Carvão vegetal de madeiras nativas do Cerrado em aplicações siderúrgicas e energéticas
DOI:
https://doi.org/10.17765/2176-9168.2021v14n4e8364Palavras-chave:
Agronegócio, Biomassa florestal, Energia renovável, Lenha, PiróliseResumo
A qualidade internacional do aço brasileiro é a razão do uso de carvão vegetal no processo siderúrgico, com Mato Grosso do Sul - o maior produtor nacional em 2011 (~356 mil toneladas). O objetivo deste artigo é avaliar a qualidade energética deste biocombustível sólido oriundo de madeiras de espécies nativas (supressão vegetal, sem desmatamento) e disponibilidade geográfica, para atender a demanda regional das indústrias siderúrgicas, cerâmicas, energéticas e afins. A metodologia considerou base de dados do IBGE (2007-2016), determinação de qualidade (PCS, análises imediata e elementar) e comparação com parâmetros do carvão vegetal de outras espécies nativas, plantadas e de biomassas residuais. Resultados indicam: a) MS é um dos quatro maiores produtores anuais, e o segundo maior produtor nacional (2007-2016); b) microrregiões mais produtivas são “Aquidauana” (~21%) e “Três Lagoas” (~23%); c) distribuição geográfica da produção atual é equilibrada nas mesorregiões Centro-Norte (~34%), Leste (~30%) e Pantanais (~25%); d) produção regional é de qualidade média, com TCZ~0,9%, TUM,BU~5%, TMV~33%, TCF~66%; PCS~20,7 MJ.kg-1 (?TCF), TH~5,0%, TO~3,9% e TC~86,3%, com C/H~17,3; e) potencial para melhorar qualidade (?TCF, ?TMV e ?PCS) e produtividade (?Gravimétrico, %).Referências
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6922: Carvão vegetal: determinação da massa específica (densidade à granel). Rio de Janeiro: ABNT, 1981, 2p. (ABNT/CB-028 Siderurgia).
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 6923: Carvão vegetal: amostragem e preparação da amostra. Rio de Janeiro: ABNT, 1981, 15p.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 7402: Carvão vegetal: determinação granulométrica. 1982, 3p.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 8112. Carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro: ABNT, 1986, 5p.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 8631. Carvão mineral: análise elementar: método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1984a, 12p.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 8633. Carvão vegetal: determinação do PCS. Rio de Janeiro: ABNT, 1984B, 13p.
AMS – Associação Mineira de Silvicultura. Florestas Plantadas 2015: um caminho para o desenvolvimento sustentável. Disponível em: http://silviminas.com.br/presentation-2015-portugues/. Acesso em: 19 jan. 2018.
ANDRADE, A. M.; PASSOS, P. R. A.; MARQUES, L. G. C.; OLIVEIRA, L. B.; VIDAURRES, G. B.; ROCHA, J. D. S. Pirólise de resíduos do coco-da-baía (Coccos nucifera Linn) e análise do carvão vegetal. Revista Árvore, Viçosa, v. 28, n. 5, p. 707-714, 2004. Doi: https://doi.org/10.1590/S0100-6762200400050001
ÁRVORES do brasil. Disponível em: http://www.arvoresbrasil.com.br. Acesso em: 10 jan. 2018.
ASTM - American Society for Testing and Materials. D1102-84 – Standard test method for ash in wood. 1984 (reapproved 2007); E1755-01 – Standard test method for ash in biomass. 2001 (reapproved 2007); E872-82 – Standard test method for volatile matter in the analysis of particulate wood fuels. 1982 (reapproved 2006).
BALDUINO JR., A. L.; BALDUÍNO, T. Y.; FRIERERICHS, G.; CUNHA, A. B.; BRAND, M. A. Energetic potential of bamboo culms dor industrial and domestic use in Southern Brazil. Ciência Rural, Santa Maria, v. 46, n. 11, p. 1963-1968, 2016. Doi: https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20160233
BRAND, M. A. Energia da biomassa florestal. Rio de Janeiro, Brasil: Interciência. 2010, 131p.
BRAND, M. A.; CUNHA, A. B.; CARVALHO, A. F.; BREHMER, D. R.; KÜSTER, L. C. Análise da qualidade da madeira e do carvão vegetal produzido a partir da espécie Miconia cinnamomifolia (De Candolle) Naudin (Jacatirão-açu) na agricultura familiar, em Biguaçu, Santa Catarina. Scientia Forestalis, v. 41, n. 99 p. 401-410, 2013. Doi: 10.4336/2013.pbf.33.75.505.
BRAND, M. A.; RODRIGUES, A. A.; OLIVEIRA, A.; MACHADO, M. S.; ZEN, L. R. Qualidade do carvão vegetal para o consumo doméstico comercializado na região serrana sul de Santa Catarina. Revista Árvore, v. 39, n. 6, p. 1165-1173, 2015. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/0100-67622015000600020.
BRITO, J. O.; TOMAZELLO FILHO, M.; SALGADO, A. L. B. Produção e caracterização do carvão vegetal de espécies e variedades de Bambu. IPEF, n. 36, p. 13-17, 1987.
BOTREL, M. C. G.; TRIGILHO, P. F.; ROSADO, S. C. S.; SILVA, J. R. M. Melhoramento genético das propriedades do carvão vegetal de Eucalyptus. Revista Árvore, v. 31, n. 3, p. 391-398, 2007.
CARVALHO, A. F.; BRAND, M. A.; NONES, D. L.; DE MARCO, F. T.; FRIEDERICHS, G.; WEISE, S. M. K. Propriedades físicas e energéticas da madeira e do carvão vegetal da espécie Hyeronyma alchorneoides. Pesq. Flor. Bras., v. 34, n. 79, p. 257-261, 2014.
COELHO, S. T. et al. Carvão Vegetal: aspectos técnicos, sociais, ambientais e econômicos. São Paulo: IEE-USP (Instituto de Eletrotécnica e Energia); CENBIO (Centro Nacional de Referência em Biomassa), 2008. (Nota técnica X)
CORTEZ, L. A. B.; LORA, E. E. S.; GÓMEZ, E. O. Biomassa para energia. Campinas: Ed. Unicamp, 2008. 733p.
COSTA, T. M. S. Estudo da viabilidade técnica do emprego do bambu da espécie Bambusa vulgaris Schard. como carvão vegetal. 2004. 74f. Dissertação (Mestre em Ciências) - Instituto De Pesquisas Energéticas e Nucleares, Universidade de São Paulo, SP, 2004.
COSTA, T. G.; BIANCHI, M. L.; PROTÁSIO, T. P.; TRUGILHO, P. F.; PEREIRA, A. J. Qualidade da madeira de cinco espécies de ocorrência no cerrado para produção de carvão vegetal. Cerne, v. 20, n. 1, p. 37-46, 2014.
DAMÁSIO, R. A. P.; PEREIRA, B. L. C.; OLIVEIRA, A. C.; CARDOSO, M. T.; VITAL, B. R.; CARVALHO, A. M. L. M. Caracterização anatômica e qualidade do carvão vegetal da madeira de pau-jacaré (Piptadenia gonoacantha). Pesq. flor. bras., v. 33, n. 75 p. 261-267, 2013. Doi: 10.4336/2013.pbf.33.75.505
GARCIA, R. Combustíveis e combustão industrial. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2013. 358p.
HEIMANN, J. P.; DRESCH, A. R.; ALMEIDA, A. N. Demanda dos Estados Unidos por carvão vegetal brasileiro. Ciência Florestal, v. 25, n. 2, p. 437-445, 2015.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: https://sidra.ibge.gov.br/home/lspa/mato-grosso-do-sul. Acesso em: 05 jan. 2020.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: home/geociencias/areaterritorial/principal.shtm. Acesso em: 15 dez. 2020.
JOHNSON, D. V. Relatório sobre o manejo da caatinga, semi-árido do Nordeste brasileiro. In: Projeto PNUD/FAO/BRA/85/007. Natal (RN), 1985. (Circular técnica, 3).
LAGEMANN, V. Combustão em caldeiras industriais: óleo & gás combustível. Rio de Janeiro: Ed. Interciência, 2013. 282p.
LORENZI, H. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas do Brasil. 4. ed. Nova Odessa, SP: Plantarum, 2016. 368p. v.2
MEDEIROS NETO, P. N.; PAEN, J. B. Relação entre as características da madeira e do carvão vegetal de duas espécies da Caatinga. Floresta e ambiente, v. 21, n. 4, p. 484-493, 2014. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/2179-8087.051313.
MICHELS, I. E.; YNAGUITA, E. (Org.). Minero-Siderurgia. Campo Grande, MS: Ed. UFMS, 2004. 167p. (Cadeias produtivas de Mato Grosso do Sul, 7).
MORELLO, T. F. Carvão vegetal e siderurgia: de elo perdido a solução para um mundo pós-Kyoto. Dissertação. Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.
MCKENDRY, P. Energy production from biomass (Part 1): overview of biomass. Bioresource Technology, v. 83, p. 37-46, 2002.
MUÑIZ, G. I. B.; LENGOWSKI, E. C.; NISGOSKI, S.; MAGALHÃES, W. L. E. OLIVEIRA, V. T.; HANSEL, F. Characterization of Pinus spp needles and evaluation of their potential use for energy. Cerne, v. 20, n. 2, p. 245-250, 2014. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/01047760.201420021358
OLIVEIRA, E.; VITAL, B. R.; PIMENTA, A. S.; LUCIA, R. M. D.; LADEIRA, A. M. M.; CARNEIRO, A. C. O. Estrutura anatômica da madeira e qualidade do carvão de Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir. Revista Árvore, v. 30, n. 2, p. 311-318, 2006.
OLIVEIRA, J. B. GOMES, P. A.; ALMEIDA, M. R. Propriedades do carvão vegetal. In: FUNDAÇÃO CENTRO TECNOLÓGICO DE MINAS GERAIS. Carvão vegetal: destilação, propriedades e controle de qualidade. Belo Horizonte, MG: CETEC, 1982. p. 39-61. (Série de publicações técnicas, 6).
OLIVEIRA, M. Carvão vegetal sustentável. Rev. Pesquisa FAPESP, n. 189, p. 72-75, 2011. Disponível em: revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2011/11/072-075-189.pdf. Acesso em: 15 dez. 2019.
PAES, J.B.; LIMA, C. R.; OLIVEIRA, E.; SANTOS, H. C. M. Rendimento e caracterização do carvão vegetal de três espécies de ocorrência no semiárido brasileiro. Ciência da madeira, v. 3, n. 1, p.1-10, 2012.
PAULA, L. E. R.; TRUGILHO, P. F.; REZENDE, R. N. Avaliação de uma amostra de carvão vegetal de Eucalyptus para uso doméstico comercializado em Lavras/MG. Remade, v. 67, p. 15-18, 2009.
PARIKH, J.; CHANNIWALA, S. A.; GHOSAL, G. K. A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel, v. 84, p. 487-494, 2005.
PINHEIRO, P. C. C.; FIQUEIREDO, F. J.; SEYE, O. Influência da temperatura e da taxa de aquecimento da carbonização nas propriedades do carvão vegetal de Eucalyptus. Biomassa & Energia, v. 2, n. 2, p. 159-168, 2005.
PELLICO NETTO, S.; OLIVEIRA FILHO, L. C. Avaliação da biomassa de savana (Cerrado) para produção de carvão vegetal. Silvicultura, São Paulo, v. 8, n. 28, p. 686-689, 1983.
PROTÁSIO, T. P.; SANTANA, J. D. P.; GUIMARÃES NETO, R. M.; GUIMARÃES JR., J. B.; TRUGILHO, P. F.; RIBEIRO, I. B. Avaliação da qualidade do carvão vegetal de Qualea parviflora. Pesq. flor. bras., v. 31, n. 68 p. 295-307, 2011. Doi: 10.4336/2011.pbf.31.68.295
PROTÁSIO, T. P.; TRUGILHO, P. F.; NAPOLI, A.; SILVA, M. G.; COUTO, A. M. Mass and energy balance of the carbonization of babassu nutshell as affected by temperature. Pesq. agropec. bras., v. 49, n. 3, p. 189-196, 2014. Doi: 10.1590/S0100-204X2014000300005
RENDEIRO, G.; NOGUEIRA, M. F. M. (org.). Combustão e gaseificação de biomassa sólida (soluções energéticas para a Amazônia). Brasília: MME, 2008. 192p.
ROSA, R. A.; ARANTES, M. D. C.; PAES, J. B.; ANDRADE, W. S. P.; MOULIN, J. C. Qualidade do carvão vegetal para o consumo doméstico. Journal of Biotechnology and Biodiversity, v. 3, n. 2, p. 41-48, 2012.
ROSILLO-CALLE, F. A brief account of Brazil´s biomass energy potential. Biomassa & Energia, v. 1, n. 3, p. 225-236, 2004.
ROSILLO-CALLE, F.; BEZZON, G. Produção e uso industriais do carvão vegetal. In: ROSILLO-CALLE, F.; BAJAY, S. V.; ROTHMAN, H. Uso da biomassa para produção de energia na indústria brasileira. Campinas, SP: Ed. da UNICAMP, 2008.
SÁNCHEZ, C. G. (Org.). Tecnologia da gaseificação de biomassa. Campinas, SP: Átomo, 2010. 430p.
SÃO PAULO (Estado). Secretaria de Agricultura e Abastecimento de São Paulo. Resolução SAA – 40, de 14 de dezembro de 2015.
SINDICARV – Sindicato das indústrias e dos produtores de carvão vegetal no estado de Mato Grosso do Sul. Disponível em: http://www.sindicarv.com.br/carvao-vegetal/sustentabilidade. Acesso em: 20 set. 2014.
TRUGILHO, P. F.; SILVA, D. A. Influência da temperatura final de carbonização nas características físicas e químicas do carvão vegetal de jatobá (Himenea courbaril L.). Scientia Agraria, v.2, n.1 p.1-8, 2001. Doi: http://dx.doi.org/10.5380/rsa.v2i1.976
UZUN, H.; YILDIZ, Z.; GOLDFARB, J. L.; CEYLAN, S. Improved prediction of higher heating value of biomass using an artificial neural network model based on proximate analysis. Bioresource Technology, v. 234, p. 122-130. 2017.
VALE, A. T.; OLSEN, L. B. Produção de carvão vegetal de casca de Baru (Dipteryx alata) utilizando células de carbonização. Floresta, v. 43, n. 1, p. 117-124, 2013.
VALE, A. T.; DIAS, I. S.; SANTANA, M. A. D. Relações entre propriedades químicas, físicas e energéticas da madeira de cinco espécies do cerrado. Ciência Florestal, v. 20, n. 1, p. 137-145, 2010.
VALE, A. T.; BRASIL, M. A. M.; LEÃO, A. L. Quantificação e caracterização energética da madeira e casca de espécies do cerrado. Ciência Florestal, v. 12, n. 1, p. 71-80, 2002.
VALE, A. T.; COSTA, A. F.; GONÇALEZ, J. C.; NOGUEIRA, M. Relações entre a densidade da madeira, o rendimento e a qualidade do carvão vegetal de espécies do cerrado. Revista Árvore, v. 25, n. 1, p. 89-95, 2001. Disponível em: https://books.google.com.br/books?id=RXWaAAAAIAAJ
VALE, A. T.; NOGUEIRA, M. V. P.; SILVA, M. A. Rendimento da carbonização e qualidade do carvão vegetal de madeiras do cerrado em comparação ao Eucalyptus grandis. Revista Árvore, v. 20, n. 1, p. 93-99, 1996. https://books.google.com.br/books?id=RXWaAAAAIAAJ
VIDAURRE, G. B.; CARNEIRO, A. C. O.; VITAL, B. R.; SANTOS, R. C.; VALLE, M. L. Propriedades energéticas da madeira e do carvão vegetal de Paricá (Schizolobium amazonicum). Revista Árvore, v. 36, n. 2, p. 365-371, 2012.
VILAS BOAS, M. A.; CARNEIRO, A. C. O.; VITAL, B. R.; CARVALHO, A. M. M. L.; MARTINS, M. A. Efeito da temperatura de carbonização e dos resíduos de macaúba na produção de carvão vegetal. Scientia Forestalis, v. 38, n. 87, p. 481-490, 2010. Doi: 10.4336/2013.pbf.33.75.505
VETORIAL SIDERURGIA. Disponível em: http://www.vetorial.ind.br/pt/negocios/siderurgi. Acesso em: 15 dez. 2019.
VOTORANTIM SIDERURGIA. Disponível em: http://www.vsiderurgia.com.br/pt-br/institucional/unidades/sitrel/Paginas/Sitrel.aspx. Acesso em: 15 dez. 2019.
WENZL, H. F. J. The chemical technology of wood. New York: Academic Press, 1970. 692p.
YI, L.; FENG, J.; QIN, Y. H.; LI, W. Y. Prediction of elemental composition of coal using proximate analysis. Fuel, v. 193, p. 315-321, 2017. Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2016.12.044
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