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1 Energia de Biomassa COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Capacidade de Geração de Calor Diogo Henrique Ribeiro Silva Denis Willians Vargas Emerson Emir Jolly.

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1 1 Energia de Biomassa COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Capacidade de Geração de Calor Diogo Henrique Ribeiro Silva Denis Willians Vargas Emerson Emir Jolly Jeferson Luis Becker Verci André Marin Prof° Dr. Dimas Agostinho da Silva COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Capacidade de Geração de Calor Diogo Henrique Ribeiro Silva Denis Willians Vargas Emerson Emir Jolly Jeferson Luis Becker Verci André Marin Prof° Dr. Dimas Agostinho da Silva

2 2 INTRODUÇÃO A madeira é o único material natural que pode se regenerar indefinidamente e ter uma variabilidade de utilização; Da floresta à produção de energia, a madeira apresenta solução para cada um dos setores de atividade que é empregada;

3 3 OBJETIVOS Descrever a composição química da madeira; Determinar as características de geração de calor;

4 4 COMPOSIÇÃO QUÍMICA ELEMENTAR Elementos:Porcentagem Carbono (C) 49 – 50% Hidrogênio (H) 6% Oxigênio (O) 44 – 45% Nitrogênio (N) 0,1 – 1% Análise da composição química elementar da madeira de diversas espécies, coníferas e folhosas.

5 5 COMPOSIÇÃO QUÍMICA ELEMENTAR Material Inorgânico(ppm) Pinus Carvalho Cálcio (Ca) Potássio (K) Magnésio (Mg) Sódio (Na) Fósforo (P) Manganes (Mn) Ferro (Fe) Alumínio (Al) __ 32 Cobre (Cu) __ 2 Zinco (Zn) __ 62

6 6 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Substâncias Macromoleculares: Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira, uma distinção precisa ser feita entre os principais componentes da parede celular: Celulose Polioses Lignina

7 7 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas: CONSTINTUINTES CONÍFERAS FOLHOSAS Celulose 42 ± 2 % 45 ± 2 % Polioses 27 ± 3 % 30 ± 2 % Lignina 28 ± 2 % 20 ± 4 % Extrativos 5 ± 3 % 3 ± 2 %

8 8 COMPOSIÇÃO QUÍMICA CELULOSE Componente majoritário, perfazendo aproximadamente a metade das madeiras tanto de coníferas, como de folhosas; Pode ser brevemente caracterizada como um polímero linear de alto peso molecular, constituído exclusivamente de β-D-glucose. Devido a suas propriedades químicas e físicas, bem como à sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o principal componente da parede celular dos vegetais.

9 9 POLIOSES Cinco açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, são os principais constituintes das polioses. Algumas polioses contém adicionalmente ácidos urônicos. COMPOSIÇÃO QUÍMICA Cadeias moleculares curtas; Ramificações em alguns casos; As folhosas contém maior teor de polioses que as coníferas e a composição é diferenciada.

10 10 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Lignina As moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos polissacarídeos, pois são constituídas por um sistema aromático composto de unidades de fenil-propano apresentando estrutura amorfa.

11 11 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Lignina – Conteúdo em diferentes vegetais (%) Coníferas24-34 Samambaias Folhosas de zona Temperada Folhosas de zona Tropical Gramíneas 17-23

12 12 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DA LIGNINA Espécie de madeira Carbono (C) (%) Hidrogênio (H) (%) Oxigênio (O) (%) Coníferas Folhosas

13 13 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Materiais Acidentais Estes materiais são responsáveis muitas vezes por certas propriedades da madeira como: cheiro, gosto, cor e durabilidade natural. Embora estes componentes contribuem somente com uma pequena porcentagem da massa da madeira (3 a 10%), podem apresentar uma grande influência no poder calorífico especialmente quando a madeira possui elevados teores de resina.

14 14 MADEIRA – FONTE DE ENERGIA A madeira como combustível possui a vantagem de ser renovável, ter baixo teor de cinzas, e praticamente sem enxofre. COMBUSTÍVELPC (kcal/kg) CARVÃO VEGETAL7100 LIGNITO4000 MADEIRA3500 MADEIRA SECA4700 ÓLEO COMBUSTÍVEL9800 PARAFINA10400 Fonte DEMEC, 2007

15 15 ProcessosCombustíveis Eficiência Secundários Térmica(%) Combustão __60-75 GaseificaçãoGás Quente80 (20%T.U) CarvoejamentoCarvão Vegetal62 (35% T.U) Síntese de Metanol Metanol35 Hidrólise Ácida Etanol21 (1ton – 196L) MADEIRA – FONTE DE ENERGIA Fonte (Silva, 2001)

16 16 Segundo a FAO 2007, os combustíveis da Madeira consistem de quarto principais commodities: Lenha, Carvão, Resíduos industriais, Licor negro e outros. Enquanto a lenha e o carvão são produtos florestais tradicionais derivados diretamente da floresta, os resíduos da industria de processamento da madeira e produtos reciclados de madeira se originam na sociedade, o licor negro é subproduto da indústria de celulose e papel. MADEIRA – FONTE DE ENERGIA

17 17 EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS Fonte ITEBE, 2007

18 18 EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS Fonte ITEBE, 2007 Valores médios equivalentes para 1 metro cúbico aparente de cavacos de madeira = 330 kg de cavacos 0,5 m 3 de madeira 2/3 m 3 estéreos 220 kg briquetes 500 kg casca 88 m 3 gás natural 78 kg propano 100 l óleo combustível 1000 kWh

19 19 VALORES ENERGÉTICOS MÉDIOS Fonte ITEBE, 2007 Briquetes de madeira PCI : 4,4 à 4,6 kWh/kg Teor de umidade : 5 à 10 % Densidade : 700 à 750 kg/m 3 Cavacos de madeira PCI : 3,3 à 3,9 kWh/kg Teor de umidade: 20 à 30 % Densidade: 200 à 300 kg/m 3 Cascas PCI : 1,6 à 2,8 kWh/kg Teor de umidade: 40 à 60 % Densidade: 250 à 500 kg/m 3

20 20 CONCLUSÕES A grande maioria dos combustíveis, excetuando os nucleares, depende do efeito térmico resultante da combustão do carbono e hidrogênio que eles contêm; Embora sejam oriundos da mesma fonte orgânica, os vários combustíveis diferem em poder calorífico e em suas propriedades físicas e principalmente químicas, o que, de certa forma, dá uma flexibilidade de escolha; A madeira é um componente essencial no atendimento da demanda energética; A madeira apresenta vantagem por ser renovável e possuir baixo teor de material inorgânico e enxofre; Apresenta desvantagem de possuir poder calorífico menor comparado a outros materiais energéticos, porém esta desvantagem pode ser revertida quando a madeira é convertida em uma fonte de energia secundária.

21 21 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRITO, J. O. O uso energético da madeira. Estud. av. vol.21 no.59 São Paulo Jan./Apr DEMEC. Combustíveis Sólidos – Madeira. Departamento de Eng. Mecânica. UFMG. deira.htm. Capturado em 06 de junho de GUARDABASSI, P. M. Sustentabilidade da Biomassa como Fonte de Energia Perspectivas para Países em Desenvolvimento. (Dissertação Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia, USP), São Paulo, KLOCK, U. et all. Química da madeira. Munual didático, 3ª. Ed. FUPEF.Curitiba, SILVA, D. A. Avaliação da Eficiência Energética em uma Industria de Painéis de Compensado, (Tese de Doutorado, UFPR), Curitiba, ITEBE,

22 22 REFERÊNCIAS ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Normas Técnicas. Rio de Janeiro, ABTCP - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA TÉCNICA DE CELULOSE E PAPEL, Pasta Celulósica e Papel. São Paulo ABTCP, Curso de refino da pasta celulósica. Guaíba. Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel. 68p ANDRADE, A S. Qualidade da madeira, celulose e papel em Pinus taeda L.: influência da idade e classe de produtividade. Curitiba: p. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Florestal) Curso de Engenharia Florestal. Universidade Federal do Paraná. BIERMANN, C.J., Handbook of Pulping and Papermaking. San Diego. Academic Press. ed.2, 754p BRACELPA, Estatísticas do Setor Disponível: Capturado em 08/ CASEY, J.P. Pulpa y papel, química e tecnología química. México. Editorial Limusa S.A. ed.1, v.3, 659p DUEÑAS, R.S. Obtención de pulpas y propiedades de las fibras para papel. Guadalajara: Universidad de Guadalajara, p. KLOCK, U., ANZALDO, J.H, ANDRADE, A S. DE, MARIN, A V. POLPA E PAPEL. Manual Didático. Fupef. Curitiba

23 23 AGRADECIMENTOS Alan Sulato de Andrade – Doutorando Engenharia Florestal Abel Cardoso Buarque da Costa (IC Voluntário) Thyago Augusto Scarpin (Voluntário) Christian, Patrícia, Rodrigo (calouro), Luciana. Laboratório de Polpa e Papel Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal Setor de Ciências Agrárias UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ CNPq


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