Influence of Chemical Composition of Eucalyptus Wood on Gravimetric Yield and Charcoal Properties

Considering the wide variety of species and clones ofEucalyptuscultivated in Brazil, it is necessary to search for new information on wood properties, so that the selection of genetically superior material may be successful. The present study aimed to determine the properties of wood and charcoal from different clones ofEucalyptusspp. Six clones at the age of 7.5 years were evaluated and the samples were from a clonal, located in the city of Lassance, Minas Gerais, Brazil. Basic density, chemical composition, and higher heating value were determined. Carbonizations in a laboratory kiln were done and the levels of volatile matter, ash, and fixed carbon, higher heating value, and bulk density of the charcoal produced were determined. Evaluated genetic materials showed differences in their properties. According to research results, several properties of wood should be considered together for the selection of clones for charcoal production. However, basic density and chemical composition of wood, especially high contents of lignin and low contents of extractives, are the properties that had more influence on charcoal yield and its quality. Concerning charcoal production for steelmaking, clone 6 stood out and, conversely, clone 4 showed inferior properties to those of others.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a degradação térmica da madeira de diferentes clones de Eucalyptus, por meio de análises termogravimétrica (TG/DTG) e de calorimetria exploratória diferencial (DSC), estabelecendo-se suas relações com a produção de carvão vegetal. Foram utilizados seis clones de Eucalyptus spp. aos 7,5 anos de idade, provenientes de um teste clonal pertencente a uma empresa florestal. Foram realizadas as análises TG/DTG e DSC, sob atmosfera de gás nitrogênio. As curvas TG/DTG mostraram três faixas de degradação térmica, atribuídas à secagem da madeira e à degradação de hemiceluloses e celulose. Não foi detectada faixa específica de degradação de lignina. As curvas DSC evidenciaram um pico endotérmico entre as temperaturas de 50 e 100 ºC, o que pode ser atribuído à perda de água da madeira. A liberação de calor iniciou-se em temperaturas acima de 275 ºC, para todos os clones avaliados, sendo observados dois picos exotérmicos. As análises térmicas da madeira (TG/DTG e DSC) não apresentaram variações expressivas entre os clones. Conclui-se que, através das técnicas estudadas, é possível identificar as principais fases das reações de liberação ou absorção de energia e perda de massa, que estão diretamente ligadas à qualidade do carvão vegetal.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade da madeira de clones de Eucalyptus spp. destinados à produção de carvão vegetal, estudar correlações entre propriedades da madeira e do carvão e identificar os clones com maior potencial para uso energético. Os dados de clones de 18 povoamentos, no Cerrado mineiro, foram submetidos às análises multivariada de correlação canônica; de componentes principais; e de agrupamento. As propriedades do carvão vegetal são fortemente correlacionadas às da madeira, principalmente a densidade aparente do carvão vegetal e o rendimento gravimétrico. Os materiais mais velhos e de maior densidade básica da madeira apresentam maior qualidade para uso energético. A análise de componentes principais é eficiente para ranquear os materiais quanto à qualidade da madeira, e o método de agrupamento é capaz de estratificar com sucesso os clones pela qualidade da madeira.

The objectives of the present work were to determine the properties of wood and charcoal from Eucalyptus clones and assess impacts of charcoal features on the CO₂ gasification reactivity and to compare with coke reactivity. Gasification reactivity was performed using charcoal particles in a furnace setup at 820 °C, under CO₂ atmosphere. The results show that there is wood variability among evaluated clones and strong correlations between wood and charcoal properties. All charcoals had higher reactivity in comparison to coke. The decrease in porosity and increase in apparent density in Eucalyptus wood led to a slight decrease of CO2 gasification reactivity. In addition, strong positive correlation between charcoal reactivity and potassium concentration (K) was found.

Embora nos últimos anos diversas pesquisas tenham sido desenvolvidas com o intuito de melhorar os índices de qualidade da madeira (densidade básica, composição química), grande parte da produção brasileira de carvão ainda ocorre em fornos com baixo rendimento gravimétrico e com emissões de gases poluentes. Na tentativa de alterar esse cenário, este trabalho objetivou avaliar o funcionamento de um sistema forno-fornalha e também o ajuste de faixas de controle da carbonização em função do tempo e da temperatura, levando-se em consideração a degradação térmica da madeira, com vistas a maximizar o rendimento em carvão vegetal. Foram construídos três fornos circulares de alvenaria acoplados a uma fornalha, para queima dos gases gerados durante a carbonização. O controle da carbonização foi realizado através da mensuração da temperatura interna com sensor infravermelho. De acordo com os resultados, o controle da carbonização realizado com base nas faixas de carbonização proporcionou rendimento médio de 33% de carvão, 8% de atiço e 3% de finos. A fornalha mostrou-se eficiente na redução de emissão de fumaça para o ambiente, funcionando durante um terço do tempo de carbonização. Conclui-se que o sistema forno-fornalha apresenta produção satisfatória de carvão vegetal, com baixa emissão de fumaça durante a carbonização da madeira.