Aproveitamento dos gases da carbonização para secagem da madeira e produção de carvão vegetal

Abstract

O carvão vegetal é um produto florestal renovável de grande importância para o Brasil, único país consumidor deste produto na siderurgia e metalurgia. Visando aumentar a sustentabilidade na produção deste insumo, os gases gerados na carbonização não são aproveitados e apresentam potencial energético, os quais podem ser queimados em fornalhas específicas, mitigando as emissões do processo e produzindo energia com potencial para geração elétrica e/ou térmica. Neste sentido, esse estudo objetivou o desenvolvimento e avaliação de um sistema de aproveitamento energético dos gases, em primeira etapa, da carbonização e, em segunda etapa, os gases combustos do queimador para secagem artificial da madeira dentro do próprio forno e avaliar a eficiência da secagem e os impactos no rendimento e qualidade do carvão vegetal. O sistema é composto por quatro fornos circulares de alvenaria, acoplados a um queimador central, interligados por meio de dutos. Na primeira etapa utilizaram-se apenas dois fornos, nos quais os gases da carbonização foram extraídos da chaminé do forno em carbonização e direcionados ao forno de secagem, carregado de madeira. Após as avaliações, prosseguiu-se para a segunda etapa, modificando o sistema e utilizando os quatro fornos, dois para carbonização e dois para secagem. Na chaminé do queimador foi instalada uma tubulação metálica para extração dos gases combustos e direcionamento para os fornos de secagem. Foram avaliadas as temperaturas de 120 e 150 °C e os tempos de 15; 22,5; 30; 45 e 60 horas. A redução da umidade foi medida a partir da pesagem da madeira antes e após cada experimentação. Após a secagem, coleta e análises dos resultados, foram definidos os melhores tempos e temperatura para avaliar o efeito da secagem artificial da madeira seguida de carbonização, de modo a obter os ganhos em rendimento e avaliar os impactos nas propriedades do carvão vegetal. Conclui-se que o uso dos gases da carbonização é eficiente na secagem apenas quando utilizado na 3ª fase da carbonização. No entanto, a secagem artificial da madeira dentro do forno utilizando os gases combustos foi mais eficaz, e as maiores perdas de umidade ocorreram quando utilizados os gases combustos a 150 °C durante 30 horas, o que promoveu, também, ganhos em rendimento gravimétrico e qualidade do carvão vegetal. Palavras – chave: Energia da madeira. Pirólise lenta. Secagem em toras. Umidade da madeira. Rendimento gravimétrico.

Charcoal is a renewable forest product of great importance for Brazil, the only country that consumes this product in steel and metallurgy. In order to increase sustainability in the production of charcoal, the gases generated in carbonization have energy potential and can be burned in specific furnaces, mitigating the needs of the process and producing energy with potential for electrical and / or thermal generation. In this sense, this study aimed at the development and evaluation of a system of energetic use of gases, in the first stage, of carbonization and, in the second stage, the combustion gases of the burner for artificial drying of the wood inside the oven itself and to evaluate the efficiency of the drying and impacts on charcoal yield and quality. The system consists of four circular masonry ovens, coupled to a central burner, interconnected by means of ducts. In the first stage, only two furnaces were used, where the carbonization gases were extracted from the chimney of the carbonization oven and directed to the drying oven, loaded with wood. After the evaluations, a second step was continued, modifying the system and using the four ovens, two for carbonization and two for drying. In the chimney of the burner, a metal pipe was installed to extract the combusted gases and direct them to the drying ovens. Two temperatures (120 and 150 ° C) and five times (15; 22.5; 30; 45 and 60 hours) were evaluated. The reduction in moisture content was measured by weighing the wood before and after each treatment. After drying, collecting and analyzing the results, the best times and temperatures were defined and the effect of artificial drying of wood followed by carbonization was defined, in order to obtain gains in yield and evaluate the impacts on the properties of charcoal. It is concluded that the use of carbonization gases is efficient in drying only when used in the 3rd phase, however, the artificial drying of the wood inside the furnace using the combustion gases more efficiently and as greater losses of moisture it was using the combustion gases at 150 ° C for 30 hours, which also promoted gains in gravimetric yield, without affecting the quality of charcoal. Keywords: Wood energy. Slow pyrolysis. Logs drying. Wood moisture. Gravimetric Yield.