Estudo dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos do processo de pirólise de resíduos do manejo florestal sustentável da Amazônia
modelos isoconversionais; bioenergia; carvão siderúrgico; qualidade da madeira
Apesar da abundância de biomassa residual proveniente do manejo florestal na amazônia brasileira e do crescente número de estudos que evidenciam seu potencial energético, ainda existem lacunas no aproveitamento energético desses materiais. A ausência de informações relacionadas aos parâmetros cinéticos e termodinâmicos da pirólise impacta diretamente a transformação desses resíduos em carvão vegetal. Assim, para aprimorar a produção de carvão vegetal siderúrgico na região norte do Brasil, torna-se necessário compreender os fatores que influenciam sua qualidade durante a pirólise para sua utilização mais eficiente. Nesse contexto, o estudo objetiva (I) a caracterização qualitativa dos resíduos lenhosos oriundos de manejo da Amazônia, bem como a variabilidade da qualidade dos carvões produzidos em fornos de alvenaria e (II) investigar seu potencial bioenergético por meio dos estudos cinéticos e termodinâmicos da pirólise. A partir da seleção de peças de resíduos lenhosos por espécie, foram retirados, em cada, quatro discos de 20 cm para caracterização de parâmetros qualitativos e análise termogravimétrica. Além disso, foram amostrados dezesseis toretes de 30 cm para carbonização em escala operacional. A produção de carvão vegetal em escala comercial ocorreu em quatro fornos do tipo “rabo-quente”. Na primeira etapa, foram analisados a densidade, poder calorífico, análise imediata para madeira e carvão e análise química estrutural para madeira. A equivalência energética entre as espécies foi determinada com base no melhor valor de densidade energética. Na segunda etapa, foram realizadas análises termogravimétricas em atmosfera inerte em diferentes taxas de aquecimento: 2,5; 5; 10; 15 e 20 Cº.min-1 e, posteriormente, avaliados os parâmetros cinéticos pelos modelos de isoconversão de Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Friedman e os parâmetros termodinâmicos, sendo a variação de entalpia (∆H), a variação de energia de Gibbs (∆G) e as mudanças de entropia (∆S). Os resultados mostraram correlação positiva entre o teor de extrativos e o poder calorífico. A densidade relativa aparente e o teor de cinzas do carvão não foram impactados pela produção em fornos de alvenaria, enquanto os teores de carbono fixo e materiais voláteis apresentaram maior variação. Espécies de baixa densidade, em comparação com Dinizia excelsa, precisariam de duas a três vezes a sua carga para gerar a mesma quantidade de energia equivalente. A energia de ativação encontrada para D. excelsa foi de 139,2 ± 10,02 kJ mol-1 e 131,7 ± 8,9 kJ mol-1, para os modelos de Friedman e FWO, respectivamente.