Espectroscopia no infravermelho próximo para predizer propriedades da madeira e do carvão de plantio clonal de Eucalyptus sp

Abstract

O carvão vegetal produzido a partir da madeira de florestas plantadas é uma importante fonte de energia utilizada pelo setor siderúrgico para a redução de minério de ferro. Avaliar a qualidade desse carvão e da madeira que lhe deu origem é fundamental quando se pensa em qualidade da matéria-prima e melhoria de processos. Este trabalho foi realizado com o objetivo de utilizar a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) para obter calibrações para as propriedades da madeira e do carvão vegetal de Eucalyptus sp. Foram utilizados dois clones de Eucalyptus sp. da empresa V&M Florestal e empregadas quatro temperaturas finais de carbonização: 350oC, 450oC, 550oC e 900oC. Os espectros no infravermelho foram medidos diretamente sobre as amostras sólida e moída da madeira e do carvão, no modo de reflexão difusa, utilizando-se um espectrômetro Bruker na gama de 800 a 1500 nm. A técnica NIRS se mostrou adequada para estimar o teor de carbono fixo do carvão com r = 0,98 e RPD = 5,0 para o clone VM01 e de r = 0,96 e RPD = 3,4 para o clone MN463. O módulo de elasticidade apresentou r = 0,91 e RPD de 2,6, a partir da madeira sólida, no ensaio de compressão paralela. O módulo de ruptura e a resistência a compressão apresentaram correlação de menor magnitude. As propriedades mecânicas e rendimento em carbono fixo do carvão forneceram baixos valores de correlação. Calibrações para as propriedades do carvão a partir de espectros da madeira também forneceram valores de baixa magnitude. O pré-tratamento de primeira e segunda derivada forneceram as melhores calibrações para as propriedades da madeira. Para o carvão, o uso dos espectros originais foi suficiente para a obtenção das melhores correlações. Para o carvão sólido, calibrações a partir da média dos espectros forneceram os melhores resultados, enquanto que a madeira sólida e moída apresentaram valores de correlação semelhantes para todas as propriedades.

Charcoal produced from the wood of planted forests it is an important source of energy used by the metallurgical sector for the iron ore reduction. To evaluate the quality of this charcoal and wood, that gave it origin, it is fundamental when if think in raw material quality and improvement of the processes. This work was realized with the objective of using the near infrared spectroscopy (NIRS) to get calibrations for the properties of the wood and charcoal of Eucalyptus sp. Two Eucalyptus sp. clones were used of the V&M Florestal Company and used four carbonization final temperatures in the 350oC, 450oC, 550oC and 900oC. The infrared spectra were directly measured on the solid samples and crushed of the wood and charcoal, in the way of diffuse reflection, being used a Bruker spectrometer in the range from 800 to 1500 nm. The technique NIRS was shown appropriate to esteem the charcoal fixed carbon content with r = 0,98 and RPD = 5,0 for the clone VM01 and with r = 0,96 and RPD = 3,4 for the clone MN463. The modulus of elasticity presented r = 0,91 and RPD = 2,6, using the spectra get in the solid wood, for the parallel compression test. The modulus of rupture and the compression parallel resistance presented correlation of smaller magnitude. The mechanical properties and fixed carbon yield supplied low correlation values. Calibrations for the properties of the charcoal using of wood spectra supplied correlation values of low magnitude, too. The pre-treatments of first and second derivative they supplied the best calibrations for the wood properties. For the charcoal, the use of the original spectra was enough to the get the best correlations. For the solid charcoal, calibrations from the average values of the spectra supplied the best results, while the solid wood and crushed presented similar correlation values for all the properties.