Características físico-químicas e energéticas de duas espécies de ocorrência no semiárido brasileiro

Abstract

A vegetação nativa da Região Nordeste vem sendo explorada e utilizada de forma intensiva e de maneira inadequada para finalidades energéticas e nas construções rurais, tornando-se evidente a importância dos conhecimentos relativos às características da madeira. Assim, essa pesquisa teve como objetivo avaliar as características físico-químicas e energéticas da madeira, os rendimentos da carbonização e a caracterização do carvão vegetal das espécies Poincianella pyramidalis Tul. L. P. Queiroz (Catingueira) e Handroanthus impertiginosus (Mart. ex DC.) Mattos (Pau-d’arco). Para atender ao objetivo, foram abatidas cinco árvores de cada espécie, amostradas aleatoriamente na Fazenda Santa Bárbara, localizada no município de São Mamede-PB. As árvores foram devidamente identificadas e transportadas para o Setor de Tecnologia de Produtos Florestais (STPF) da Universidade Federal de Campina Grande. De cada árvore, foram retirados toretes de 30 cm de altura a 0 (base), 25, 50, 75 e 100 % da altura comercial do tronco, considerada até 5 cm de diâmetro. Da porção mediana de cada torete, foi retirado um disco de 2,5 cm de espessura, subdividido em quatro partes, em forma de cunha, passando pela medula. Duas cunhas opostas foram utilizadas para a determinação da densidade básica, e as restantes foram reservadas para a realização das análises físicas, químicas e energéticas da madeira, os rendimentos em carbonização e a caracterização do carvão produzido pelas espécies estudadas. A densidade básica foi determinada de acordo com o método da balança hidrostática e para a determinação da densidade básica média de cada árvore utilizou-se como fator de ponderação o volume entre seções de cada disco. Após a secagem ao ar, as amostras destinadas às análises químicas foram transformadas em serragem e feitas determinações quantitativas de extrativos totais, da lignina, das cinzas, e o teor de holocelulose foi estimado por diferença. As amostras destinadas à carbonização foram transformadas em cavacos, e carbonizadas em forno elétrico (mufla) por cinco horas e meia. Foram feitas determinações dos rendimentos dos produtos das carbonizações, e das propriedades físicas e químicas do carvão vegetal. De modo geral, as madeiras estudadas apresentaram características físicas semelhantes. Com relação às características químicas, o pau-d’arco apresentou maior teor de lignina (28,40 %), e não houve diferença significativa entre as espécies para o teor de holocelulose. O poder calorífico superior da catingueira exibiu os menores valores, para a madeira (4.413,50 kcal.kg-1) e carvão vegetal (6.247,80 kcal.kg-1), respectivamente. A catingueira apresentou um maior rendimento em carvão (43,03 %), mas de qualidade inferior. O carvão vegetal do pau-d’arco apresentou o maior teor de carbono fixo (67,68 %). As espécies apresentaram densidade verdadeira do carvão e rendimento em carbono fixo semelhantes. Pode-se concluir que as duas espécies de ocorrência no semiárido Nordestino, apresentam boas características para produção de carvão. De modo geral, o pau-d’arco apresentou as melhores propriedades para fins energéticos.

The native vegetation from Brazilian Northeast has been explored and used intensively and inadequately as a source of energy and material for rural constructions. Now, it is recognized how important it is to get to know the characteristic of the wood produced by this vegetation. Thus, this study aims to provide information on the physicochemical and energetic characteristics of wood, carbonization yields and characterization of the charcoal from wood of Poincianella pyramidalis Tul. L.P.Queiroz and Handroanthus impertiginosus (Mart. ex DC.) Mattos. To meet the goal five trees from each species were cut down and randomly sampled at Santa Barbara Farm, located in the municipality of São Mamede-PB. The trees were properly identified and transported to the Department of Forest Products Technology (STPF) at the Federal University of Campina Grande. Thirty centimeters sections were removed from each tree at 0 (base), 25, 50, 75 and 100 % of the commercial height (trunk diameter > 5 cm). A 2.5 cm thick disc was removed from the median part of each 30 cm section, and each disc was subdivided in four wedge pieces, passing through the trunk pith. Two opposite wedge pieces were used to determine the basic density of wood, ant the other two pieces were put aside in order to carry out physical, chemical and energetic analyses, carbonization yields and characterization of the charcoal produced by the studied species. Basic density was determined according to the method of hydrostatic balance and to determine the average basic density of each tree, the volume between sections of each disc was used as a weighting factor. After the air drying, the samples intended for chemical analysis were transformed into sawdust and quantitative determinations of total extractives were performed, lignin, ashes, and the holocellulose content was estimated by difference. The samples intended for carbonization were processed into chips, and carbonized in an electric oven (furnace) for 5h30mim. Determinations of the yield of products of carbonization were carried out as well as physical and chemical properties of wood charcoal. In general, the studied wood showed similar physical characteristics. Regarding to chemical properties, Pau-d’arco wood showed a higher lignin content (28.40 %), and there were not any significant differences among species for the holocellulose content The superior calorific power of Catingueira wood (4413.50 kcal.kg-1) showed the lowest values for wood (4413.50 kcal.kg-1) and charcoal (6247.80 kcal.kg-1) respectively. The catingueira wood showed a higher charcoal yield (43.03 %), but lower quality. The Pau-d’arco charcoal had the highest fixed carbon content (67.68 %). These species showed similar charcoal true density and fixed carbon production. It is concluded that the two species which occurs in the Northeastern semiarid, have good properties for charcoal production. The Pau-d’arco showed the best properties for energy use.