Relatório Processos Quimicos Industria do carvão e impactos ambientais

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FACULDADE PITÁGORAS 
CURSO ENGENHARIA QUIMICA- 5º PERÍODO 
 
 
 
 
 
 
 
 
INDUSTRIA DO CARVÃO E IMPACTOS AMBIENTAIS- CARVÃO VEGETAL 
 
 
 
Relatório apresentado como requisito parcial para 
aprovação na disciplina de Processos Químicos 
Industriais do curso de Engenharia Química da 
Faculdade Pitágoras, sob a orientação da 
professora Hellen Patrícia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís, 
Agosto/2016 
 COMPONENTES DA EQUIPE: 
 
Anizia Furtado Durans 
Daniel Muniz 
Gessé Ribeiro 
Leudna Silva 
Leandro Monteiro 
Maxwell Costa Bezerra 
Wesley Andrade 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1 Introdução.................................................................................................................... 3 
 
2 Justificativa................................................................................................................... 4 
 
3 Objetivos....................................................................................................................... 4 
 
4 Metodologia.................................................................................................................. 5 
 
 4.1 Fatores que influenciam na carbonização.............................................................. 
 
6 
 4.2 Matéria-prima.......................................................................................................... 
 
7 
 4.3 Produção de carvão vegetal com resóduos............................................................ 7 
 
 4.4 Qualidade................................................................................................................ 7 
 
 4.5 Licor Pirolenhoso.................................................................................................... 
 
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Impactos Ambientais.................................................................................................... 8 
 5.1Emissões de CO².................................................................................................... 9 
 
 5.2 Desmatamento Acentuado..................................................................................... 9 
 
6 Conclusão..................................................................................................................... 9 
 
 Referencias bibliográficas............................................................................................. 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
História do carvão no Brasil 
No Brasil, a história do carvão se inicia há cerca de 210 milhões de anos, na época em 
que a crosta da terra ainda estava convulsionada por terremotos, vulcões, furacões, 
vendavais e maremotos. Estes fenômenos provocaram lentos ou violentos cisalhamentos e 
fizeram as montanhas e os limites costeiros separarem-se da África pelo Oceano Atlântico. 
Naquelas épocas geológicas, árvores gigantes e toda sorte de vegetação crescia, 
formando grandes e espessas florestas, favorecidas pela atmosfera muito rica em CO2, 
permitindo a intensificação da função clorofiliana e o crescimento dos vegetais em um clima 
particularmente quente e úmido. 
 O carvão é então a parte celulósica da vegetação, transformada pelo tempo, pressão, 
bactérias e outros agentes anaeróbicos, em uma massa carbonosa. Sucessivas formações 
de florestas e afundamentos podem ter ocorrido ao longo de milhares de anos em uma 
mesma região, e então, camadas e camadas de carvões diferentes serão encontradas. 
 A matéria vegetal flutuante pode ainda ter sido transportada pelos rios e acumulada no 
fundo dos lagos ou pântanos mais ou menos isolados, e, assim, bactérias carboníferas 
limitadas serão encontradas separadas umas das outras, a profundidades diferentes. 
 A ocorrência do carvão no Brasil encontra-se principalmente nos estados do Rio 
Grande do Sul (28 bilhões de toneladas), Santa Catarina (3,3 bilhões de toneladas) e Paraná 
(104 milhões de toneladas). 
 
 
 
 
 
 
 
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2. JUSTIFICATIVA 
A necessidade de buscas por novas fontes de energia limpa, como a biomassa, vem 
sendo levada em consideração devido ao cenário atual em que se encontra o mundo. A 
motivação para essa mudança de postura é a necessidade de redução do uso de derivados 
do petróleo e, conseqüentemente, a dependência energética do consumo de petróleo. A 
biomassa é utilizada para a produção de energia a partir de processos como a combustão de 
material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção 
primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia 
acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. A queima de 
biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera pela planta que deram 
origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo. Tipos de Biomassa: Resíduos 
florestais (lenha) ; Resíduos agrícolas e indústrias agro-alimentares; Excrementos de animais; 
Esgotos urbanos. 
Dos resíduos florestais, destaca-se a produção de carvão vegetal a partir destes. O carvão 
vegetal é uma das fontes de energia mais usada no mundo. Não só para a produção de 
energia, mas para vários fins, como a produção de medicamento e filtros. Carvão vegetal é 
um elemento obtido a partir da queima de madeira, sua utilização é comum como combustível 
para aquecedores, lareiras, churrasqueiras e fogões. No Brasil o maior consumidor de carvão 
vegetal é o setor siderúrgico 85% para produção de ferro gusa, 9 % residenciais e 1,5 % 
pizzarias, padarias e churrascarias. Com a finalidade de se tornar uma atividade sustentável a 
produção deste bicombustível deve seguir parâmetros de replantio ordenado e transformação 
da madeira em carvão em fornos apropriados de forma a obter um melhor rendimento por 
área plantada. 
 
3. OBJETIVOS 
Este trabalho tem por objetivo, fazer um levantamento sobre os métodos de produção 
de carvão vegetal e seus impactos. Neste trabalho iremos relatar sobre a visita realizada à 
sede da Cooperativa de trabalho, coleta e recuperação de resíduos da Vila Maranhão-
COOPVILA, formada por um grupo de 12(doze) famílias, residentes na Vila Maranhão, que 
faz o recolhimento de madeira descartada por grandes industrias, instaladas na área do Itaqui 
para a produção do carvão vegetal, com a finalidade de entendermos a respeito da teoria da 
carbonização e os meios que são realizados esses processos de forma industrial, em 
pequena escala. O ponto mais importante deste trabalho é entender a produção de carvão 
vegetal visando a gestão de resíduos (impactos ambientais), ou seja, gerar a menor 
quantidade possível de resíduos durante o processo de carbonização da madeira e também 
 
 
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fazer esse processo utilizando resíduos de outros processamentos da madeira como matéria-
prima. 
 
4. METODOLOGIA 
O carvão vegetal é produzido a partir da pirólise ou queima da madeira, material 
predominantemente orgânico, em um ambiente onde a temperatura e a atmosfera (entrada de 
ar) são devidamente controladas, para que haja a remoção da maior parte dos componentes 
voláteis (BARROSO, 2007). Este processo também é chamado de “destilação seca da 
madeira” ou “carbonização” devido ocorrer a eliminação da maior parte dos componentes 
voláteis da madeira e a concentração de carbono no carvão vegetal produzido. Para a 
execução da carbonização da matéria prima, a COOPVILA, coleta a madeira descartada porgrandes industrias para carbonização em um forno ecológico. 
Desse processo ilustrado pelas fotos 1, 2, 3, 4, resulta a fase sólida que é o carvão 
vegetal e a fase gasosa que é a fumaça. Da fumaça condensada se obtém o licor pirolenhoso 
e o alcatrão insolúvel. O licor pirolenhoso é composto de ácido pirolenhoso, que pode ser 
definido como uma solução aquosa de ácidos acético e fórmico, metanol e alcatrão solúvel, 
além de outros constituintes menores. Os gases não-condensáveis consistem de compostos 
gasosos de carbono (CO2, CO, CnHm) e nitrogênio. Para Ferreira (2008), a análise do carvão 
e da matéria volátil mostra que sua composição depende fortemente da temperatura de 
carbonização, da espécie vegetal que fornece a madeira e da idade da árvore. 
Foto 1- Coleta de madeira descartada Foto 2- Forno ecológico 
 
Foto 3- Produção do carvão vegetal Foto 4- Licor pirolenhoso 
 
 
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Segundo Brito & Barrichelo (1981), os principais tipos de carvão são: a) Carvão para 
uso doméstico: não deve ser muito duro, deve ser facilmente inflamável e deve emitir o 
mínimo de fumaça. Sua composição química não tem importância fundamental e pode ser 
obtido a baixa temperaturas (350 a 400 ºC); 
b) Carvão metalúrgico: utilizado na redução de minérios de ferro em alto-fornos, fundição, etc. 
A preparação deste carvão necessita de melhores técnicas em que a carbonização deve ser 
conduzida a elevadas temperaturas (mínimo de 650 ºC) com grande tempo de duração. Deve 
ser denso, pouco friável e ter uma boa resistência, além de apresentar baixa taxa de materiais 
voláteis e cinzas. O carvão deve ter no mínimo 80% de carbono; 
 c) Carvão para gasogênio: O carvão não deve ser muito friável, sua densidade aparente não 
deve ultrapassar 0,3 g/cm³ e deve ter um teor de carbono de 75%; 
d) Carvão ativo: usado para descoloração de produtos alimentares, desinfecção, purificação 
de solventes, etc. O carvão deve ser leve e ter grande porosidade. Para aumentar o poder 
absorvente, podem ser realizados pré-tratamentos na madeira utilizada; 
e) Carvão para a indústria química: as exigências variam segundo o uso do carvão, mas de 
modo geral, exige-se evidentemente boa pureza ligada a uma boa reatividade química; 
f) Outros usos: carvão para a indústria de cimento (produto pulverizado e com boa 
inflamabilidade). 
4.1 Fatores que influenciam na carbonização 
Como todo processo produtivo, existem variáveis que afetam a qualidade e o 
desenvolvimento do processo, algumas podem até fazer com que ocorram sérios problemas 
com a integridade física do patrimônio da empresa, com também com a integridade física dos 
colaboradores das respectivas empresas. No processo de fabricação de carvão, por mais 
 
 
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artesanal que a maioria dos métodos seja, existem variáveis importantíssimas no seu 
processo, como as relatadas a seguir: 
No processo de fabricação de carvão, por mais artesanal que a maioria dos métodos 
seja, existem variáveis importantíssimas no seu processo, como as relatadas a seguir: 
Temperatura de carbonização, velocidade de carbonização, Combustão no forno de 
carbonização, Tipo de biomassa, tipo de forno. 
4.2 Matéria-prima 
O principal problema enfrentado na produção do carvão vegetal é com relação a oferta 
de matéria-prima. No Brasil, a atividade carvoeira tem como características: a devastação de 
florestas nativas, o uso de trabalho análogo à condição de escravo e a poluição do ar gerada 
pelos primitivos fornos de alvenaria, os quais emitem grandes quantidades de fumos, 
representando uma significativa fonte de poluição e contaminação ambiental (BRITO,1990). 
 
4.3 Produção de carvão vegetal com resíduos 
Para Santiago (2005), a madeira é um insumo importante que se vem valorizando ao 
longo das últimas décadas, em função da ampliação dos seus usos e escassez nas regiões 
tradicionalmente consumidoras. A despeito desses fatores, a utilização integral da madeira 
ainda não é uma realidade. Em alguns setores, o desperdício da madeira pode chegar a 70% 
da massa original disponível, como é o caso da sua utilização para fins energéticos por causa 
da utilização de equipamentos de queima mal dimensionados, ao despreparo dos operadores 
ou, ainda, à inexistência de meio eficazes que possibilitem o aproveitamento integral do 
material lenhoso. O desperdício no setor madeireiro ainda é muito grande, apesar dos 
avanços tecnológicos. Estima-se que do volume total de uma tora, seja aproveitado hoje no 
Brasil cerca de 40% a 60%. Por outro lado, a tendência à minimização do desperdício é uma 
questão que vem sendo discutida há muito tempo. No Maranhão, há uma cooperativa 
formada por 12 famílias residentes na vila maranhão, que recolhe madeira descartada por 
grandes industrias, instaladas na área Itaqui-Bacanga que ressolhe resíduos para a produção 
do carvão vegetal. 
Além da busca de maior eficiência no processo de extração e beneficiamento da madeira, 
atualmente, resíduos podem não mais serem vistos como um problema, ou algo pejorativo 
resultante do processo industrial e sim uma fonte criativa de matéria-prima para novos 
produtos (CORONEL, 2007). 
4.4 Qualidade 
 
 
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A qualidade do carvão vegetal, medida pelas suas propriedades físicoquímicas (análise 
química, granulométrica e de densidade), depende em linhas gerais da madeira utilizada 
como matéria-prima e do método de carbonização. 
 
 
4.5 Licor Pirolenhoso 
O extrato pirolenhoso (EP), ácido pirolenhoso ou vinagre de madeira nomes ditos, é um 
produto de base orgânica resultante da condensação da fumaça gerada na pirólise da 
madeira e, em especial, durante a produção de carvão vegetal. Em geral, é constituído em 
sua maior parte por água, ácido acético, álcoois, acetonas, hidrocarbonetos, compostos 
nitrogenados ésteres, fenóis e alguns derivados de lignina e as demais como mostra a foto 5, 
6, tal ocorre em fornos convencionais de produção de carvão vegetal. 
O EP é obtido após o processo de condensação da fumaça formada pela queima da 
madeira para produção de carvão vegetal. Trata-se de um líquido de coloração amarela a 
marrom avermelhada que é obtido de diferentes espécies vegetais, como bambu, eucaliptos e 
pinus, porém com sua composição caracterizada em função de determinada espécie. 
Além disso, no processo de obtenção do EP também é importante para sua 
composição, o controle da temperatura utilizada no processo de condensação, que pode inibir 
ou ativar compostos bioativos, portanto, influenciar na qualidade do produto. No entanto, não 
é um subproduto extraído em todas as carvoarias, constatando-se poucas unidades 
produtoras, principalmente no Brasil. O extrato tem aproveitamento exclusivamente para a 
agricultura. 
Foto 5- Equip. para medição da temperatura Foto 6- EP Extrato pirolenhoso 
 
 
 
5 IMPACTOS AMBIENTAIS 
 
 
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Para muitos a ecologia é entendida como uma ciência específica dos naturalistas, 
distanciada da visão da Ciência Econômica e Empresarial. Nesta visão, o meio ambiente 
estudado pela ecologia, constitui simplesmente o suporte físico que fornece à empresa os 
recursos necessários para desenvolver sua atividade produtiva e o receptor de resíduos que 
se geram. No entanto, alguns setores já assumiram compromissos com o novo modelo de 
desenvolvimento, ao incorporarem nos modelos de gestão, a dimensão ambiental. Assim, a 
gestão de qualidade empresarial passa pela obrigatoriedade de que sejam implantados 
sistemas organizacionais e de produção que valorizem os bens naturais, as fontes de 
matérias-prima, as potencialidades do quadro humano criativo, as comunidades locais e 
devem iniciar o novo ciclo, onde a cultura do descartável e do desperdíciosejam coisas do 
passado. 
O carvão vegetal libera na atmosfera o metano e o dióxido de carbono, que já estamos 
cansados de saber que esses gases interferem nas mudanças climáticas uma vez que 
aumentando a concentração desses gases na atmosfera, e com a presença de óxido de 
enxofre e óxido de nitrogênio em relação com a umidade do ar provoca o fenômeno que 
chamamos de chuva ácida, sendo totalmente prejudicial à saúde humana uma vez que 
prejudica o solo, as lavouras e pode causar vários tipos de câncer. 
 
5.1 Emissões de CO² 
Quando a madeira é transformada em carvão vegetal são lançadas à atmosfera 
quantidades de C(carbono) que estavam imobilizadas nas florestas, contribuindo para 
aumentar o inventário de CO2 (gás carbono)no meio ambiente, ocasionando o aquecimento 
global e as consequentes mudanças climáticas. 
 
5.2 Desmatamento Acentuado 
 Primeiramente sabemos que a obtenção do Carvão Vegetal exerce grande influência 
sobre as florestas, e um dos impactos começa pelo fato que a quase 50% do carvão obtido é 
extraído de mata nativa, pelo desmatamento ilegal. Nessas condições é comum a derrubada 
de matas nativas para reduzir o custo da matéria prima, propiciando uma contribuição ao 
desmatamento e o consequente comprometimento de nossa biodiversidade (um patrimônio 
estratégico em termos de seu potencial para produção de fármacos, resinas, cosméticos, 
madeiras nobres, alimentos, etc.). 
 
CONCLUSÃO 
 
 
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A produção de carvão vegetal a partir de resíduos tem mostrado bons resultados no 
aproveitamento de resíduos. Lembrando que nem todos os resíduos podem ser usados para 
produção de carvão vegetal. Por mais que seja uma boa alternativa no aproveitamento de 
resíduos, seja ele pó de serra, maravalha, costaneira ou mesmo resíduos florestal, a sua 
produção tem sua conseqüência ao meio ambiente. Como a geração de gases que 
contribuem para o aquecimento global. E também, problemas com o trabalho. Quantas vezes 
a mídia mostra problemas com carvoarias que discriminam o trabalho: trabalho escravo, 
trabalho infantil, etc. Apesar desses empecilhos, o carvão vegetal pode ser considerado uma 
das principais fontes de energia no futuro. Tendo como base para a geração, florestas 
plantadas e resíduos madeireiros, gerados durante o processamento mecânico da madeira. 
 
REFERÊNCIAS 
CORTEZ, Luís A. B. LORA, Electo E. S. GÓMEZ, Edgardo O. Biomassa para energia. 
Editora: UNICAMP, 2009. 
 
GARCIA, Roberto. Combustíveis e combustão industrial. Rio de Janeiro: Interciência, 2002. 
PINHEIRO, Paulo Cesar C., Seminário “Encuentro Regional sobre biocombustibles y Energias 
Renovables”, UDELAR, Montevidéu, Uruguai, 2009. 
 
O carvão Vegetal. Disponível em: <http://www.h2brasil.com/parte-1/1-2-4-ocarv-o-vegetal#/>. 
Acessado dia 23/08/2016 
Ciência da Terra e da Vida. Disponível em: 
<http://www.knoow.net/ciencterravida/geografia/biomassa.htm>. Acessado dia 23/08/2016. 
 
Energia da Biomassa. Disponível em: <http://www.cepa.if.usp.br/energia 
/energia1999/Grupo1B/ebiomassa.html> Acessado dia 25/08/2016. 
 
Fontes de energia na ESDAH. Disponível em: <http://fontesdeenergianaesdah. 
blogspot.com/2010/05/materia-organica-em-decomposicao.html>. Acessado dia 26/08/2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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