Forest species biomass for the production of charcoal

Fortaleza, Amanda Pinheiro; Filho, José Jaime Pessoa do Nascimento; Ceretta, Rafaela Patrícia da Silva; Barros, Denes de Souza; Silva, Simonne Sampaio da

doi:10.5902/1980509831639

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Sumário

Nota Técnica • Ciênc. Florest. 29 (3) • Jul-Sep 2019 • https://doi.org/10.5902/1980509831639 copy

Forest species biomass for the production of charcoal

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Abstract

Due to the high demand of companies for generating energy from renewable sources, the aim of this study was to analyze the proprieties of wood and charcoal from three forest species: Ceiba pentandra (L.) Gaertn. (Sumaúma), Guatteria sp. (Envirão) e Brosimum sp. (Mumuré). The material was collected at the Empresa Rosa Madeireira Ltda., and from each species, 10 samples were collected for physical proprieties analysis of wood and charcoal, for this one, 5 samples were utilized for chemical analysis. The proprieties evaluated were: basic density and moisture content of wood, gravimetric charcoal yield, the apparent density and moisture content of charcoal and chemical composition. The data was submitted to the Analysis of Variance and the means were compared by the Tukey test at 5% probability level, as well as the effects of the basic density on the gravimetric yield and on the apparent density were tested using Pearson’s Correlation. The analysis indicated that the species factor had a significant effect on all the parameters, except for the moisture content of charcoal. Regarding the wood basic density, Sumaúma showed the lowest mean value (0.4302± 0.0157 g/cm³) and Mumuré, the highest (0.5276 ± 0.0251 g/cm³). However, in relation to the moisture content, Sumaúma was the species that presented the highest content (47.46% ± 2.88). The charcoal yield values ranged from 30.03% ± 1.95 (Envirão) to 32.35% ± 1.46 (Sumaúma). There was a correlation between the wood density and gravimetric yield for the Mumuré species (p= 0.553), but it was considered negative. Nevertheless, a positive correlation was found for Sumaúma (p = 0.058) and Envirão (p = 0.955). In the charcoal density tests, Mumuré showed the highest mean value (0.3173 ± 0.0116 g/cm³) and Envirão, the lowest (0.2654 ± 0.0407 g/cm³). A direct and positive relationship between the basic density of wood and relative apparent density of charcoal was found. For the chemical composition, the species factor did not show a significant effect.

Keywords:
Forest residues; Wood proprieties; Proprieties of charcoal

Tabela 1 Equações utilizadas na obtenção dos resultados do presente estudo.

Propriedades Físicas da Madeira e do Carvão	Fonte	Equação
Densidade básica da madeira	ABNT NBR 7190 (1997)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190/1997: Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. 107 p.	$Ρ_{(b a s)} = \frac{m_{s}}{V_{(s a t)}}$
Densidade relativa aparente do carvão		$Ρ_{(b a s)} = \frac{m_{s}}{V_{(s a t)}}$
Teor de umidade	ABNT NBR 7190 (1997)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190/1997: Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. 107 p.	$U (%) = \frac{m_{i} - m_{s}}{m_{s}} x 100$
Rendimento gravimétrico	*Silva et al. (2007)*SILVA, M. G. da et al. Carvão de resíduos de indústria madeireira de três espécies florestais exploradas no município de Paragominas, PA. Acta Amazonica, Manaus, v. 37, n. 1, p. 61-70, 2007.	$R G c = \frac{P c a r v ã o}{P m a d e i r a} x 100$
Composição Química Imediata	Fonte	Equação
Teor de cinzas	ABNT NBR 8112 (1986)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8112/1986: Carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro, 1986. 5 p.	$Z = \frac{m_{1} - m_{0}}{m} x 100$
Teor de materiais voláteis	ABNT NBR 8112 (1986)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8112/1986: Carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro, 1986. 5 p.	$M V = \frac{m_{2} - m_{3}}{m} x 100$
Teor de carbono fixo	ABNT NBR 8112 (1986)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8112/1986: Carvão vegetal: análise imediata. Rio de Janeiro, 1986. 5 p.	$C F = 100 - (C Z + M V)$

Tabela 2 Valores do teste F da Análise de Variância dos dados coletados das madeiras provenientes de resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Causa de Variação	GL	Densidade da madeira	Umidade da madeira	Rendimento gravimétrico	Densidade aparente	Umidade do carvão
Espécies	2	19,92**	15,51**	6,35**	11,02**	3,45
Resíduos	27	-	-	-	-	-
Total	29	-	-	-	-	-

Tabela 3 Estatística descritiva da densidade básica e teor de umidade das madeiras provenientes de resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Tratamento	Densidade básica (g/cm³) Média ± Desvio padrão	Coeficiente de Variação (CV) %	Teor de umidade (%) Média ± Desvio padrão	Coeficiente de Variação (CV) %
Ceiba pentandra (L.) Gaertn.	0,4302 ± 0,0157 b	3,65	47,46 ± 2,88 a	6,06
Guatteria sp.	0,4637 ± 0,0531 b	11,45	41,33 ± 6,81 b	16,47
Brosimum sp.	0,5276 ± 0,0251 a	4,75	33,93 ± 5,84 c	17,22

Tabela 4 Estatística descritiva do rendimento gravimétrico médio de resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Tratamento	Rendimento gravimétrico (%) Média ± Desvio padrão	Coeficiente de Variação (CV) %
Ceiba pentandra (L.) Gaertn.	32,35 ± 1,46 a	4,53
Guatteria sp.	30,03 ± 1,95 b	6,50
Brosimum sp.	31,30 ± 0,64 ab	2,06

Tabela 5 Estatística descritiva da densidade relativa aparente e do teor de umidade do carvão de resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Tratamento	Densidade aparente (g/cm³) Média ± Desvio padrão	Coeficiente de Variação (CV) %	Teor de umidade do carvão (%) Média ± Desvio padrão	Coeficiente de Variação (CV) %
Ceiba pentandra (L.) Gaertn.	0,2680 ± 0,0232 b	8,65	6,91 ± 0,40 a	5,83
Guatteria sp.	0,2654 ± 0,0407 b	15,32	6,87 ± 0,71 a	10,39
Brosimum sp.	0,3173 ± 0,0116 a	3,64	7,40 ± 0,29 a	3,90

Tabela 6 Valores do teste F da Análise de Variância dos dados coletados do carvão proveniente de resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Causa de Variação	GL	Teor de cinzas	Teor de materiais voláteis	Teor de carbono fixo
Espécies	2	0,893	0,272	0,309
Resíduos	12	-	-	-
Total	14	-	-	-

Tabela 7 Estatística descritiva do teor de cinzas, materiais voláteis e carbono fixo, provenientes do carvão dos resíduos de serraria de três espécies florestais, exploradas no município de Paragominas, Pará.

Tratamento	Teor de cinzas (%)	Teor de materiais voláteis (%)	Teor de carbono fixo (%)
Ceiba pentandra (L.) Gaertn.	0,97 ± 0,68	33,77 ± 3,72	65,27 ± 3,24
Guatteria sp.	1,03 ± 0,64	31,65 ± 4,66	67,32 ± 4,78
Brosimum sp.	0,60 ± 0,14	32,28 ± 5,47	67,12 ± 5,41

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[TFN1] Em que: GL = Grau de liberdade. **Diferença significativa à 1% de probabilidade.