A madeira é largamente utilizada pelo homem para diversas finalidades, dentre elas, o uso para fins energéticos. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis, o uso da madeira para produção de energia, diminuiu. Entretanto, atualmente, devido à pressão de órgãos ambientais e de organizações não governamentais para que ocorra uma diminuição na emissão de poluentes, existe uma maior busca por combustíveis provenientes de fontes renováveis, que poluam menos, e a utilização da biomassa tem ganhado forças nesse cenário.
A biomassa, no Brasil, é constituída em grande parte pela madeira, e quando se avalia a produção de energia, pode-se dizer que o uso se divide em produção de carvão vegetal (carbonização) e consumo direto da lenha (combustão).
Para queima direta é melhor utilizar madeiras com maior poder calorífico, pois essa propriedade está relacionada com o rendimento energético, que por sua vez está relacionado com a sua constituição química, onde os teores de celulose, hemiceluloses, lignina, extrativos e substâncias minerais variam de uma espécie para outra. Além disso, pode-se dizer que a densidade da madeira também é uma característica bastante relevante, pois é um dos índices de qualidade da madeira mais importantes, uma vez que está correlacionada diretamente com a produção de massa seca, com as propriedades físico-mecânicas e pode ser facilmente determinada, além de se relacionar com a qualidade dos produtos.
A idade das árvores também interfere consideravelmente, pois diversas transformações ocorrem na madeira à medida que envelhece podendo-se citar variações nas composições químicas, físicas e anatômicas.
Geralmente, a madeira apresenta uma rápida elevação dos valores de densidade e comprimento de fibra, da fase juvenil até atingirem a maturidade, onde os valores permanecem mais ou menos constantes. Na fase juvenil, a taxa de incorporação de biomassa é crescente, tendendo a se estabilizar, quando a árvore atinge a fase adulta.
Portanto, é necessário conhecer as propriedades da madeira para destiná-la a um determinado uso, para promover seu melhor aproveitamento.
Como forma de determinar a influência da idade e de diferentes materiais genéticos de Eucalyptus sp. na produção de energia da madeira foram utilizados três clones de Eucalyptus, nas idade de 3, 4, 5 e 7 anos, provenientes de plantios comerciais no município de Lassance – MG.
Foram selecionadas três árvores de diâmetro médio para cada um dos doze tratamentos, totalizando trinta e seis árvores (amostras). As árvores foram coletadas em plantios comerciais com espaçamento médio de 3,5m x 2,5m nas classes de idade de três, quatro, cinco e sete anos.
De cada árvore foram retirados cinco discos correspondentes a 0%, 25%, 50%, 75% e 100% da altura comercial do tronco, sendo que a densidade básica da madeira foi obtida para cada disco, ou seja, sentido base topo, enquanto que para o poder calorífico e para a análise química elementar foram utilizadas amostras compostas.
De cada disco foram retiradas duas cunhas opostas passando pela medula, as quais foram identificadas e destinadas à determinação da densidade básica da madeira. Os procedimentos utilizados para a análise estão de acordo com o método de imersão em água. Os valores foram calculados a partir da média aritmética das densidades das respectivas cunhas.
O poder calorífico superior da madeira, foi determinados de acordo com a metodologia descrita pela norma da ABNT NBR 8633 utilizando-se uma bomba calorimétrica adiabática. As amostras de madeira foram transformadas em serragem. Foi utilizada a fração que passou pela peneira n° 16 internacional, com malha de 40 mesh e ficou retida na peneira n° 24 internacional, com malha de 60 mesh,. As amostras foram secas em estufa a 103±2ºC, até massa constante, para a determinação do poder calorífico superior.
Estimativa de energia
A massa seca de madeira de cada clone foi obtida a partir da densidade básica (kg/m³) encontrada em 1 m³ de madeira. Para o cálculo da energia por m³ de madeira, expressa em kcal, multiplicou-se a massa seca da madeira (kg) pelo respectivo poder calorífico superior de cada clone.
De maneira geral, as madeira de Eucalyptus sp., usadas para a produção de carvão vegetal, devem apresentam densidade básica classificadas como densidade média, em torno de 0,54 g/cm3.
Observou-se um aumento significativo da densidade básica da madeira com o aumento da idade, sendo que, somente aos sete anos, foram observados valores semelhantes aos valores ideais para a produção de carvão vegetal. Ainda analisando verifica-se que houve diferença significativa, para a densidade básica da madeira, entre os clones em todas as idades, e o clone GG 680 apresentou valores médios superiores nas quatro idades analisadas. Os valores de densidade básica da madeira variaram de 0,45 g/cm3 a 0,52 g/cm3; 0,45 g/cm3 a 0,54 g/cm3; 0,49 g/cm3 a 0,56 g/cm3 para GG 100, GG 157 e GG 680, respectivamente. Verificou-se que existe uma tendência de aumento da densidade básica da madeira com o aumento da idade, para madeira de Eucalyptus saligna nas idades de 1, 2, 3 e 4 anos.
A densidade básica da madeira está diretamente relacionada com a produção de energia, ou seja, quanto maior a densidade, maior a quantidade de energia estocada por metro cúbico. Portanto, essa característica é muito importante para a escolha de espécies para queima direta da madeira. Além disso, a densidade da madeira mais elevada, resulta em maiores densidades e resistência do carvão, bem como uma maior quantidade de massa enfornada, reduzindo os custos de produção e aumentado a produtividade das unidades de produção de carvão, e nos altos fornos.
O poder calorífico superior da madeira não apresentou homogeneidade de variância, portanto foi realizada uma análise não paramétrica.
Observa-se que houve efeito da idade no poder calorífico superior da madeira, e diferença significativa entre os clones, em todas as idades. Os valores médios de poder calorífico superior da madeira obtidos no presente trabalho foram de 4633 Kcal/Kg (GG 100), 4660 Kcal/Kg (GG 157) e 4542 Kcal/Kg (GG 680).
Valores semelhantes foram obtidos que avaliou um clone de Eucalyptus pellita na idade de cinco anos (4630Kcal/Kg) e quatro clones híbridos de Eucalyptus sp., aos sete anos (entre 4.274Kcal/Kg e 4.585Kcal/Kg.). Foi observada pouca influência da idade para essa variável, e obteve um valor médio de 4610 Kcal/Kg, para um clone de Eucalyptus grandis dos três aos sete anos.
O poder calorífico é uma das principais variáveis usadas para a seleção de espécies com melhores características para fins energéticos, uma vez que esta relacionada com a quantidade de energia liberada pela madeira durante a sua queima. A quantidade de calor desprendida da madeira é muito importante para conhecer a capacidade energética de uma determinada espécie.
A quantidade de energia armazenada em um metro cúbico de madeira aumentou com o aumento da idade, seguindo a mesma tendência da densidade básica da madeira. O clone GG 100 apresentou os menores valores para essa variável, observando uma variação de 2389 kW.h.m-³ a 2801 kW.h.m-³, enquanto que o clone GG 680 apresentou o melhor desempenho para essa variável, sendo que os valores médios variaram de 2594 kW.h.m-³ a 2943 kW.h.m-³. Os valores médios para o clone GG 157 variaram de 2408 kW.h.m-³ a 2916 kW.h.m-³.
Os valores observados nesse estudo estão próximos aos resultados que obtiveram valores variando de 2537 kW.h.m-³ a 2926 kW.h.m-³ para a quantidade de energia/m3, de clones de Eucalyptus sp., aos sete anos. Entretanto, esses valores foram superiores aos encontrados em estudo com clone híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus camaldulensis nas idades de quatro, cinco, seis e sete anos, obteve valores médios de energia/m3 variando de 1821 kW.h.m-3 a 2464 kW.h.m-3.
Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a idade influencia a densidade básica da madeira e, consequentemente, na quantidade energia armazenada por m3 de madeira.
O clone GG 680 apresentou melhor desempenho quando se avaliou o uso da madeira para geração de energia, atingindo aos sete anos um valor de 2802 kW.h.m-3.
Cabe ressaltar que a escolha do melhor material genético deve levar em consideração as características tecnológicas da madeira, bem como a sua produtividade e efetividade técnica de produção, portanto, deve-se avaliar também, a produtividade das florestas, com o objetivo de determinar se o ganho em qualidade da madeira é superior ao ganho pela produtividade.
Autores
Ana Flávia Neves Mendes Castro, Angélica de Cássia Oliveira Carneiro,
Renato Vinícius Oliveira Castro, Rosimeire Cavalcante dos Santos,
Lumma Papaspyrou Ferreira, Renato Augusto Pereira Damásio, Benedito Rocha Vital |
