Qualidade do carvão vegetal para uso doméstico comercializado em Curitiba

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta

Orientador : Prof. Dr. Martha Andrea Brand

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 25/01/2017

Inclui referências: f. 69-73

Área de concentração

Resumo: Predomina no atual cenário brasileiro a utilização de carvão vegetal em alternativa ao mineral, devido a grande abundância de terras para plantações de florestas e a baixa qualidade do carvão mineral de origem nacional. Toda a produção de carvão vegetal é utilizada para consumo interno, tanto industrial como residencial. A parcela correspondente ao setor residencial, por sua vez é baixa, o que faz com que haja poucas normativas que assegurem uma cadeia produtiva sustentável e de qualidade ao consumidor. A qualidade é uma característica influenciada por diversos fatores, como a origem florestal da madeira, o tipo de forno de carbonização, o modo de transformação, transporte e armazenamento do carvão vegetal. Visto isso, são necessários estudos que avaliem a qualidade desse biocombustível para uso doméstico, desconhecida pelo consumidor e muitas vezes pelo próprio fabricante. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do carvão vegetal para uso doméstico na região de Curitiba, Paraná. Para isso, foram coletadas 15 marcas comercializadas na cidade e analisadas suas propriedades físicas e energéticas, sendo elas: teor de umidade, poder calorífico superior, análise química imediata, índice de quebra e abrasão, densidade relativa aparente, densidade relativa verdadeira e porosidade. As análises foram realizadas no Laboratório de Energia da Biomassa (LEB) e no Centro de Excelência sobre fixação de Carbono na Biomassa (BIOFIX), ambos pertencentes à Universidade Federal do Paraná (UFPR). Os valores foram submetidos a análise de variância e quando verificadas diferenças estatisticamente significativas aplicou-se o teste de Scott-Knott, a 5% de significância. O carvão analisado apresentou teor de umidade médio (5,79%) com baixa variação entre as amostras, médio teor de voláteis e de carbono fixo (22,93% e 74,95% respectivamente) e alto teor de cinzas (2,12%) com altas variabilidades entre as amostras. O poder calorífico foi considerado médio (7.321,03 kcal.kg-1) com grande variação entre amostras. Do mesmo modo, a densidade relativa aparente (0,329 g.cm-3) e a densidade relativa verdadeira (1,394 g.cm-3) tiveram grande variabilidade entre amostras, sendo considerados como valores médios. O teor de finos, resultado da análise do índice de quebra e abrasão, foi considerado baixo (8,27%). Foi verificado que a produção e o consumo do carvão vegetal são predominantemente regionalizados, com a distância média entre a produção e o consumo de 17,7 km. A Bracatinga e o Eucalipto são as espécies mais utilizadas para a produção do carvão vegetal, e apesar da falta de informações e padronização em algumas embalagens, todas possuíam registros em órgãos ambientais federais e/ou estaduais. Foi observada forte correlação linear positiva entre o teor de carbono fixo e o poder calorífico superior e entre a densidade relativa aparente e a densidade relativa verdadeira, além disso, observou-se forte correlação linear negativa entre o teor de matérias voláteis e o teor de carbono fixo e entre o teor de materiais voláteis e o poder calorífico superior. Conclui-se que a qualidade do carvão vegetal utilizado em Curitiba é intermediária, no entanto, quase que a totalidade das amostras não atenderia as exigências do Selo Premium de São Paulo. Palavras-chave: Testes de Qualidade; Consumo Residencial de Carvão Vegetal; Propriedades do Carvão Vegetal.

Abstract: The current Brazilian scenario is predominated by the use of charcoal as an alternative to mineral, due to the great abundance of land to forest plantations and the low quality of mineral coal of national origin. All charcoal production is used for domestic consumption, both industrial and residential. The share corresponding to the residential sector, in turn is low, which means that there are few regulations that ensure a sustainable productive chain and quality to the consumer. The quality is influenced by several factors such as the origin of the wood, the type of carbonization furnace, the mode of transformation, transport and storage of charcoal. Given this, studies are needed to assess the quality of this biofuel for domestic use, unknown by the consumer and often by the manufacturer. Thus, the objective of this study was to investigate the quality of charcoal for domestic use in the region of Curitiba, Paraná. For this, 15 brands marketed in the city and analyzed their physical and energetic proprieties. They were: moisture content, calorific value, immediate chemical analysis, breaking and abrasion index, apparent and true specific gravity and porosity. The analyzes were carried out at the Biomass Energy Laboratory (LEB) and at the Center of Excellence on Carbon Fixation in Biomass (BIOFIX), both belonging to the Federal University of Paraná (UFPR). The values were submitted to an analysis of variance and when the differences were statistically significant the Scott-Knott test was applied, with 5% of significance. The charcoal analyzed presented medium moisture content (5.79%) with low variation between samples, medium volatile and fixed carbon content (22.93% and 74.95%, respectively) and, with low variation between samples, high ash content (2.12%) with high variability between samples. The calorific value was considered medium (7,321.03 kcal.kg-1) with great variation among the samples. Similarly, the apparent relative density (0.329 g.cm-3) and the true relative density (1.394 g.cm-3), have great variability among samples, considered as medium values. The fine content resulting from the analysis of the breaking and abrasion index was considered low, with 8.27% of fines generated after the tests. It was found that the production and consumption of charcoal is predominantly regionalized, with the average distance between production and consumption of charcoal of 17.7 km. The most used species for the production of charcoal are Bracatinga and Eucalyptus, and despite the lack of information in some packages and lack of standardization of these, all had records in federal and/or state environmental agencies. A strong positive linear correlation was observed between the fixed carbon content and the gross calorific value and between the apparent relative density and the true relative density, in addition, a strong negative linear correlation was observed between the volatile matter content and the carbon content between volatile matter content and gross calorific value. It is concluded that the quality of charcoal used in Curitiba is intermediate, however, almost all the samples would not meet the requirements of the Premium Seal of São Paulo. Keywords: Quality Testing; Residential Charcoal Consumption; Properties of Charcoal.