9 Utilização e Controle Genético das Características da Madeira

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Utilização e Controle Genético das Características da Madeira e Carvão Vegetal
Paulo Fernando Trugilho
DCF-UFLA
SISTEMAS DE UTILIZAÇÃO DO CARVÃO VEGETAL 
O carvão vegetal pode ser matéria-prima para várias atividades industriais. 
Uso doméstico (aquecimento, cocção de alimentos, padarias e churrascarias).
Pode ser triturado e misturado com um qualquer aglutinante (amido) para produzir o briquete. Pode ser utilizado na siderurgia?
No Brasil o setor siderúrgico é o maior produtor e consumidor desse produto.
OUTRAS FINALIDADES: indústria cimenteira, carvão empacotado para uso doméstico, carvão ativado, biochar, Shampoo e cremes faciais, Clareador Dental, cápsulas de desintoxicação, etc.
O CARVÃO NA SIDERURGIA 
METALURGIA: É a ciência ou arte de extrair metais de seus minerais.
METALURGIA DO FERRO = SIDERURGIA
Minérios de Ferro – Óxido Mineral
Hematita (70% Fe) Magnetita (73% Fe) Limonita (60% Fe)
 Fe2O3 Fe3O4 Fe2O3(H2O)3 
Classificação dos produtos siderúrgicos em função do teor de carbono:
ferro doce < 0,5% de C
aço de 0,5 a 2% de C
ferro fundido de 2 a 4% de C
ferro gusa de 4 a 5% de C
O ferro gusa é a matéria prima base da indústria siderúrgica.
MO + R RO + M
onde MO é o minério e R é o redutor.
Redutores em siderurgia: Hidrogênio (H2)
 Metano (CH4)
 Etano (C2H6)
 Carbono (C)
 Monóxido de Carbono (CO), etc.
O carvão vegetal é chamado de termorredutor, pois ele é a fonte de energia e fornece o gás redutor para o minério de ferro.
Sequência de redução do minério: Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
QUALIDADES DO CARVÃO VEGETAL 
Poder calorífico alto - fornecer energia;
b) Alto teor de carbono fixo - adequado ao alto forno;
c) Umidade baixa - a umidade influencia as características físico-químicas e mecânicas;
d) Densidade alta - ocupa menor espaço para um mesmo volume e maior a quantidade de carbono na carga;
e) Resistência mecânica ao impacto, à pressão e a fricção, menor friabilidade (geração de finos);
f) Teor de fósforo baixo - menor que 1,7% de fósforo, o sistema não consegue eliminar o fósforo;
g) Teor de enxofre baixo - até 0,5%, causa efeito semelhante ao do fósforo.
A presença de elevados teores de minerais no carvão vegetal é altamente prejudicial à produção de ferro gusa, ferro ligas e do carbureto de cálcio (CaC2). 
Ferro gusa e ferro ligas
Segregação 
Acúmulo de impurezas no centro das peças do metal solidificado.
O que torna esses materiais mais duros e quebradiços, menos maleáveis e com campos favoráveis à propagação de fissuras, ou seja, piora a qualidade do ferro gusa e ferro liga.
Carbureto de cálcio:
Pedras de carbureto quebradiças, esfarelando-se com facilidade.
UTILIZAÇÃO
Solda para corte e solda industrial. Matéria prima na indústria química como, por exemplo, na obtenção de PVC, fertilizantes, explosivos, plásticos, produtos medicinais, etc.
As pedras de carbureto de cálcio quando em reação com água produzem o gás Acetileno.
Sua combinação com o oxigênio gera combustão que desenvolve chamas que ultrapassam os 3.300 ºC. Temperatura de combustão superior a de qualquer outro hidrocarboneto gasoso.
h) Reatividade - propriedade que o carvão tem de reagir com um gás contendo O2, por exemplo o CO2, e produzir o CO. É a capacidade que o carvão possui de regenerar o poder redutor do gás.
C + CO2 2 CO (Reação de Boudouard)
Quanto maior for à quantidade de CO produzido maior será a reatividade do carvão. A reatividade do carvão deve ser compatível com a velocidade de redução (redutibilidade) do minério de ferro.
i) Porosidade - adequada, facilita a circulação de gases e a reação com o O2 no interior do alto forno. Maior porosidade implica em maior reatividade.
PO = (1 - DRA/DRV) x 100
Todas estas características do carvão vegetal são funções da matéria prima e do sistema de produção, especialmente da temperatura.
ESQUEMA DO ALTO FORNO
Para a Siderurgia: TCF = 75%
 TMV = 25% máximo 
 TU = 6% máximo
 DA = 260 kg/m3 
 Resistência = maior que 90 kgf/cm2)
 Cinzas = mínimo possível
 Tamanho da Partícula > 35 mm
Para Uso Doméstico: TCF elevado
 TMV e TCZ baixo
 Umidade baixa
		 Maior granulometria possível
DE MODO GERAL NECESSITA-SE DE CARVÃO:
CONTROLE GENÉTICO DAS PROPRIEDADES DA MADEIRA E DO CARVÃO VEGETAL 
Os resultados apresentados são da dissertação de MARIA CAROLINA GASPAR BOTREL (2006), que trabalhou com 9 clones de eucaliptos e carbonizações em escala de laboratório. 
OBJETIVOS
Selecionar clones de Eucalyptus de acordo com as características de crescimento da árvore, além das propriedades anatômicas, físicas, mecânicas e químicas da madeira;
Estimar os ganhos genéticos dessas características;
Selecionar clones de Eucalyptus por meio das características do carvão vegetal.
Informações Gerais
São dois capítulos – um de biomassa e outro de carvão
9 clones – Taiobeiras/MG
DIC com 3 repetições (árvores amostra)
Seleção de 2 clones em 9 (22,22%) que padroniza um índice de seleção de 1,3426
Comparação múltipla o teste de Scott-Knott ( = 5%)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
 Tabela 1. Análise de variância e estimativa dos parâmetros genéticos para 
 as características de crescimento, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade.
** Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,01)
Quadrado médio
Fonte de
Variação
G.L.
Clones
 8
Resíduo
18
Média
CV
e
 (%)
CV
c
 (%)
s
2
f
s
2
e
f
2
c
h
2
c
CV
e
/
CV
c
DAP (cm)
HT (m)
Volume (m3)
 
8,66**
6,31**
0,0869**
1,09
0,85
0,00117
16,62
24,37
0,2448
6,29
13,98
9,56
5,54
20,46
2,89
2,10
0,0029
0,36
0,28
0,0004
2,52
1,82
0,0025
87,40
86,47
86,52
1,52
1,46
1,46
3,79
Figura 1. Valores médios para diâmetro à altura do peito, em clones de 
 Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético 
 esperado. Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo 
 teste Scott-Knott (p  0,05).
14.94 c
16.90 b
20.36 a
14.68 c
16.46 b
15.67 c
15.97 c
17.63 b
16.62
1.99 cm
(12.00%)
16.96 b
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
FGA- 49
FGA-35
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 2. Valores médios para altura total, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo 
 teste Scott-Knott (p  0,05).
23.09 b
23.71 b
25.13 a
24.19 b
22.96 b
26.95 a
25.73 a
22.56 b
25.00 a
24.37
1.68 m
(6.91%)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
FGA-49
FGA-35
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 3. Valores médios para volume individual, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo 
 teste Scott-Knott (p  0,05).
0.2500 c
0.2018 d
0.2865 b
0.3527 a
0.1891 d
0.2336 c
0.2224 c
0.1891 d
0.2781 b
0.2448
0.0625 m3
(25.25%)
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
FGA-49
FGA-35
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
 Tabela 2. Análise de variância e estimativa dos parâmetros genéticos para 
 densidade básica, massa seca e densidade seca, em clones de
 Eucalyptus spp. avaliados aos78 meses de idade.
** Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,01)
Quadrado médio
Fonte de
Variação
G.L.
Clones
 8
Resíduo
18
Média
CV
e
 (%)
CV
c
 (%)
s
2
f
s
2
e
f
2
c
h
2
c
CV
/
CV
c
DB (g/cm3)
Massa seca (kg)
DS (g/cm3)
0,0033**
3032,91**
0,0058**
0,0006
500,29
0,0012
0,525
129,25
0,679
4,49
17,30
5,03
5,71
22,48
5,76
0,0011
1010,97
0,0019
0,0002
166,76
0,0004
0,0009
844,21
0,0015
82,93
83,50
79,73
1,27
1,30
1,15
e
Figura 4. Valores médios para densidade básica, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo 
 teste Scott-Knott (p  0,05).
0.586 a
0.513 b
0.524 b
0.540 a
0.477 b
0.493 b
0.557 a
0.531 b
0.508 b
0.53 
0.036 g/cm3
 (6.98%)
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 5. Valores médios para massa seca, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste
 Scott-Knott (p  0,05).
146.51 b
103.66 c
150.32 b
192.18 a
89.91 c
115.46 c
123.80 c
100.49 c
140.92 b
129.25
35.65 kg
(27.58%)
0
50
100
150
200
250
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 6. Valores médios para densidade seca, em clones de Eucalyptus spp. 
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste
 Scott-Knott (p  0,05).
0.757 a
0.653 b
0.640 b
0.690 a
0.610 b
0.700 a
0.720 a
0.677 b
0.670 b
0.680
0.049 g/cm3
(6.89%)
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
FGA-49
FGA-35
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Tabela 3. Análise de variância e estimativa dos parâmetros genéticos para 
 teor de cinzas, de lignina e massa seca de lignina, em clones
 de Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade.
** Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,01)
* Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,05)
Quadrados médios
Fonte de
Variação
G.L.
 Teor Lignina (%)
Massa lignina (kg)
Clones
 8
 17,79**
362,85**
Resíduo
 18
 2,74
48,27
Média
29,55
38,26
CV
e
 (%)
 5,60
18,16
CV
c
 (%)
 7,58
26,77
s
2
f
 5,93
120,95
s
2
e
 0,91
16,09
f
2
c
 5,02
104,86
h
2
c
 84,61
86,70
CV
c
/
CV
e
 1,35
1,47
Teor cinzas 
0,0065*
0,0025
0,15
33,03
24,42
0,0022
0,0008
0,0013
62,12
(%)
0,74
Figura 7. Valores médios para teor cinzas, em clones de Eucalyptus spp.
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho esperado genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste
 Scott-Knott (p  0,05).
0.251 a
0.171 a
0.177 a
0.102 a
0.156 a
0.155 a
0.102 a
0.133 a
0.111 a
0.15
0.04%
(25,72%)
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
FGA-49
FGA-35
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 8. Valores médios para teor de lignina, em clones de Eucalyptus spp.
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho esperado genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste
 Scott-Knott (p  0,05).
26.80 b
32.36 a
27.60 b
33.85 a
30.35 a
27.81 b
27.43 b
30.67 a
29.07 b
29.55
2.77 %
(9.36%)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 9. Valores médios para massa de lignina, em clones de Eucalyptus spp.
 avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste 
 Scott-Knott (p  0,05).
39.27 b
33.61 b
41.49 b
64.62 a
27.28 b
32.19 b
33.97 b
30.79 b
41.08 b
38.26
12.80 kg
(33.46%)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Tabela 4. Análise de variância e estimativa dos parâmetros genéticos para 
 rendimento gravimétrico, carbono fixo, líquido pirolenhoso e gases 
 não condensáveis do carvão em clones de Eucalyptus spp. avaliados 
 aos 78 meses de idade.
ns Não significativo
** Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,01)
Quadrados médios
Fonte de
Variação
G.L.
RGC (%)
RCF (%)
RLP (%)
RGNC (%)
Clones
 8
6,92**
2,55**
14,61
 
ns
7,78
 
ns
Resíduo
 18
1,55
0,32
8,53
5,23
Média
35,03
25,97
45,44
19,53
CV
e
 (%)
3,56
2,20
6,43
11,71
CV
c
 (%)
3,82
3,32
s
2
f
2,31
0,85
s
2
e
0,52
0,11
f
2
c
1,79
0,74
h
2
c
77,53
87,27
CV
c
/
CV
e
1,07
1,51
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Figura 10. Valores médios para rendimento gravimétrico do carvão, em clones de 
 Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste 
 Scott-Knott (p  0,05).
36.97 a
35.23 a
33.37 b
36.99 a
36.14 a
33.47 b
33.18 b
35.65 a
34.27 b
35.03
1.58 %
(4.51%)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 11. Valores médios para rendimento em carbono fixo, em clones de
 Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste 
 Scott-Knott (p  0,05).
 
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
26.75 a
24.97 b
24.90 b
27.36 a
26.65 a
25.43 b
25.42b
26.83 a
25.40b
25.97
1.08%
(4.16%)
0.00
5.00
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
 Tabela 5. Análise de variância e estimativa dos parâmetros genéticos para teor 
 de materiais voláteis, cinzas, carbono fixo e densidade relativa aparente 
 em clones de Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade.
ns Não significativo
* Significativo pelo teste de F (p ≤ 0,05)
Quadrados médios
Fonte de
Variação
G.L.
TMV
(%)
TCz carvão
(%)
TCF
(%)
DRA
(g/cm
3
)
Clones
8
 7,54
 
ns
0,01
 
ns
7,56 
 
ns
0,004*
Resíduo
 18
7,24
0,0098
7,23
0,002
Média
25,50
0,25
74,25
0,336
CV
e
 (%)
10,55
40,29
3,62
11,174
CV
c
 (%)
8,391
s
2
f
0,0013
s
2
e
0,0005
f
2
c
0,0008
h
2
c
62,85
CV
c
/
CV
e
0,75
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.402 a
0.318 a
0.365 a
0.324 a
0.280 a
0.313 a
0.359 a
0.333 a
0.325 a
0.34 a
0.03 g/cm3
(8,93%)
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
FGA-49
FGA-35 
FGA-34
FGA-30
I-953
I-601 
I-380
I-249
FGA-50
Média
Ganho
Figura 12. Valores médios para densidade relativa aparente, em clones de
 Eucalyptus spp. avaliados aos 78 meses de idade. Ganho genético esperado. 
 Clones seguidos pela mesma letra não diferem entre si, pelo teste 
 Scott-Knott (p  0,05).
Ganho genético massa seca = 35,65 kg/árvore 
1ha  53.439,35 kg (3x2m) 
RGC = 25%
Massa de carvão = 13.559,84 kg/ha. 
Volume de carvão = 53,44 mdc 
(R$75,00/mdc)  R$4.007,95/ha
Hoje – R$450,00/mdc  R$24.048,00/ha
DAP +
HT+
Volume +
DB +
Massa seca +
DS +
CT -
CR -
CV -
Teor de cinzas -
Teor de Lignina +
Massa lignina +
Comp. Fibra +
Largura fibra +
Diâmetro do lume -
Espessura parede +
MOEc +
RC +
MOEf +
MOR +
 Tabela 6. Características avaliadas na madeira
Característica Acréscimo(+)/Decréscimo (-)
RGC +
RLP -
RGNC -
RCF +
TMV -
TCz -
TCF +
DRA +
 Tabela 7. Características avaliadas no carvão vegetal
Característica Acréscimo(+)/Decréscimo (-)
Tabela 8. Resumo dos clones selecionados para as características da madeira e do
 carvão vegetal.
Clones selecionados
Característica
DAP
HT
Volume
DB
DS
MS
CT
CR
TCzM
Lignina
ML
LF
EPC
MOEc
RC
MOEf
MOR
RGC
RCF
DRA
FGA-30 e FGA-50
I-601 e I-380
FGA-30 e FGA-34
FGA-49 e I-380
FGA-49 e I-380
FGA-30 e FGA-34
FGA-30 e I-249
FGA-30 e FGA-35
FGA-30 e I-380
FGA-30 e FGA-35
FGA-30 e FGA-34
FGA-49 e FGA-50
FGA-50 e I-380
I-380 e I-601 
I-380 e FGA-30 
I-380 e I-601 
I-380 e FGA-30 
FGA-30 e FGA-49 
FGA-30 e I-249
FGA-49 e FGA-34 
Essas informações são fundamentais para cruzamentos controlados
No Laboratório da UFLA
Procuramos fazer a completa avaliação da biomassa para que se possa fazer a sua classificação e destinação para uso energético.
Muitos trabalhos já foram realizados no laboratório.
Técnicas mais avançadas são utilizadas (Análises térmicas, por exemplo) para melhor compreender as diferenças entre as biomassas
Além da obtenção das características da biomassa também é objetivo determinar as relações existentes entre elas e o uso energético.
Buscamos ainda avaliar os efeitos de locais/sítios, idade, nutrição, etc.