I o C15-16 horas Liberação de vapor de água – secagem da madeira, fase endotérmica II o C11-12 horas Degradação das hemiceluloses, aumento da emissão de gases, fase endotérmica III o C23-24 horas Degradação da celulose, grande produção de gases, fase exotérmica. Formação do carvão vegetal IV o C17-18 horas Redução da emissão de gases, fase exotérmica. Aumento da concentração de carbono no carvão vegetal Tabela 1 – Faixas teóricas de temperatura para controle da carbonização no sistema forno-fornalha, mensuradas na cúpula do forno

9 Sistema fornos-fornalha Figura 1 – Planta baixa do sistema fornos-fornalha, com medidas em centímetros.

10 Sistema fornos-fornalha Figura 2 – Vista frontal do sistema fornos-fornalha, com medidas em centímetros

11 Sistema fornos-fornalha

12 Carbonização da madeira o Utilização de madeira de Eucalyptus spp; o A carbonização tem duração média de 3 dias; o O refriamento natural ocorre em 2-3 dias. Carvão VegetalAtiçoFinos 33%8%3% Tabela 2 – Rendimento gravimétrico do sistema fornos-fornalha

13 Sistema fornos-fornalha Redução do passivo ambiental CARDOSO (2010) 95% 89% 53%

14 Análise Econômica A análise econômica de um investimento envolve o uso de técnicas e critérios de análise que comparam os custos e as receitas inerentes aos projetos; Além das questões técnicas e ambientais, a questão econômica deve ser considerada quando se deseja realizar o investimento em determinada tecnologia, devendo estabelecer qual opção disponível apresenta maior rentabilidade ao produtor;

15 Análise Econômica Indicadores para análise econômica e financeira o Horizonte de planejamento de 12 anos, contemplando dois cortes de madeira de Eucalyptus aos 6 anos o Taxa de juros: 7,5% (Taxa Selic – Set/2012) o Valor Presente Líquido (VPL) o Valor Anual Equivalente (VAE) o Razão Benefício – Custo (B/C) o Lucratividade

16 Análise Econômica Cenários o 1 e 3: Após a colheita da madeira, novo plantio. o 2 e 4: Após a colheita da madeira, condução da brotação. o Custo da madeira: o Ano 1-6: R$ 35,18/st o Anos 7-12: R$ 21,00/st o Preço de venda do carvão vegetal: R$ 110,00 mdc (08/2012)

17 Análise Econômica Cenários 1 e 2 Variáveis Sistema Fornos- fornalha Fornos Rabo- quente Número de fornos45 Rendimento (%)32,025,0 Vida útil (anos)62 Fator de conversão (ST/MDC)2,22,75 Carbonizações mensais1215 Consumo mensal de lenha (st) Produção mensal de carvão (mdc)65,45 Carbonizações anuais Consumo anual de lenha (st) Produção anual de carvão (mdc)785,4 Tabela 2 - Informações referentes às carbonizações, consumo de madeira e produção de carvão vegetal dos cenários 1 e 2

18 Análise Econômica Cenários 1 e 2 o Custo de construção do sistema fornos-fornalha: R$ 4390,00 o Custo de construção dos fornos rabo-quente: R$ 3850,00 o Custo de manutenção anual: 5% do custo de construção

19 Análise Econômica Cenários 3 e 4 Variáveis Sistema Fornos- fornalha Fornos Rabo- quente Número de fornos810 Rendimento (%)32,025,0 Vida útil (anos)62 Fator de conversão (ST/MDC)2,22,75 Carbonizações mensais2430 Consumo mensal de lenha (st) Produção mensal de carvão (mdc)131 Carbonizações anuais Consumo anual de lenha (st) Produção anual de carvão (mdc)1.571 Tabela 3 - Informações referentes às carbonizações, consumo de madeira e produção de carvão vegetal dos cenários 3 e 4

20 Análise Econômica Cenários 3 e 4 o Custo de construção do sistema fornos-fornalha: R$ 8.295,70 o Custo de construção dos fornos rabo-quente: R$ 5.700,00 o Custo manutenção de anual: 5% do custo de construção

21 Análise Econômica Área necessária de plantio de Eucalyptus spp. CenáriosFornos Área mensal de plantio (ha) Área anual de plantio (ha) Área total de plantio (ha) Cenários 1 e 2 Sistema Fornos-fornalha 0,67,243,2 Fornos Rabo-quente 0,759,054,0 Cenários 3 e 4 Sistema Fornos-fornalha 1,214,486,4 Fornos Rabo-quente 1,518,0108,0 Tabela 4 – Área de plantio de eucalipto necessária para produção de carvão vegetal nos cenários propostos * Densidade média da madeira de eucalipto igual a 450kg/m³ e incremento médio anual de 31m³/ha/ano, aos 6 anos

22 Sistema Forno Fornalha Forno Rabo Quente

23 Sistema fornos-fornalha Recomendações: o Novos estudos para o redimensionamento da fornalha e sincronização de fornos; o Estudos para o aproveitamento da energia térmica gerada para a secagem da madeira ou fornecimento de energia elétrica; o Estudos para determinação do número mínimo e posicionamento ideal dos cilindros metálicos; o Novas pesquisas para modelagem de curvas de carbonização para diferentes condições da madeira.

24 Considerações Finais O sistema fornos-fornalha apresentou maior viabilidade econômica que os fornos rabo-quente, gerando maior lucro ao produtor de carvão vegetal em todos os cenários propostos; O sistema fornos-fornalha apresenta maior ganho técnico, devido ao maior rendimento gravimétrico, menor consumo de madeira e necessidade de menor número de fornos para uma mesma produção e controle por temperatura, sem critérios subjetivos; Há ainda, o ganho ambiental, devido ao acoplamento dos fornos a fornalha, reduzindo a emissão de gases poluentes durante a carbonização da madeira;

25 Considerações Finais A cadeia produtiva está avançando, porém, é necessário mais investimentos para evolução e consolidação das melhores técnicas para a produção sustentável do carvão vegetal; É necessário políticas públicas que estimulem o emprego de tecnologias voltadas para a redução da emissão de gases de efeito estufa durante a produção de carvão vegetal; É importante considerar a resistência do setor produtivo na adoção de novas práticas e a necessidade de melhor capacitação da mão-de-obra.

26 Obrigada!!


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