63ª Reunião Anual da SBPC

E. Ciências Agrárias - 3. Recursos Florestais e Engenharia - 6. Recursos Florestais e Engenharia Floresta

APLICAÇÃO DA ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PARA DETERMINAÇÃO DO PODER CALORÍFICO DE LENHO CARBONIZADO

Francielli Rodrigues Ribeiro Batista 1 Richard Eduard Mölleken 1 Felipe Zatt Schardosin 1 Ramiro Faria França 1 Silvana Nisgoski 2 Graciela Inês Bolzón de Muñiz 2

1. Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal, UFPR 2. Profa. Dra./ Orientadora - Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal, UFPR

INTRODUÇÃO:

Madeiras provenientes de florestas nativas por muito tempo foram as principais fontes de energia renovável, principalmente para atender a enorme demanda das indústrias siderúrgicas. Tendo em vista a preocupação com o corte desordenado, excessivo e consequentemente o desperdício surge a necessidade de novas técnicas para caracterização das propriedades. A técnica de espectroscopia no infravermelho pode ser uma ferramenta útil e vantajosa nesse processo, por exemplo, o equipamento custa menos que um aparelho de espectroscopia de raios X, é versátil, de fácil mobilidade, tamanho menor que a maioria dos semelhantes e o mais importante, as amostras podem ser maciças, exigem pouco preparo e os resultados são obtidos mais rapidamente. Frente a isso o trabalho buscou a determinação de uma das propriedades mais importante do lenho carbonizado para fins energéticos, o poder calorífico, visando a diminuição do desmatamento ilegal diminuindo-se então significativamente o impacto ambiental, uma vez que a predição rápida desta propriedade pode direcionar o material para sua correta aplicação.

METODOLOGIA:

Foram coletadas amostras provenientes da xiloteca da Universidade Federal do Paraná, as quais foram reduzidas em blocos com superfície transversal de 1,5 x 1,5 cm e longitudinal de 4 cm estando estes devidamente orientados e totalizando 120 amostras. Os blocos foram carbonizados em forno mufla em um regime de rampas e patamares com temperatura máxima de carbonização de 450°C e tempo total de carbonização de 7 horas. As amostras de carvão geradas tiveram seus planos longitudinais lidos em espectrofotômetro marca FEMTO modelo NIR900 num total de 4 espectros por amostra. A coleta dos espectros seguiu as recomendações da norma ASTM 1655-05. Os espectros de reflectância adquiridos compreendiam uma faixa de comprimento de onda de 1100 a 2500 nm, com intervalos de 1 nm. As análises estatísticas dos espectros foram realizadas utilizando-se do programa The Unscrambler versão 9.1

RESULTADOS:

O feixe de luz incidente sobre amostras maciças se espalha ou reflete de acordo com as estruturas anatômicas componentes, além de parte ser absorvido. A resposta inicial do espectro está relacionada às propriedades químicas do material analisado. O carvão produzido, devido às variações do processo, é quimicamente heterogêneo, podendo ser quase carbono puro ou ter significativas quantidades de oxigênio e hidrogênio. A obtenção dos espectros nas faces longitudinais das amostras maciças é útil na avaliação em campo, não sendo necessário a transformação do material. Os melhores resultados para a construção dos modelos de regressão foram obtidos com os espectros originais, ou seja, sem pré-tratamento. Com a utilização de 400 espectros, pela regressão dos Mínimos Quadrados Parciais, PLS (Partial Least Squares), obtiveram-se correlações com o poder calorífico obtido do carvão pelos métodos tradicionais. A correlação na calibração desta variável foi de 0,84 com um erro de 0,80 (RMSEC). Para a validação externa utilizaram-se 80 espectros, com uma correlação de 0,40 e um erro de 1,41 (RMSEP).

CONCLUSÃO:

A técnica de espectroscopia no infravermelho próximo é eficiente para a predição da propriedade de poder calorífico do carvão, de maneira rápida e sem preparo, ou seja, utilizando-se amostras maciças. Devem ser testados diferentes processos de carbonização para que o modelo construído seja mais robusto e abrangente.

Palavras-chave: NIR, PLS, carvão.