Efeito da temperatura final de pirólise na estabilidade de biocarvão produzido a partir de madeira de Pinus sp e Eucalyptus sp.

Abstract

O biocarvão não é composto somente de carbono estável. Certa porção do material é degradada com certa facilidade, sendo esta condição dependente não somente das características da matéria-prima, mas também das condições de pirólise, principalmente a temperatura final de produção. Dessa forma, o objetivo geral deste estudo foi avaliar os efeitos da temperatura final de pirólise na estabilidade de biocarvão produzido a partir de resíduos florestais de espécies de (Pinus caribaea e Pinus taeda) e folhosas (Eucalyptus dunnii e Eucalyptus urophylla). Para as matérias-primas in natura, quantificou-se o teor de lignina de Klason, procedeu-se a análise elementar, análise termogravimétrica (TGA/DTA) e ressonância magnética do 13C no estado sólido (RMN 13C). Para os biocarvões, os quais foram produzidos a uma taxa de aquecimento de 10°C.min-1 por 60 min em 5 diferentes temperaturas (350, 400, 450, 500 e 550°C) procedeu-se a análise imediata e para os materiais produzidos a 350, 450 e 550°C, a análise elementar, TGA/DTA e RMN 13C. A fim de avaliar a estabilidade do biocarvão, quantificou-se o teor de carbono estável (Tce) através da oxidação termoquímica com solução de H2O2 5 %, a 80°C por 48h, sendo os materiais produzidos a 350, 450 e 550°C, antes e após a oxidação, analisados através da técnica de RMN 13C. Os teores de lignina de Klason não diferiram estatisticamente pelo Teste de Tukey a 5%. Quanto maior a temperatura final de pirólise, menor o rendimento em biocarvão, maior o teor de carbono fixo (Tcf), menores as razões O/C e H/C, maior o índice termogravimétrico (ITG) e maior o Tce, indicando o aumento da estabilidade dos materiais após a pirólise, sendo este efeito mais evidente, quanto maior a temperatura final de pirólise. O Rcf e o Rce variaram pouco para todos os tratamentos, indicando que não foram observados ganhos ou perdas expressivos, independente da matéria-prima e/ou da temperatura final de pirólise. A alta correlação de Pearson (0,96) entre Rcf e Rce sugere que ambas as metodologias poderiam ser utilizadas para estimar a fração estável do biocarvão. A partir dos espectros de RMN 13C é possível observar que em biocarvões produzidos a 350°C, sinais referentes à lignina ainda estão presentes. Em 450 e 550°C, os espectros são bem semelhantes, evidenciando que não há necessidade de se produzir biocarvão acima dessas temperaturas, uma vez que a estrutura química dos materiais pouco se altera, com o predomínio de estruturas aromáticas. Para os biocarvões produzidos a 350°C, observa-se que a oxidação termoquímica foi responsável por remover parte das estruturas lábeis ainda presentes, bem como estruturas aromáticas menos resistentes à degradação. Em 450 e 550°C, como já havia o predomínio de estruturas aromáticas, a oxidação termoquímica atuou principalmente nestas estruturas; no entanto, de uma forma mais branda. A oxidação termoquímica foi responsável pela funcionalização dos biocarvões, sendo este efeito mais brando, quanto maior a temperatura final de pirólise. Dessa forma, biocarvões produzidos em temperaturas finais de pirólise acima de 450°C, mostraram-se mais estáveis, logo, mais resistentes à degradação.