Experimental study on drying and carbonization of Saligna\'s Eucalyptus for the production of wood charcoal.

A crescente busca por formas de energia mais limpas e renováveis têm colocado o carvão vegetal como possível alternativa ao fóssil na siderurgia brasileira. A secagem de toras de EUCALYPTUS Saligna é uma importante etapa do processo de carbonização. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento de algumas variáveis que afetam os processos de secagem e carbonização da madeira para produção de carvão vegetal, assim como entender o efeito da pré-secagem na carbonização; visando estabelecer coeficientes básicos de engenharia neste processo. Para isso, foi determinada a densidade básica da madeira através do método de Máximo Teor de Umidade (TEU); foram secadas toras de madeira a temperatura constante de 120°C, foram feitos ensaios de carbonização em retorta de aço inoxidável aquecida com resistência elétrica e finalmente foram feitos ensaios de perda de massa durante a carbonização com amostras cúbicas de 10 mm de lado; neste ultimo ensaio foi variada a temperatura de carbonização e o tempo de secagem das amostras antes de serem carbonizadas. Foram utilizadas toras de EUCALYPTUS Saligna com sete anos de idade. A secagem de toras de EUCALYPTUS Saligna a 120°C apresentou duas fase de velocidade variável. A densidade básica do EUCALYPTUS Saligna diminuiu no sentido centro periferia e os valores médios obtidos foram 0,59 g/cm³ no centro, 0,49 g/cm³ no ponto médio entre o centro e casca, e 0,44 g/cm³ na periferia. A carbonização de toras em retorta com taxa de aquecimento inicial entre 4,3°C/min e 5,4°C/min, apresentou comportamento exotérmico; de tal forma que a temperatura nominal do forno pouco afetou o rendimento em carvão. Para taxas de aquecimento inicial maiores que 12,6°C/min não se observaram temperaturas da madeira superiores a do forno. Para a carbonização a 420°C,o rendimento em carvão diminui com o tempo de carbonização; para uma hora a carbonização é incipiente. O teor de carbono fixo para a carbonização a duas ou três horas apresentou pouca variação. Carbonizações de amostras pequenas de eucalipto indicaram rendimento em carvão de 38,2% a 420°C e 20,94% a 950°C. Em relação a posição da amostra na tora, observa-se que, quando carbonizadas a 420°C, a perda de massa ocorre aumentando na direção centro periferia, no sentido das menores densidades. Aumentando-se a temperatura de carbonização, a perda de massa aumenta até 500°C; Já a 950°C a perda de massa resultou a mesma que a 500°C, mas com o aumento da temperatura diminui o tempo para atingir massa constante. A carbonização com temperatura variável ate 420°C, de amostras com umidade de equilíbrio, apresentou menor perda de massa que a carbonização de amostras secas em estufa. Finalmente foram avaliados os conceitos relacionados à exotermia e endotermia da madeira assim como aos processos de secagem e carbonização da madeira, de modo a direcionar trabalhos futuros do Grupo de Pesquisa.The use of charcoal as a thermal and reducing agent in the process of iron ore reduction has great potential as a promoter of sustainability for the steel industry. In order to fully realize this potential it is required the continuous generation of basic knowledge that allows to obtain the technological coefficients of the various process steps. This paper presents experimental results on drying Eucalyptus saligna with the aim to carbonization of the same for the production of charcoal. The following parameters were determined: basic wood density, thermal profile survey of eucalyptus logs, kiln drying speed, thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetry (DSC) of wood samples and carbonization of wood with different moisture levels. The results obtained can be used in the determination of technological parameters of the carbonization processes