Thermal and biological decomposition of Eucalyptus urophylla chips

O Brasil é um país que apresenta potencial de expansão de uso e produção de madeira para fins energéticos, entretanto, quando destinada à geração de energia, a madeira apresenta algumas desvantagens como o elevado teor de umidade e o baixo poder calorífico. A fim de minimizar algumas destas características indesejadas, as empresas vêm utilizando a madeira em forma de cavacos para a geração de energia. Os cavacos apresentam alta superfície específica, homogeneidade e maior facilidade em perder a umidade em comparação à madeira em tora, o que aumenta a eficiência energética do sistema, além da possibilidade de mecanização e automação do processo. Entretanto, apenas a transformação da tora em cavacos não é o suficiente para atingir o potencial energético desta biomassa e torná-la competitiva perante as fontes não renováveis. Além disto, quando estocados em pilhas para secagem, os cavacos podem sofrer combustão espontânea ou serem degradados por agentes biológicos, como os fungos xilófagos. Torna-se, então, necessária a utilização de técnicas que melhorem este material, como a torrefação, um tratamento térmico realizado em baixa oxigenação e temperaturas moderadas, que variam entre 200 e 300°C, capaz de acumular carbono e lignina na madeira, tornando-a um material com maior eficiência energética e menor atratividade a microorganismos xilófagos. Assim, este trabalho teve como objetivo principal estudar a influência da temperatura de torrefação na combustão espontânea e degradação biológica de cavacos de eucalipto torrificados, e como objetivo específico obter o potencial energético dos cavacos torrificados. Para realização do estudo, cavacos de madeira foram peneirados e secos em estufa até atingirem massa constante. Em seguida, foram torrificados por 20 minutos nas temperaturas de 180, 220 e 260°C em um torreficador de rosca sem fim, sendo realizadas 3 torrefações por tratamento e utilizando aproximadamente 2 kg de cavacos por repetição. Após a torrefação, determinou-se o rendimento gravimétrico, a dimensão das fibras da madeira, além da composição química estrutural, elementar e imediata, umidade de equilíbrio higroscópico, a densidade a granel, o poder calorífico superior e útil, a densidade energética, a possibilidade de combustão espontânea e a resistência ao ataque de fungos xilófagos dos cavacos de madeira in natura e torrificados. O aumento da temperatura de torrefação ocasionou um aumento de lignina total, carbono elementar e carbono fixo, tendo como consequência o aumento do poder calorífico superior e útil, menor rendimento gravimétrico, menor umidade de equilíbrio higroscópico, maiores resistências a fungos xilófagos e maior estabilidade térmica. A espessura de parede e largura das fibras foram reduzidas com o tratamento térmico. Verificou-se também, que os cavacos de madeira in natura e torrificados não são passíveis de combustão espontânea. Recomenda-se a torrefação na temperatura de 260°C devido à maior densidade energética, maior percentual de lignina e maior resistência ao ataque de xilófagos.Brazil is a country that has the potential to expand the use and production of wood for energy purposes. However, when used for energy generation, wood presents some disadvantages such as high moisture content and low calorific value. In order to minimize some of these unwanted characteristics, companies have been using the wood in the form of wood chips for power generation. The chips have a high specific surface area, homogeneity and easier to lose moisture compared to log wood, which increases the energy efficiency of the system, besides the possibility of mechanization and automation of the process. However, only the transformation of the log into chips is not enough to reach the energy potential of this biomass and make it competitive against non-renewable sources. In addition, when stored in piles for drying, the chips may spontaneously combust or be degraded by biological agents, such as fungi xylophagous. It is then necessary to use techniques that improve this material, such as torrefaction, a low oxygenation heat treatment and moderate temperatures, ranging from 200-300oC, capable of accumulating carbon and lignin in the wood, making it a material with greater energy efficiency and less attractiveness to xylophagous microorganisms. Thus, the main objective of this work was to study the influence of torrefaction temperature on the spontaneous combustion and biological degradation of torridated eucalyptus chips, and as a specific objective to obtain the energetic potential of the torrified chips. To carry out the study, wood chips were sieved and dried in an oven until reaching a constant mass. They were then torrified for 20 minutes at temperatures of 180, 220 and 260 ° C in an endless screw roaster, 3 torrefaction being processed per treatment and using approximately 2 kg of chips per replicate. After torrefaction, the gravimetric yield, the fiber size of the wood, the structural, elemental and immediate chemical composition, hygroscopic equilibrium moisture, bulk density, superior and useful calorific value, energy density, possibility of spontaneous combustion and resistance to the attack of xylophagous fungi of the wood chips in natura and torrified. The increase in the torrefaction temperature caused an increase in total lignin, elemental carbon and fixed carbon, resulting in higher and useful calorific increase, lower gravimetric yield, lower hygroscopic equilibrium moisture, higher resistance to xylophagous fungi and greater thermal stability. It has also been found that the in natura and torrified wood chips are not susceptible to spontaneous combustion. It is recommended to torrefaction at a temperature of 260°C due to the higher energy density, higher percentage of lignin and greater resistance to attack by xylophages.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio