OS PRINCÍPIOS QUÍMICOS DO BIO CARVÃO
Por: torugo1206 • 23/8/2017 • Projeto de pesquisa • 2.294 Palavras (10 Páginas) • 301 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL
FACULDADE DE ENGENHARIA FLORESTAL
MARIA DE LURDES
PRINCÍPIOS QUÍMICOS DO BIOCARVÃO
CUIABÁ
15 DE SETEMBRO DE 2017
MARIA DE LURDES
PRINCÍPIOS QUÍMICOS DO BIOCARVÃO
Trabalho apresentado para avaliação na disciplina de Tecnologia Química de Produtos Florestais, no curso de Bacharelado em Engenharia Florestal, da Universidade Federal de Mato Grosso.
Docente: Professora Dra. Zaíra Morais dos Santos Hurtado de Mendoza
CUIABÁ
15 DE SETEMBRO DE 2017
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 4
2. PRODUÇÃO DO BIOCARVÃO: PIRÓLISE 5
3. PROPRIEDADES DO BIOCARVÃO 6
4. BIOCARVÃO NO SOLO 8
5. CONCLUSÃO 10
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11
- INTRODUÇÃO
O uso inadequado do solo pela produção agrícola representa um dos direcionadores do aquecimento global, isso por aumentar o poder da mineralização do carbono que foi previamente estabilizado na matriz do solo. Dessa forma, há um aumento no interesse do estudo do teor do carbono dos solos, no sentido de diminuir as emissões de carbono e criar um equilíbrio positivo de carbono nos solos. Uma opção é o sequestro de carbono pela adição da biomassa carbonizada (biocarvão) (Lehmann, 2007b).
No geral, os constituintes da biomassa, usada como um dos combustíveis para a produção do Biocarvão, são a celulose, hemiceluloses e lignina com pequenas quantidades de minerais. Estes constituintes variam consideravelmente de acordo com os diferentes tipos de biomassa ou mesmo dentro do mesmo tipo dependendo do solo, das condições climáticas e do tempo de colheita.
Ao aliar a biomassa com a pirólise encontramos uma das promissoras tecnologias termoquímicas para conversão de biomassa em energia.
Um dos principais produtos da pirólise é o Biocarvão, ou Biochar(BC), que é o nome dado ao carvão resultante de processos de queima controlada de materiais orgânicos, como casca de arroz e serragem, em atmosfera pobre em oxigênio e com a mínima liberação do CO2 e outros gases (condensáveis e não condensáveis) para a atmosfera. Esse possui a finalidade de agir como condicionador e estoque de carbono no solo.
- PRODUÇÃO DO BIOCARVÃO: PIRÓLISE
Entre os processos de conversão da madeira em energia, o mais clássico é a carbonização. Nos primórdios a madeira era queimada em ambientes fechados, se tornava preta e friável produzindo um combustível com menos fumaça, sem chama e calor mais intenso que a própria madeira. Começou-se assim, a produção de carvão vegetal para utilização como fonte de energia nas habitações (Juvilar, 1980).
O biocarvão é produzido por meio da pirólise lenta, na qual se concentra o carbono e elimina o oxigênio, com consequente aumento do conteúdo energético do produto principal, o carvão vegetal. Esse processo é realizado a baixas taxas de aquecimento e elevados tempos de residência, horas ou dias (Hayashi e Miura, 2004).
Por exemplo, um processo que parte da lenha de florestas energéticas (Eucalyptus sp.) com poder calorífico superior em torno de 4580 kcal kg-1 e em base seca 24% de carbono fixo, para carvão com poder calorífico médio de 7472 kcal kg-1 e carbono fixo de 84% (Pereira et al., 2000; Brito, 1978) .
A pirólise lenta ocorre durante um longo período de reação (estando a biomassa no reator no mínimo 30 minutos), a temperaturas baixas (inferiores a 600ºC) e favorece o rendimento do biochar. Ringer et al (2006) indica que sobre condições de pirólise lenta, cerca de 35% do C da biomassa origina biochar, 30% bio-óleo e 35% gás.
A quantidade de biocarvão produzido pela queima depende do material de origem, da temperatura e tempo de queima. Durante a pirólise do material vegetal, uma grande quantidade de massa é perdida principalmente na forma de compostos orgânicos voláteis (CO, CO2, CH4) e H2O resultando em uma redução considerável do volume inicial (Downie et al., 2009).
A temperatura inicial de degradação (onset temperature) varia de acordo com o conteúdo e com a qualidade dos componentes (hemicelulose, celulose e lignina) no material, sendo tanto maior quanto mais resistente à degradação este componente for. Quanto mais alta for a temperatura (> 700 °C) de carbonização maior será a perda de C na forma de compostos voláteis.
- PROPRIEDADES DO BIOCARVÃO
O carvão pode apresentar diferente composição química dependendo da temperatura, tempo de carbonização (Trompowsky et al., 2005) e do tipo material utilizado. As respostas iniciais das plantas ao biocarvão variam de acordo com os componentes (principalmente nutrientes do biocarvão), com o tipo de solo e estado nutricional da espécie de planta utilizada, assim como do tipo de resíduo utilizado para a produção do biocarvão (Van Zwieten et al., 2010).
O carbono orgânico contido no biocarvão é constituído em sua maior parte de estruturas aromáticas policondensadas, caracterizadas pela ligação em forma de anel benzênico de átomos de C com oxigênio (O) ou hidrogênio (H) (Lehman & Joseph, 2009), com matriz de outros grupos funcionais.
Essas ligações entre C-O e C-H governam as estruturas aromáticas estáveis do biocarvão, sendo utilizadas para medir o grau de aromaticidade dos compostos, que quanto menor for, maior será a concentração de C do biocarvão (Braadbaart et al., 2004; Hammes et al., 2006). Geralmente razões O/C abaixo de 0,3 indicam alto grau de aromaticidade (Baldock e Smernick, 2002), consequentemente maior concentração de C.
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