Acessibilidade / Reportar erro

Avaliação das propriedades energéticas de resíduos de madeiras tropicais com uso da espectroscopia NIR

Evaluation of the energy-related properties of tropical wood waste using NIR spectroscopy

Resumos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de resíduos de madeira de quatro espécies amazônicas para fins energéticos, além de calibrar propriedades da madeira e do carvão vegetal utilizando a técnica NIRS. Foram utilizadas costaneiras das espécies cardeiro (Scleronema micranthum Ducke), cedrinho (Scleronema sp.), louro (Ocotea sp.) e piquiarana (Caryocar villosum Pers.), tendo sido determinadas as seguintes propriedades: densidade básica, composição química, análise química imediata e poder calorífico superior da madeira; rendimentos em carvão vegetal; análise química imediata, poder calorífico e friabilidade do carvão vegetal. Foram adquiridos espectros NIR e gerados modelos para calibração de cada propriedade energética. Os resultados indicam que todas as espécies possuem potencial como fonte bioenergética. Entretanto, as melhores espécies foram o cardeiro e o piquiarana, devido à maior densidade básica e energética, além do louro, com maior teor de lignina e carbono fixo, que apresentou, consequentemente, maior poder calorífico. A espectroscopia NIR mostrou-se como uma ferramenta possível para calibração de propriedades energéticas da biomassa.

espécies nativas; resíduos de florestais; pirólise; infravermelho próximo


The aim of this study was to evaluate the energy-related potential of wood residues of four Amazonian species and calibrate the properties of wood and charcoal using the Near Infrared Spectrometry (NIRS) technique. Residue slabs of cardeiro (Scleronema micranthum Ducke), cedrinho (Scleronema sp.), louro (Ocotea sp.), and piquiarana (Caryocar villosum Pers.) wood were used. The following properties were determined: density, chemical composition, immediate chemical analysis, and superior calorific value of wood; and yield, immediate chemical analysis, calorific value, and friability of charcoal. NIR spectra were obtained and calibration models were generated for each energy property. The results indicate that residues of these forest species can be used as a renewable energy source. NIR spectroscopy has proved to be a possible tool for calibrating energy properties of wood.

native species; forestry residues; pyrolysis; near infrared


  • Andrade CR. Espectroscopia no infravermelho próximo para predizer propriedades da madeira e do carvão de plantio clonal de Eucalyptus sp [dissertação]. Lavras: Universidade Federal de Lavras; 2009.
  • Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR - 8112: Análise imediata: material volátil, cinzas, carbono fixo São Paulo: ABNT; 1983.
  • Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 11941-02: determinação da densidade básica em madeira. Rio de Janeiro; 2003.
  • Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 14660: Madeira - Amostragem e preparação para análise São Paulo: ABNT; 2004.
  • Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 7989: Pasta celulósica e madeira - Determinação de lignina insolúvel em ácido São Paulo: ABNT; 2010a.
  • Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. NBR 14853: Madeira - Determinação do material solúvel em etanol-tolueno e em diclorometano e em acetona São Paulo: ABNT; 2010b.
  • Barcellos DC. Caracterização do carvão vegetal através do uso de espectroscopia no infravermelho próximo [dissertação]. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa; 2007.
  • Brereton RG. Introduction to multivariate calibration in analytical chemistry. Analyst (London) 2000;125(11):2125-2154. http://dx.doi.org/10.1039/b003805i
  • Campos A. Carvão de Eucalyptus: efeito dos parâmetros da pirólise sobre a madeira e seus componentes químicos e predição da qualidade pela espectroscopia NIR [dissertação]. Lavras: Universidade Federal de Lavras; 2008.
  • Foelkel CEB. As biorrefinarias integradas no setor brasileiro de fabricação de celulose e papel de eucalitpo Eucalyptus Online Book & Newsletter; 2012. [cited 2012 set.]. Available from: http://www.eucalyptus.com.br/index_eng.html
  • Kelley SS, Rials TG, Groom LR, So C-L. Use of near infrared spectroscopy to predict the mechanical properties of six softwoods. Holzforschung 2005; 58(3):252-260.
  • Martens H, Naes T. Multivariate calibration New York: Wiley, 1996.
  • Meder R, Gallagher S, Mackie KL, Böhler H, Meglen RR. Rapid determination of the chemical composition and density of Pinus radiata by PLS modelling of transmission and diffuse reflectance FTIR Spectra Holzforschung 1999;53:261-266.
  • Oliveira AC, Carneiro ACO, Vital BR, Almeida W, Pereira BLC, Cardonso MT. Parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus pellita F. Muell. Scientia Forestalis 2010;38(87):431-439.
  • Oliveira JB, Gomes PA, Almeida MR. Caracterização do processo de fabricação de carvão em fornos de alvenaria. In: Penedo WR, editor. Carvão vegetal: destilação, carvoejamento, propriedades, controle de qualidade. Belo Horizonte: CETEC; 1982.
  • Pastore TCM, Okino EYA, Pastore Júnior FP. Carbonização de madeiras da Amazônia. Parte 1: Floresta Nacional do Tapajós Brasília: IBAMA-LPF; 1989. Série técnica vol. 12.
  • Pereira BLC, Oliveira AC, Carvalho AMML, Carneiro ACO, Santos LC, Vital BR. Quality of Wood and Charcoal from Eucalyptus Clones for Ironmaster Use. International Journal of Forestry Research 2012;2012:1-8. http://dx.doi.org/10.1155/2012/523025
  • Petroff G, Doat J. Pyrolyse des bois tropicaux: influence de la composition chimique des bois sur les produits de distillation. Revue Bois et Forêst Tropiques 1978;177:51-64.
  • Protásio TP, Santana JDP, Guimarães Neto RM, Guimarães Júnior JB, Trugilho PF, Ribeiro IB. Avaliação da qualidade do carvão vegetal de Qualea parviflora. Pesquisa Florestal Brasileira 2011;31(68):295-307. http://dx.doi.org/10.4336/2011.pfb.31.68.295
  • Protásio TP, Trugilho PF, Neves TA, Vieira CMM. Análise de correlação canônica entre características da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus. Scientia Forestalia 2012;40(95):317-326.
  • Savitzky A, Golay MJE. Smoothing and differentiation of data by simplified least-squares procedures. Analytical Chemistry 1964;36(8):1627-1639. http://dx.doi.org/10.1021/ac60214a047
  • Schimleck LR, Doran JC, Rimbawanto A. Near infrared spectroscopy for cost effective screening of foliar oil characteristics in a Melaleuca cajuputi breeding population. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2003 April; 51(9):2433-2437. http://dx.doi.org/10.1021/jf020981u PMid:12696917
  • Schimleck LR, Evans R. Estimation of Pinus radiata D. Don tracheid morphological characteristics by near infrared spectroscopy. Holzforschung 2004;58:66-73.
  • Schimleck LR, Michell AJ, Raymond CA, Muneri A. Estimation of basic density of Eucalyptus globulus using near-infrared spectroscopy. Canadian Journal of Forest Research 1999;29(2):194-201. http://dx.doi.org/10.1139/x98-204
  • Silva, AP. Produção de briquetes dos carvões de casca, maravalha e serragem de eucalipto (Eucalyptus pellita), pirolisados às temperaturas máximas de 400 ºC e 600 ºC [monografia]. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; 2007.
  • Trugilho PF, Silva DA. Influência da temperatura final de carbonização nas características físicas e químicas do carvão vegetal de jatobá (Himenea courbaril L.). Scientia Agrária 2001;2(1-2):45-53.
  • Trugilho PF, Regazzi AJ, Vital BR, Gomide JL. Aplicação de algumas técnicas multivariadas na avaliação da qualidade da madeira de Eucalyptus e seleção de genótipos superiores para a produção de carvão vegetal. Revista Árvore 1997;21(1):113-130.
  • Vale AT, Abreu VLS, Gonçales JC, Costa AF. Estimativa do poder calorífico superior do carvão vegetal de madeiras de Eucalyptus grandis em função do teor de carbono fixo e do teor de materiais voláteis. Brasil Florestal 2002;21(73):47-52.
  • Vale, AT, Dias, IS, Santana, MAE. Relações entre propriedades químicas, físicas e energéticas da madeira de cinco espécies de cerrado. Ciência Florestal 2010;36(1):137-145.
  • Vindaurre GB, Carneiro ACO, Vital BR, Santos RC, Valle MLA. Propriedades energéticas da madeira e do carvão de paricá (Schizolobium amazonicum). Revista Arvore 2012;36(2):365-371. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-67622012000200018
  • Williams P, Norris K. Near-infrared technology 2. ed. Saint Paul: American Association of Cereal Chemistry; 2001.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    02 Dez 2014
  • Data do Fascículo
    Dez 2014

Histórico

  • Recebido
    17 Maio 2013
  • Aceito
    28 Jul 2014
Instituto de Florestas da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Rodovia BR 465 Km 7, CEP 23897-000, Tel.: (21) 2682 0558 | (21) 3787-4033 - Seropédica - RJ - Brazil
E-mail: floram@ufrrj.br