Thiago Campos Monteiro

EXTRACTIVES AND ENERGETIC PROPERTIES OF WOOD AND CHARCOAL

Charcoal production stands out as a raw material for the production of renewable energy. To assess wood quality in energy terms, studies have focused more on the holocellulose and lignin content than on the role of extractives. The objective of this study was to evaluate the relationship between the extractive content in cold water, in dichloromethane and total on energy properties of wood and charcoal, from six trees species. The extractives were removed with different solvents to be recorded and gross calorific value of wood was determined. The wood was carbonized at 1.67°C/min heating rate until maximum of 450°C and residence time of 30 min. The extractive content was correlated with the gravimetric yield, apparent relative density, ash, volatile matter, fixed carbon and gross calorific value of charcoal. The removal of total extractives and extractives soluble in dichloromethane reduced the gross calorific value of wood of most species evaluated. The extractives removed in cold water did not correlate with the parameters of carbonization. The extractives content in dichloromethane correlated with volatile matter, fixed carbon and gross calorific value. Total extractive content correlated with gravimetric yield, apparent relative density and gross calorific value of charcoal. RESUMO - A producao de carvao vegetal se destaca como materia-prima para a producao de energia renovavel. A holocelulose e a lignina sao mais abordadas em estudos sobre a qualidade da madeira para fins energeticos, enquanto a influencia de extrativos nesse parâmetro e pouco conhecida. O objetivo foi avaliar a relacao entre o teor de extrativos em agua fria, diclorometano e totais e as propriedades energeticas da madeira e do carvao vegetal de seis especies. Os extrativos foram removidos com diferentes solventes para serem contabilizados e o poder calorifico superior da madeira, determinado. A madeira foi carbonizada a uma taxa de aquecimento de 1,67 o C/min, temperatura maxima de 450 o C e tempo de residencia de 30 min. O teor de extrativos foi correlacionado com o rendimento gravimetrico, densidade relativa aparente, quimica imediata e poder calorifico do carvao. A remocao dos extrativos totais e soluveis em diclorometano reduziu o poder calorifico da madeira da maioria das especies avaliadas. Os extrativos em agua fria nao se relacionaram com os parâmetros da carbonizacao. O teor de extrativos em diclorometano apresentou correlacao com o teor de materiais volateis, carbono fixo e poder calorifico. O teor de extrativos totais se relacionou com o rendimento gravimetrico, densidade relativa aparente e poder calorifico do carvao vegetal. Eucalyptus ; Poder calorifico; Rendimento gravimetrico.

Use of near infrared spectroscopy to distinguish carbonization processes and charcoal sources

The near infrared spectroscopy (NIRS) has shown a rapid and accurate technique for evaluation of materials of biological origin. The objective of this study was to evaluate the ability of the near infrared (NIR) spectroscopy associated to the Principal Component Analysis (PCA) for the separation of carbonization processes and identification of the origin of the woods used in the carbonizations. Hence, the charcoal of seven species of Eucalyptus and twenty native species from the Cerrado (savannah) of Minas Gerais, Brazil were investigated. The Eucalyptus wood was carbonized in a laboratory furnace and in a 190 m3 industrial rectangular kilns while the wood of native vegetation was carbonized only under laboratory conditions. The samples were grinded for NIR spectra acquirement. The NIR spectra were analyzed by PCA but no cluster were identified allowing discrimination between charcoal produced from native and from Eucalyptus wood. However, the cluster formed in the PCA when using the first derivative NIR spectra permitted to distinguish charcoal produced in different processes of carbonization. Two groups of data for charcoal produced in the industrial rectangular kilns were also observed, suggesting heterogeneity in the carbonization process.

Influência da temperatura no rendimento dos produtos da carbonização de #Eucalyptus microcorys#

Durante a producao de carvao vegetal, diferentes produtos sao formados. Esses produtos sao resultantes, principalmente, da temperatura final de carbonizacao. Sendo o carvao vegetal um dos principais insumos na producao de ferro gusa no Brasil, no presente trabalho, objetivou-se avaliar a influencia da temperatura final de carbonizacao no rendimento dos produtos gerados, e tambem verificar a influencia da posicao radial e longitudinal de amostragem nos rendimentos de cada produto. Para isso, foram retiradas amostras da posicao interna e externa ao longo do raio e tambem de tres diferentes alturas a partir de quatro arvores de Eucalyptus microcorys. As amostras foram carbonizadas em forno eletrico experimental adaptado, com condensador resfriado a agua e frasco coletor de materiais volateis condensaveis. As temperaturas finais de carbonizacao foram de 500, 600, 700, 800 e 900oC. Em seguida, foram calculados os rendimentos gravimetricos em carvao, liquido pirolenhoso e gases nao condensaveis. Os resultados mostram que nao houve diferenca de rendimento gravimetrico em carvao nas posicoes longitudinais e radiais estudadas; o rendimento em liquido pirolenhoso e gases nao condensaveis apresentaram variacoes nas temperaturas de 700°C e 800°C; a variacao do rendimento gravimetrico em carvao, entre as temperaturas de 500°C a 900°C foi de 15%; a variacao do rendimento em liquido pirolenhoso no sentido radial de amostragem foi, em media, de 8%; a variacao do rendimento em gases nao condensaveis no sentido radial de amostragem foi, em media, de 16%.

Influência de compostos de boro nas propriedades físicas da madeira de Eucalyptus sp.

A madeira quando em uso tem se mostrado susceptível ao ataque de besouros e cupins, sendo tal ataque economicamente prejudicial ao homem. E, para impedir tal degradação indesejável, atualmente faz-se do uso de diversos preservantes químicos, os quais se destacam os compostos de boro. Desse modo, o objetivo desta pesquisa foi identificar a influência dos compostos de boro na densidade básica e contração da madeira de Eucalyptus sp. e, a eficiência do tratamento preservante. Foram usados 160 corpos-de-prova com dimensões de 2 x 2 x 5 cm, provenientes de resíduos madeireiros, onde 80 amostras foram tratadas com o preservante e outros 80 não receberam tratamento. Após o tratamento de impregnação à vácuo, realizou-se o teste qualitativo para avaliar a penetração do preservante na madeira tratada, bem como os ensaios de densidade e contração nas amostras com ou sem preservante. Os resultados indicaram que a maior penetração na madeira tratada com compostos de boro foi a nível parcial irregular e, que o tratamento preservante aumentou significativamente a densidade básica da madeira tratada, em relação a não tratada. E, os valores médios de contração total na madeira tratada foram inferiores em 17,5%, 14,8% e 15,5%, para contração tangencial, radial e volumétrica, respectivamente, em relação a madeira não tratada. Desse modo, observou-se que o boro afetou significativamente as propriedades físicas, analisadas, da madeira. Palavras-chave: Contração; Ácido bórico; Densidade básica; Tratamento preservante;

Outdoor drying of wood for charcoal production.

The storage of logs in outdoors areas is the most commonly used wood drying method for charcoal production; however, studies on outdoor drying of logs are still scarce. This study aimed to evaluate the effect of storage time on the energetic properties of wood and charcoal. Logs of 1.2 meters in length extracted from trunks of 10 different clones at 1.3 m above ground level were used in this study. Carbonization in muffle furnace occurred after one, two and three months of storage at a heating rate of 1.67 oC, maximum temperature of 450 oC, and residence time of 30 minutes. Wood calorific value, gravimetric yields on dry and wet bases, chemical analysis, and charcoal calorific value were evaluated. The net calorific value of wood increased with storage time; the optimum storage time ranged between two and three months for different materials. Among the carbonization parameters, only the gravimetric yield on wet basis changed with storage time. Drying was important to reduce wood moisture, favoring its use for energy production.

Secagem ao Ar Livre da Madeira para Produção de Carvão Vegetal / Outdoor Drying of Wood for Charcoal Production

The storage of logs in outdoors areas is the most commonly used wood drying method for charcoal production; however, studies on outdoor drying of logs are still scarce. This study aimed to evaluate the effect of storage time on the energetic properties of wood and charcoal. Logs of 1.2 meters in length extracted from trunks of 10 different clones at 1.3 m above ground level were used in this study. Carbonization in muffle furnace occurred after one, two and three months of storage at a heating rate of 1.67 oC, maximum temperature of 450 oC, and residence time of 30 minutes. Wood calorific value, gravimetric yields on dry and wet bases, chemical analysis, and charcoal calorific value were evaluated. The net calorific value of wood increased with storage time; the optimum storage time ranged between two and three months for different materials. Among the carbonization parameters, only the gravimetric yield on wet basis changed with storage time. Drying was important to reduce wood moisture, favoring its use for energy production.