Energia de Biomassa

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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

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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

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OBJETIVOS

• Descrever a composição química da madeira
• Determinar as características de geração de
  calor

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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.

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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
  
  

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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

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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

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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
• ß-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.

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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.

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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.

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COMPOSIÇÃO QUÍMICA

• Lignina Conteúdo em diferentes vegetais

() Coníferas 2
4-34 Samambaias 15-30 Folhosas de
zona Temperada
16-24 Folhosas de zona Tropical
20-26 Gramíneas 17-23
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COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DA LIGNINA
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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.

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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
Fonte DEMEC, 2007
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MADEIRA FONTE DE ENERGIA

• Processos Combustíveis Eficiência
• Secundários Térmica()
• Combustão __ 60-75
• Gaseificação Gás Quente 80 (20T.U)
• Carvoejamento Carvão Vegetal 62 (35 T.U)
• Síntese de Metanol Metanol 35
• Hidrólise Ácida Etanol 21 (1ton 196L)

Fonte (Silva, 2001)
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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.

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EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS
Fonte ITEBE, 2007
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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
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VALORES ENERGÉTICOS MÉDIOS

• Briquetes de madeira
• PCI 4,4 à 4,6 kWh/kgTeor de umidade 5 à 10
  Densidade 700 à 750 kg/m3
• Cavacos de madeira
• PCI 3,3 à 3,9 kWh/kgTeor de umidade 20 à 30
  Densidade 200 à 300 kg/m3
• Cascas
• PCI 1,6 à 2,8 kWh/kgTeor de umidade 40 à 60
  Densidade 250 à 500 kg/m3

Fonte ITEBE, 2007
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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.

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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/solido
  s/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/

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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.

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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