Sistema alternativo para carbonização de madeira

Abstract

A produção de carvão vegetal é uma atividade que depende da matéria-prima, mão-de-obra e sistema de produção. A matéria-prima necessita possuir algumas características como, por exemplo, alto teor de lignina e densidade básica elevada, para garantir maior produção de carvão vegetal. O sistema de produção deve proporcionar adequada condição de trabalho, procurando estabelecer estratégias para menor tempo do ciclo da carbonização, sem alterar o rendimento e a qualidade do carvão vegetal produzido. Este estudo teve como objetivo testar, avaliar e ajustar um sistema alternativo para a carbonização de madeira, em escala piloto, incluindo a construção e teste de um protótipo. Foram utilizadas madeiras de Eucaliptus spp. com 1,15 m de comprimento e diâmetro variando de 6 a 15 cm. Na avaliação geral do sistema foram realizados doze testes, dos quais os dois primeiros serviram para promover ajustes e mudanças no sistema, visando melhorar o seu desempenho. Após estas alterações, foram realizados quatro testes, para a comprovação da eficiência do sistema modificado. Em seguida, foi instalado um medidor de temperatura multicanal de seis pontos, com seis pares termoelétricos para a verificação do seu perfil térmico. Foi usada a análise de regressão para estudar a relação existente entre a temperatura média interna do sistema e a temperatura média dos gases eliminados pela chaminé. Foram ajustados três modelos, o linear, o cúbico e o logarítmico. Pelos resultados, observou-se que o tempo médio de esfriamento foi de 10 e 37,5 horas, para a condição de esfriamento fora e dentro da unidade isolante, observam-se, assim, uma redução de 73,33 % no tempo de esfriamento. A produtividade física do sistema apresentou média de 4,35 e 2,0 kg/h, para o esfriamento fora e dentro da unidade isolante, respectivamente. O teor de carbono fixo médio, considerando somente os testes realizados com os pares termoelétricos, foi de 71,77 %. As estimativas de densidade relativa aparente do carvão não sofreram diferenças significativas em função do método de determinação utilizado. O modelo logarítmico foi o que apresentou o melhor ajuste e o menor erro de estimativa de temperatura interna do sistema, em função da temperatura média dos gases eliminados pela chaminé.

The production of charcoal is a activities which depends on the raw material, labor and production system. The raw material needs to possess some characteristics such as, for example, a high lignin content and elevated basic density to warrant an increased production of charcoal. The production system must warrant an adequate working condition seeking to establish strategies for a shorter time of the carbonization cycle without altering the yield and quality of the produced charcoal. This study was intended to test, evaluate and adjust an alternative system for wood carbonization in pilot scale including the construction and test of a prototype. Eucalyptus ssp woods 1,15 m long and diameter ranging from 6 to 15 cm were utilized. In the general evaluation of the system, 12 tests were performed, where the two former served to promote adjustments and changes in the system aiming to improve their performance. After these alterations, four tests were accomplished for corroboration of the efficiency of the modified system. Next, a six-score multichannel temperature measurer with six thermoelectric pairs for the verification of its thermal profile was installed. The analysis of regression was used to study the relationship existing between average internal temperature of the system and the average temperature of the gases eliminated by the chimney. Three models were adjusted, the linear, the cubic and the logarithmic. From the results, it was found that the average cooling times were 10 and 37,5 hours; for the cooling condition inside and outside the isolating unit, a reduction of 73,33 % in the cooling time being observed. The physical yield of the system presented a mean of 4,35 and 2,0 kg/h for the cooling outside and inside the isolating unit, respectively. The average content of fixed carbon, considering only the tests performed with the thermoelectric pairs was of 71,77 %. The estimates of apparent relative density of the coal underwent no significant differences as related to the determination method utilized. The logarithmic method was the one which presented the best adjustment and lowest estimative error of internal temperature of the system as related to the average temperature of the chimney-eliminated gas.