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Economia & Energia
Ano XVII-No 89
Janeiro
/Março 2013
ISSN 1518-2932

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Projeção das energias Primárias na Geração de Eletricidade com Avaliação da Demanda e Oferta de Energia, em Horizonte de Mádio Prazo (2020), Longo Prazo (2035) e Muito Longo Prazo (2060)

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Conteúdo de carbono por energia contida em troncos e galhos de 11 espécies do cerrado.

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Conteúdo de carbono por energia contida em troncos e galhos de 11 espécies do cerrado.

 

Ailton Teixeira do Vale(*)

Frederico de Souza(**)

 

Resumo: A avaliação das emissões de gases de efeito estufa e das medidas de mitigação do efeito que provocam passa pelo conhecimento do conteúdo de carbono nos materiais existindo ainda carência de medidas para a biomassa de madeiras no Brasil.

Palavras Chave: biomassa, poder calorífico, conteúdo de carbono, gases de efeito estufa, GEE, Brasil.

Abstract: The evaluation of greenhouse effect gases emissions and mitigation measures regarding their effect needs the knowledge of carbon content in the materials but there is still a gap of measurements regarding biomass from wood in Brazil.

Keywords: biomass, calorific value, carbon content, greenhouse effect gases, Brazil.

1. Introdução

O Brasil faz parte da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas e tem o compromisso de realizar levantamentos periódicos das emissões de gases causadoras do efeito estufa. A abordagem padrão para as emissões de gases do efeito estufa, definida pelo IPCC (International Panel on Climate Change), segundo Ferreira (2006), está mais voltada para perfis energéticos em que a biomassa é menos importante, em função do seqüestro do dióxido de carbono (CO2) da atmosfera pelo processo fotossintético.

No entanto, segundo o mesmo autor, deve ser dado um tratamento mais cuidadoso para a biomassa no que tange às suas emissões, primeiro pela significativa participação da biomassa na matriz energética brasileira; segundo pela inclusão do metano (CH4), um gás contabilizado nas emissões da biomassa, no inventário e por último a importância do conhecimento dos mecanismos de reciclagem do carbono na atmosfera a partir da biomassa para uma melhor compreensão do fenômeno do aquecimento global.

Com 62 % de seu território coberto por florestas, o Brasil é o terceiro maior produtor mundial de madeira destinada ao setor energético (FAO, 2011), tendo consumido em 2010, 84.100.000 toneladas de lenha na forma direta ou transformados em carvão vegetal (BEN, 2011), sendo 37.401.613t de lenha de origem nativa, daí a importância da biomassa e mais especificamente, a madeira nativa no cenário energético brasileiro.

Os coeficientes (fc) utilizados para exprimir o teor de carbono por energia contida no combustível são indispensáveis no cômputo das emissões de gases do efeito estufa. No entanto, segundo Alvim et al. (2005) os coeficientes utilizados para a lenha, e por conseguinte para biomassa, são menos confiáveis quando comparados com outros combustíveis e desta forma a determinação da massa de carbono contida também é menos confiável.

O IPCC (1996) recomenda fc=29,9 tC/TJ usado na aproximação “Top-Down”. Alvim et al. (2005) utilizaram fc=25,5 tC/TJ para realização de um balanço de carbono nas emissões causadoras do efeito estufa. Ferreira (2006), baseando na madeira de eucalipto como representativa para uso energético e utilizando um valor médio de carbono e de poder calorífico inferior, sugere fc=28,6tC/Tj.

Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo determinar o coeficiente de teor de carbono por energia contida na biomassa aérea de madeira e casca de 11 espécies do cerrado.

2. Metodologia

As árvores foram coletadas em uma área de 63,54ha da Fazenda Água Limpa, de propriedade da Universidade de Brasília, baseado na metodologia utilizada por Vale (2000). Para cada espécie foi coletada pelo menos uma árvore, de acordo com ocorrência no local. De cada árvore foram retirados discos de 2,5cm de espessura ao longo do tronco nas posições correspondentes a 0, 25, 50, 75 e 100% da altura do tronco. A madeira foi separada da casca em laboratório, foi picada, moída em moinho de faca, classificada em peneira de 60mesh. Amostras compostas de cada espécie foram submetidas ao ensaio de análise elementar para determinação dos teores de carbono.

O poder calorífico superior da madeira foi determinado segundo a norma ABNT NBR 8633. O poder calorífico inferior, em base seca, foi obtido pela expressão de Kollmann e Cotê (1968):

PCI = [PCS – 600 (U+9h)] / (1+u)

Onde:

PCI – poder calorífico inferior (kj/kg)

PCS – poder calorífico superior (kj/kg)

h – teor de hidrogênio em base seca

u – umidade (%)

 

Simplificada para umidade a 0%:

PCI = PCS – 540 (9h)

E para teor de hidrogênio de 6% (Oliveira et. al., 1982).

PCI = PCS – 296,46

A quantidade de carbono por energia contida na lenha, dado em tonelada de carbono por tera joule de energia foi determinada pela expressão (Ferreira, 2006):

fc = (C/PCI) * 106

Onde:

fc – conteúdo de carbono por energia contida na lenha (tC/Tj)

C  – quantidade de carbono por unidade de massa de lenha (t)

106 – constante para transformar o resultado para tC/Tj.

 

O teor de carbono por energia contida na lenha, para as 11 espécies do cerrado, foi calculado por uma média ponderada, onde a frequência das árvores por espécie foi considerada como fator de ponderação.

3. Resultados.

Observa-se na Tabela 1 uma variação nos teores de carbono da madeira, entre 45,73% (Blepharocalix salicifolium) a 48,95% (Pterodon pubescens), com média de 47,41%. Oliveira et. al., 1982 apresentam uma tabela com os resultados de pesquisas de cinco autores acerca da análise elementar da madeira e os valores médios apresentados para a condição anidra; de carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio são, respectivamente, 49,7%, 43,5%, 6,0% e 0,3%.

Para a madeira de eucalipto a presença da casca no cômputo da bioenergia total por árvore não tem muita importância, uma vez que a relação madeira/casca é alta. No caso das espécies do cerrado, onde a ocorrência de incêndios florestais é recorrente, as árvores protegem seus câmbios com a casca, cujo volume pode ser maior que o de madeira na fase jovem, para algumas espécies.  Assim é importante o estudo da produção de casca das espécies de cerrado, bem como a análise elementar de sua estrutura. Desta forma na Tabela 2 estão apresentados os valores dos teores carbono elementar para a casca variando de 42,26% (Scheflera macrocarpum) a 51,27% (Ouratea hexasperma), com média de 48,16%.

Com os valores médios dos teores de carbono para madeira e para a casca e considerando 6% de hidrogênio para ambos e os poderes caloríficos inferiores foram determinados os conteúdos de carbono por energia contida das 11 espécies estudadas. A média encontrada foi de 24,12 tC/Tj para a madeira e de 23,75 tC/Tj para a casca.

A média ponderada tendo como fator de ponderação o número de árvores que ocorre por espécie foi de 23,86tC/Tj para madeira e 23,67tC/Tj para a casca e a média geral ponderada para madeira+casca foi de 23,76tC/Tj.

4. Conclusão

A biomassa aérea das 11 espécies de cerrado (tronco com diâmetro acima de 5cm, tomado a 30cm do solo e galhos com diâmetro acima de até 3cm) apresentou um valor médio de carbono para a madeira e para a casca de 47,41 e 48,16%, respectivamente. Os poderes caloríficos médios, em base seca, apresentados pelas espécies de cerrado foram elevados quando comparados com a madeira de eucalipto e iguais a 19.844kj/kg para a madeira e de 20.284kj/kg para a casca. Com estes elevados poderes caloríficos, essas espécies de cerrado apresentam um valor médio de 23,76tC/Tj de energia contida na biomassa dessas espécies, ou seja, uma diferença de 6,34tC/Tj de energia em relação ao coeficiente recomendado pelo IPCC, que é de 29,9tC/Tj.

Tabela 1 – Teores de carbono e hidrogênio elementar, poder calorífico superior (PCS), poder calorífico inferior (PCI) e conteúdo de carbono por energia contida na biomassa aérea de madeira e de casca de 12 espécies de cerrado.

Espécies

(Madeira)

No de árv.

Carbo-no

Poder calorífico (kJ/kg)

Fc
 (tc/TJ)

PCS

PCI

Acosmium dasycarpum

1

49,36

20.884

20.592

23,97

Blepharocalix salicifolium

7

45,73

18.904

18.612

24,57

Caryocar brasiliense

8

47,62

20.256

19.964

23,85

Dalbergia miscolobium

10

48,31

20.495

20.203

23,91

Lafoensia pacari

23

47,10

20.043

19.750

23,85

Ouratea hexasperma

27

47,58

20.620

20.328

23,41

Pouteria ramiflora

29

46,52

20.005

19.713

23,60

Pterodon pubescens

32

48,95

20.733

20.441

23,95

Qualea grandiflora

33

47,09

19.825

19.533

24,11

Qualea parviflora

35

46,85

19.716

19.424

24,12

Scheflera macrocarpum

37

46,39

19.842

19.550

23,73

Média

 

47,41

20.136

19.844

24,12

 

Média ponderada*

 

23,86

Acosmium dasycarpum

1

48,75

21.269

20.977

23,24

Blepharocalix salicifolium

7

46,13

20.114

19.822

23,27

Caryocar brasiliense

8

48,06

19.930

19.637

24,47

Dalbergia miscolobium

10

48,86

21.332

21.040

23,22

Lafoensia pacari

23

50,31

20.876

20.583

24,44

Ouratea hexasperma

27

51,27

21.889

21.597

23,74

Pouteria ramiflora

29

50,92

21.236

20.943

24,31

Pterodon pubescens

32

48,19

20.587

20.295

23,74

Qualea grandiflora

33

47,75

19.766

19.474

24,52

Qualea parviflora

35

47,01

19.524

19.231

24,45

Scheflera macrocarpum

37

42,26

20.319

20.027

21,10

Média

 

48,16

20.576

20.284

23,75

Média ponderada*

 

23,67

*Média ponderada pelo número de árvores por espécie.

_______________________

Autores:

(*) Professor Associado II. Departamento de Engenharia Florestal. Universidade de Brasília. ailton.vale@gmail.com.

(**) Doutorando em Ciências Florestais. Departamento de Engenharia Florestal. Universidade de Brasília. fredericodesouza@hotmail.com.

 

Referências bibliográficas

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8633: Carvão vegetal: determinação do poder calorífico, 1984.

BEN – Balanço Energético Nacional 2011: Ano base 2010. Ministério das Minas e Energias. Empresa de Pesquisa Energética. Rio de Janeiro: EPE, 2011. 267p.

IPCC - International Panel on Climate Change. Greenhouse Gas Inventory Reporting Instructions – Revised IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventory, Vol. 1,2,3 – IPCC,IEA, OECD. 1996.

KOLLMANN, F. ; CÔTÉ Jr., W. A. Principles of wood science and technology in solid wood. New

York: Springer Verlag, 1968. 592 p.

FERREIRA, O.C. Teor de carbono em combustíveis da biomassa. Economia & Energia. Ano X, n.57.. 2006. 5p.

MEGATON, A.S.; Oliveira, R.; Lopes,O.R.; Milagres,F.R.; Piló-Veloso, D.; Colodette,J.L. Composição química da madeira de espécies de eucalipto. Sociedade Brasileira de Química (SBQ). 29a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química. Águas de Lindóia-SP. 2006.

OLIVEIRA,J.B.; FILHO,A.V.; MENDES,M.G.; GOMES,P.A. Produção de carvão vegetal – aspectos técnicos. Pág. 59-73. In.: Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais/CETEC. Produção e utilização de carvão vegetal. Compilado por Penedo,W.R. Belo Horizonte, 1982. 1v. (Série de Publicações Técnicas, 8).

VALE, Ailton Teixeira Do ; DIAS, I. S. ; SANTANA, M. A. E. . Relações entre propriedades químicas, físicas e energéticas da madeira de cinco espécies de cerrado. Ciência Florestal (UFSM. Impresso) , v. 20, p. 137-146, 2010.

 

 

 

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Revised/Revisado:
Tuesday, 01 October 2013
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