O Repositório Institucional da Universidade Federal Rural da Amazônia (RIUFRA) é um dispositivo de armazenamento e disseminação das obras intelectuais da UFRA, produzidas no âmbito das atividades de pesquisa, ensino e extensão da instituição. É composto de documentos em formato digital, provenientes das atividades desenvolvidas pelo corpo docente, discente e técnico-administrativo da UFRA e por obras elaboradas a partir de convênio ou colaboração entre a instituição e outros órgãos publicados em autoria e/ou coautoria.
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http://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/123456789/945
Title: | A segregação de resíduos do manejo florestal sustentável para otimização da produção bioenergética na Amazônia brasileira |
Advisor: | PROTÁSIO, Thiago de Paula |
Authors: | LIMA, Michael Douglas Roque |
Keywords: | Madeira residual Manejo florestal Resíduo madeireiro - Segregação Resíduo madeireiro |
Issue Date: | 27-02-2020 |
Publisher: | UFRA/Campus Belém (PA) |
Citation: | LIMA, Michael Douglas Roque. A segregação de resíduos do manejo florestal sustentável para otimização da produção bioenergética na Amazônia brasileira. Orientador: Thiago de Paula Protásio. 2020. 206 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) - Universidade Federal Rural da Amazônia, Campus Belém, 2020. Disponível em: http://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/123456789/945. Acesso em: . |
Resumo: | Os resíduos madeireiros do manejo florestal sustentável na Amazônia ainda que promissores para finalidade bioenergética, são altamente heterogêneos (dimensões e propriedades tecnológicas). Dessa forma, utilizados sem segregação resultam em baixa eficiência energética nos processos termoquímicos locais. Assim, esse trabalho teve como objetivo contribuir para a otimização energética dos resíduos madeireiros provenientes do manejo florestal sustentável visando atender os sistemas energéticos na Amazônia brasileira. A amostragem dos resíduos foi realizada aos três dias após a exploração na Unidade de Manejo Florestal da Fazenda Rio Capim em Paragominas, Pará. Foram amostrados os galhos de maior diâmetro de três árvores de vinte espécies de ocorrência na Amazônia brasileira. Foram coletados três discos de madeira da base dos galhos para subsidiar a identificação na Xiloteca, as análises da madeira e carbonizações em escala de laboratório. Além disso, foi coletado material botânico para auxiliar à identificação das espécies. Para facilitar a compreensão, essa dissertação foi dividida em quatro capítulos. O primeiro mostra as relações existentes entre os parâmetros colorimétricos e as densidades básica e energética das madeiras residuais. O segundo reporta as características físicas, químicas e energéticas dos resíduos, e as propriedades que influenciam o desempenho energético da lenha. O terceiro trata da produção e qualidade do carvão vegetal produzido em escala de laboratório. O último capítulo relata as principais contribuições da segregação dos resíduos madeireiros sob a produtividade dos fornos de alvenaria e rendimentos da carbonização. Foram evidenciadas correlações envolvendo os parâmetros colorimétricos (L*, b*, C* e h*) e as densidades básica e energética. Assim, madeiras com maior pigmentação vermelha (a*) {Manilkara elata e Dinizia excelsa) são mais densas e apresentam mais energia estocada (Capítulo 1). Os extrativos totais apresentaram ampla variação entre as madeiras residuais (1,85% -17,88%) e foi a propriedade química que mais influenciou o desempenho energético da lenha. As madeiras residuais foram segregadas em 4 grupos de propriedades tecnológicas similares para geração de energia na Amazônia com base na análise de componentes principais (Capítulo 2). Os extrativos da madeira influenciaram positivamente o rendimento gravimétrico em carvão vegetal, balanço de massa da carbonização, o poder calorífico e o índice de desempenho energético do carvão vegetal (Capítulo 3). A segregação dos resíduos madeireiros em grupos com propriedades similares com base na análise multivariada promoveu efeitos positivos no conteúdo de matéria prima enfornada, produtividade dos fomos de alvenaria e rendimentos da carbonização (Capítulo 4). O presente estudo tem impacto positivo na ciência e no setor produtivo local. Quanto à ciência, foi evidenciado que a qualidade energética dos resíduos de madeiras nativas da Amazônia foi mais influenciada pelos extrativos totais, e portanto, devem ser considerados na qualificação da biomassa residual. A segregação dos resíduos madeireiros em grupos com propriedades similares culminou em ganhos reais quanto a eficiência de conversão energética, mostrando menor consumo de lenha para uma mesma quantidade de carvão vegetal produzido da forma convencional. Dessa forma, a melhora dos índices promovidos pela segregação contribui para a sustentabilidade dos sistemas energéticos na Amazônia, especialmente as carvoarias, emitindo menos gases e produzindo mais carvão vegetal. |
Abstract: | Logging wastes from sustainable forest management in the Amazon are promising for energy purposes, however, they are highly heterogeneous (dimensions and technological properties). When used without segregation, it results in low energy efficiency in local thermochemical processes. Thus, this work aimed to contribute to the energy optimization of logging wastes from sustainable forest management, aiming to serve the energy systems in the Brazilian Amazon. The wastes were sampled three days after logging at the Forest Management Unit from Rio Capim Farm in Paragominas, Pará. The largest diameter branches of three trees of twenty species of occurrence in the Brazilian Amazon were sampled. Three wooden discs from the base of the branches were collected to support identification in the xyloteque, wood analysis and carbonization in laboratory scale. In addition, botanical material was collected to support species identification. The study was divided into four chapters to facilitate compression. The first one shows the relationships between the colorimetric parameters and the basic and energy densities of the logging wastes. The second reports the physical, chemical and energy characteristics of the wastes, and the properties that influence the energy performance of the firewood. The third treats of the production and quality of charcoal in a laboratory scale. The last chapter reports the main contributions of logging wastes segregation on brick kilns productivity and carbonization yields. Correlations involving the colorimetric parameters (L*, b*, C* and h*), basic density, and energy density were evidenced. Thus, woods with higher red pigmentation (a*) (Manilkara elata and Dinizia excelsa) are denser and have more stored energy (Chapter 1). The total extractives presented a wide variation among logging wastes (1.85% - 17.88%) and it was the chemical property that most influenced the energy performance of the firewood. The logging wastes were segregated into 4 groups of similar technological properties for power generation in the Amazon based on Principal component analysis (Chapter 2). Wood extractives positively influenced charcoal yield, mass balance of carbonization, heating value and fuel index value of charcoal (Chapter 3). The segregation of logging wastes into groups with similar properties based on multivariate analysis promoted positive effects on carbonized raw material content, kiln productivity and carbonization yields (Chapter 4). This study has a positive impact on science and the local productive sector. As for science, it was evidenced that the energy quality of the native wood wastes of the Amazon was more influenced by the total extractives, and therefore, should be considered in the residual biomass qualification. The segregation of logging wastes into groups with similar properties resulted in real gains in energy conversion efficiency, showing lower consumption of firewood for the same amount of conventionally produced charcoal. Thus, the improvement of the rates promoted by segregation contributes to the sustainability of energy systems in the Amazon, especially charcoal plants, emitting fewer gases and producing more charcoal. |
URI: | http://repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/123456789/945 |
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