Energia de Biomassa Capacidade de Geração de Calor 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 Clique para adicionar texto

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; Clique para adicionar texto

OBJETIVOS Descrever a composição química da madeira; Determinar as características de geração de calor; Clique para adicionar texto

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. Clique para adicionar texto

COMPOSIÇÃO QUÍMICA ELEMENTAR Material Inorgânico (ppm) Pinus Carvalho Cálcio (Ca) 1141 1976 Potássio (K) 116 1128 Magnésio (Mg) 326 294 Sódio (Na) 230 216 Fósforo (P) 40 75 Manganes (Mn) 121 59 Ferro (Fe) 72 70 Alumínio (Al) __ 32 Cobre (Cu) __ 2 Zinco (Zn) __ 62 Clique para adicionar texto

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 Clique para adicionar texto

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 % Clique para adicionar texto

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. Clique para adicionar texto

COMPOSIÇÃO QUÍMICA 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. Cadeias moleculares curtas; Ramificações em alguns casos; As folhosas contém maior teor de polioses que as coníferas e a composição é diferenciada. Clique para adicionar texto

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. Clique para adicionar texto

COMPOSIÇÃO QUÍMICA Lignina – Conteúdo em diferentes vegetais (%) Coníferas 24-34 Samambaias 15-30 Folhosas de zona Temperada 16-24 Folhosas de zona Tropical 20-26 Gramíneas 17-23 Clique para adicionar texto

COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DA LIGNINA Espécie de madeira Carbono (C) (%) Hidrogênio (H) Oxigênio (O) Coníferas 63-67 5-6 27-32 Folhosas 59-60 6-8 33-34

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. Clique para adicionar texto

MADEIRA – FONTE DE ENERGIA A madeira como combustível possui a vantagem de ser renovável, ter baixo teor de cinzas, e praticamente sem enxofre. COMBUSTÍVEL PC (kcal/kg) CARVÃO VEGETAL 7100 LIGNITO 4000 MADEIRA 3500 MADEIRA SECA 4700 ÓLEO COMBUSTÍVEL 9800 PARAFINA 10400 Clique para adicionar texto Fonte DEMEC, 2007

MADEIRA – FONTE DE ENERGIA Processos Combustíveis Eficiência Secundários Térmica(%) Combustão __ 60-75 Gaseificação Gás Quente 80 (20%T.U) Carvoejamento Carvão Vegetal 62 (35% T.U) Síntese de Metanol Metanol 35 Hidrólise Ácida Etanol 21 (1ton – 196L) Clique para adicionar texto Fonte (Silva, 2001)

MADEIRA – FONTE DE ENERGIA 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. Clique para adicionar texto

EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS Fonte ITEBE, 2007

EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS Valores médios equivalentes para 1 metro cúbico aparente de cavacos de madeira = 330 kg de cavacos 0,5 m3 de madeira 2/3 m3 estéreos 220 kg briquetes 500 kg casca 88 m3 gás natural 78 kg propano 100 l óleo combustível 1000 kWh Fonte ITEBE, 2007

VALORES ENERGÉTICOS MÉDIOS Briquetes de madeira PCI : 4,4 à 4,6 kWh/kg Teor de umidade : 5 à 10 % Densidade : 700 à 750 kg/m3 Cavacos de madeira PCI : 3,3 à 3,9 kWh/kg Teor de umidade: 20 à 30 % Densidade: 200 à 300 kg/m3 Cascas PCI : 1,6 à 2,8 kWh/kg Teor de umidade: 40 à 60 % Densidade: 250 à 500 kg/m3 Fonte ITEBE, 2007

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. Clique para adicionar texto

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRITO, J. O. O uso energético da madeira. Estud. av. vol.21 no.59 São Paulo Jan./Apr. 2007. DEMEC. Combustíveis Sólidos – Madeira. Departamento de Eng. Mecânica. UFMG. http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/solidos/madeira/madeira.htm. Capturado em 06 de junho de 2007. 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, 2006. KLOCK, U. et all. Química da madeira. Munual didático, 3ª. Ed. FUPEF.Curitiba, 2005. SILVA, D. A. Avaliação da Eficiência Energética em uma Industria de Painéis de Compensado, (Tese de Doutorado, UFPR), Curitiba, 2001. ITEBE, http://www.bioenergieinternational.com/ Clique para adicionar texto

REFERÊNCIAS ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Normas Técnicas. Rio de Janeiro, 1998. ABTCP - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA TÉCNICA DE CELULOSE E PAPEL, Pasta Celulósica e Papel. São Paulo. 1998. ABTCP, Curso de refino da pasta celulósica. Guaíba. Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel. 68p. 1999. ANDRADE, A S. Qualidade da madeira, celulose e papel em Pinus taeda L.: influência da idade e classe de produtividade. Curitiba: 2006. 101p. 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. 1996. BRACELPA, Estatísticas do Setor Disponível: http://www.bracelpa.org.br/, Capturado em 08/2006. CASEY, J.P. Pulpa y papel, química e tecnología química. México. Editorial Limusa S.A. ed.1, v.3, 659p. 1991. DUEÑAS, R.S. Obtención de pulpas y propiedades de las fibras para papel. Guadalajara: Universidad de Guadalajara, 1997. 293p. KLOCK, U., ANZALDO, J.H, ANDRADE, A S. DE, MARIN, A V. POLPA E PAPEL. Manual Didático. Fupef. Curitiba. 2006.

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