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RESUMO Na presente pesquisa, objetivou-se avaliar os rendimentos gravimétricos da carbonização e as características qualitativas do carvão vegetal de clones de híbridos obtidos dos cruzamentos de espécies de Corymbia, e identificar os mais adequados para uso siderúrgico. Seis clones, aos 6 anos e 5 meses de idade, foram utilizados na pesquisa e amostradas cinco árvores de cada material genético. As carbonizações laboratoriais foram realizadas à temperatura final de 450°C, taxa de aquecimento de 100°C.h-1 e tempo de residência de 30 minutos. Os rendimentos gravimétricos da carbonização foram determinados em relação à madeira seca. O carvão produzido foi qualificado, considerando-se a análise química imediata, poder calorífico superior, densidade energética, consumo específico de madeira e a eficiência energética. Na avaliação do experimento, foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições (árvores). A análise multivariada de componentes principais foi empregada para obter a variância dos vetores normalizados, considerando as características avaliadas nos carvões. Os resultados obtidos indicaram o elevado potencial para a utilização dos materiais genéticos de Corymbia, para fins energéticos, sobretudo para a produção de carvão vegetal siderúrgico. O clone 1 foi o destaque para a produção de carvão vegetal e lenha, pois apresenta maiores densidades aparentes e energéticas, maior teor e rendimento em carbono fixo, além de possuir menor consumo específico de madeira por tonelada de carvão vegetal produzido. Os clones 2 e 4 foram os que mais se distinguiram dos demais, respectivamente, em decorrência de seu maior teor de cinzas e por apresentar maior consumo específico de madeira na produção de carvão. O uso de clones híbridos de Corymbia, para a produção de carvão vegetal, pode ser uma boa alternativa, em razão de seu rápido crescimento e qualidades semelhantes de madeira e carvão vegetal a outras espécies que já são usadas para a finalidade energética.

This research aimed to analyze the quality and yields of the charcoal of a Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrid clone commercially named GG100 for use in iron industry at different ages, plantation sites and spacing. The wood was carbonized in a laboratorial electric furnace (muffle furnace) at a heating rate of 1.67 ºC min-1 until the final temperature of 450 ºC, remaining stabilized for 30 min. The gravimetric yield in charcoal, pyroligneous extract, non condensable gases and insoluble tar, proximate and elemental chemical composition, relative apparent density and higher heating value of the charcoal were determined. In general, the charcoal evaluated may be considered homogeneous based on chemical and physical aspects and can be used in the steel sector. The apparent relative density allowed the charcoal samples differentiation produced by the same pyrolysis condition. The results obtained suggest that the density of the charcoal is highly influenced by the wood origin. It was observed that higher values of higher heating values are positively related with carbon content and negatively related with oxygen, hydrogen and nitrogen contents and with gravimetric yield in charcoal. O objetivo desse trabalho foi analisar a qualidade e os rendimentos do carvão vegetal de um clone híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, denominado comercialmente de GG100 para uso siderúrgico, em diferentes idades, espaçamentos e locais de plantio. A madeira foi carbonizada em um forno elétrico laboratorial (mufla), a uma taxa de aquecimento de 1,67 ºC min-1 e temperatura final de 450 ºC, permanecendo estabilizada por 30 min. Foram determinados os rendimentos gravimétricos em carvão vegetal, líquido pirolenhoso, gases não condensáveis e em alcatrão insolúvel, a composição química imediata e elementar, a densidade relativa aparente e o poder calorífico superior do carvão vegetal. De maneira geral, o carvão vegetal avaliado pode ser considerado homogêneo quanto aos aspectos físicos e químicos e pode ser utilizado para fins siderúrgicos. A densidade relativa aparente permitiu a diferenciação das amostras de carvão vegetal produzido na mesma condição de pirólise. Os resultados obtidos sugerem que a densidade do carvão vegetal é altamente influenciada pela madeira de origem. Observou-se que maiores valores de poder calorífico superior estão relacionados positivamente com o teor de carbono e negativamente com os teores de oxigênio, hidrogênio e nitrogênio e com o rendimento gravimétrico em carvão vegetal.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O crescimento da demanda energética mundial, agregado a fatores como vulnerabilidade da oferta de combustíveis fósseis em um cenário de atenuação de impactos ambientais, tem motivado a humanidade a procurar por fontes energéticas limpas e renováveis. Neste âmbito, a biomassa apresenta-se como um recurso viável e de grande interesse. Maior produtor de carvão vegetal do mundo, o Brasil tem um setor florestal bem desenvolvido, além de ser um dos principais produtores de lenha do mundo. Grande fração desta produção é destinada a indústria siderúrgica na produção de carvão vegetal. No entanto, meramente 30% de toda a energia apresentada na madeira é transformada em carvão, consistindo os outros 70% em gases condensáveis e não-condensáveis emitidos na atmosfera gerando poluição e desperdício de energia. Nesse sentido, o presente estudo, tem como objetivo avaliar diferentes processos termoquímicos, pirólise lenta, rápida e micropirólise no intuito de averiguar as potencialidades dos produtos gerados. A pirólise lenta, ou carbonização, foi empreendida em um forno tipo mufla, teve como objetivo carbonizar a espécie Eucalyptus urograndis, por sua vez, realizou-se a caracterização físico-química, do carvão vegetal, do bio-óleo e dos gases não-condensáveis (GNC). Analisou-se também o comportamento de algumas variáveis (taxa de aquecimento e temperatura final) que afeta o processo produção de carvão vegetal através de um planejamento fatorial (3k). A média do rendimento em carvão vegetal, bio-óleo e GNC alcançaram valores positivos cerca de 32,6%, 40,1% e 27,3%, respectivamente. Os resultados experimentais mostraram que o carvão vegetal oriundo do clone avaliado pode ser considerado, de maneira geral, homogêneo quanto aos aspectos físicos e químicos e apresentou características satisfatórias para produção de carvão vegetal para uso siderúrgico. A composição do bio-óleo foi averiguada e, observou-se que o bio-óleo proveniente da carbonização é rico principalmente em compostos fenólicos e ácidos orgânicos. A pirolise rápida foi realizada com a mesma biomassa em um reator de leito fluidizado a 550ºC de modo a caracterizar os produtos obtidos e também, realizou-se a micropirólise, ou pirólise analítica, para investigação e compreensão das características dos vapores gerados. Os testes da pirólise analítica foram realizados a 380ºC, 430ºC e 480ºC. O objetivo específico neste contexto é comparar a composição dos vapores gerados na pirólise analítica da espécie Eucalyptus urograndis, utilizando um micropirolisador comercial, com a composição do bio-óleo produzido em uma unidade experimental, em um reator de leito fluidizado de pirólise rápida. Os rendimentos médios dos produtos da pirólise rápida foram: 25,2% de bio-óleo, 15,5% de char e 59,3% de gases não condensáveis. Os principais componentes do bio-óleo foram identificados no GC/MS e o bio-óleo proveniente da pirólise rápida apresentou compostos aldeídicos e fenólicos. Os vapores pirolíticos apresentaram com o incremento da temperatura um aumento na formação de fenóis, cetonas, éteres, álcoois e uma redução de ésteres e aldeídos. Os ácidos orgânicos não tiveram uma tendência, embora, foram os compostos majoritários encontrados no bio-óleo. Desta forma, esses bio-óleos podem ser empregados como fonte alternativa de produtos químicos de valor agregado para diversas aplicações. Em paralelo, realizaram-se carbonizações de endocarpos de palmáceas, (endocarpo do coco macaúba e coco babaçu), a fim de avaliar a potencialidade destes materiais, assim como, suas caracterizações físico-químicas do carvão e bio-óleo. The growth of global energy demand, coupled with factors such as the vulnerability of the supply of fossil fuels in a scenario of mitigation of environmental impacts, has motivated humanity to search for clean and renewable energy sources. In this context, biomass presents itself as a viable resource of great interest. Largest charcoal producer in the world, Brazil has a well-developed forestry sector, as well as being one of the main producers of wood in the world. A large fraction of this production is destined for the steel industry in the production of charcoal. However, only 30% of all the energy presented in the wood is turned into charcoal, the other 70% consisting of condensable and non-condensable gases emitted into the atmosphere generating pollution and waste of energy. In this sense, the present study aims to evaluate different thermochemical processes, slow, fast pyrolysis and micro pyrolysis in order to ascertain the potentialities of the products generated. The slow pyrolysis, or carbonization, was carried out in a muffle furnace, with the objective of charring the species Eucalyptus urograndis, where the physical-chemical characterization of charcoal, bio-oil and non-condensable gases (NCG) generated by the process. The behavior of some variables (heating rate and final temperature) that affect the charcoal production process through a factorial design (3k) was also analyzed. The average yield of charcoal, bio-oil and NCG reached positive values about 32.6%, 40.1% and 27.3%, respectively. The experimental results showed that the charcoal from the clone evaluated can be considered, in general, homogeneous in physical and chemical aspects and presented satisfactory characteristics for the production of charcoal for steel use. The composition of the bio-oil was investigated and it was observed that the bio-oil from carbonization is rich mainly in phenolic compounds and organic acids. Fast pyrolysis was performed with the same biomass in a fluidized bed reactor at 550°C in order to characterize the products obtained and also, the micro pyrolysis or analytical pyrolysis was carried out to investigate and understand the characteristics of the generated vapors. Analytical pyrolysis tests were performed at 380°C, 430°C and 480°C. The specific objective in this context is to compare the composition of the vapors generated in the analytical pyrolysis of the Eucalyptus urograndis species using a commercial micro-pyrolyzer with the composition of the bio-oil produced in an experimental unit in a fast pyrolysis fluidized bed reactor. The average yields of the fast pyrolysis products were: 25.2% bio-oil, 15.5% char and 59.3% non-condensable gases. The main components of the bio-oil were identified in the GC / MS and the bio-oil from the fast pyrolysis showed aldehyde and phenolic compounds. The pyrolytic vapors presented with the increase in temperature an increase in the formation of phenols, ketones, ethers, alcohols and a reduction of esters and aldehydes. Organic acids did not have a tendency, though, were the major compounds found in the bio-oil. In this way, these bio-oils can be used as an alternative source of value-added chemicals for various applications. In parallel, carbonations of endocarp of palm trees (coconut macauba endocarp and babassu coconut) were carried out in order to evaluate the potentiality of these materials, as well as their physicochemical characterizations of coal and bio-oil. Tese (Doutorado)