Química da Madeira no Contexto Energético

Prévia do material em texto

Química da Madeira no Contexto
Energético
Gabriel Melo
Introdução
Utilização da madeira nos mais variados contextos:
Construção Civil
Movelaria
Papel
Decoração
Instrumentos Musicais
Geração de energia
Vantagens no uso da biomassa de energia sólida:
Utilização de recursos renováveis como matéria-prima principal;
Possibilidade de utilização de subprodutos e resíduos de base lignocelulósicas;
Baixa poluição, visto que as suas cinzas são pouco agressivas ao meio ambiente se comparadas às dos combustíveis fósseis;
Baixo custo de produção e utilização; 
Grande confiabilidade se comparada aos combustíveis líquidos e gasosos, por conta da inexistência de explosões não controladas;
Menor corrosão dos dispositivos de queima.
A utilização da biomassa sólida à base vegetal é antiga no Brasil, particularmente na queima da madeira em fornos a lenha. No período anterior à popularização da energia elétrica, tais fornos eram encontrados em quase todas as casas.
Fundamento teórica da Química da madeira
A madeira é um material orgânico e os seus constituintes químicos estão relacionados às suas propriedades energéticas. O conhecimento da composição química da madeira é imprescindível na avaliação de seu potencial energético, bem como na qualificação e na quantificação das propriedades termoquímicas de interesse. 
Quimicamente, a madeira é composta por substâncias de baixa massa molar, denominadas como extrativos (natureza orgânica) e cinzas (substâncias inorgânicas), bem como por substâncias macromoleculares que compreendem os polissacarídeos (celulose e polioses ou hemiceluloses) e a lignina. 
Os extrativos apresentam alto teor calórico e contribuem em algumas das propriedades da madeira, tais como a cor, o odor e a durabilidade.
O teor de cinzas, que na madeira é em torno de 1%, fornece informações da quantidade de substâncias inorgânicas provenientes principalmente da seiva bruta. As cinzas são formadas por sulfatos, oxalatos, carbonatos e silicatos, sendo que os íons mais comuns são: cálcio, potássio, magnésio e manganês .
A lignina não é um polímero, mas uma macromolécula de ligação cruzada variável de diferentes unidades fenólicas. Entra na composição da madeira em um percentual em torno de 18 a 24%.
A celulose e as hemiceluloses (ou polioses) compreendem a fração polissacarídica da madeira, com cadeias altamente hidroxiladas e forte afinidade pela água, sendo as principais responsáveis pela hidrofilicidade da madeira e por seu teor de umidade de equilíbrio;
A celulose é um polímero de glicose, constituída por cadeias longas, planas como fitas, altamente hidroxiladas, sendo o principal componente de sustentação da parede celular dos vegetais e o mais abundante composto orgânico da natureza. Metade de todo o carbono orgânico é sustentado pela celulose. 
O conhecimento da composição química da madeira é fundamental para compreender seu comportamento como combustível e para determinar sua melhor utilização como lenha em equipamentos térmicos à base de biomassa. A madeira, combustível de composição química complexa, é responsável pelos valores de aquecimento variáveis entre os diferentes tipos de espécies arbóreas
Os compostos de baixa massa molar gerados no processo de pirólise, os quais se encontram em fase gasosa, se misturam facilmente com o ar e reagem com o oxigênio promovendo assim a reação de combustão. Dessa forma, a queima da madeira ocorre em etapas consecutivas e bem nítidas.
Os elementos químicos constituintes da madeira responsáveis pela liberação de calor são carbono (C), hidrogênio (H) e enxofre (S)
Os compostos de baixa massa molar gerados no processo de pirólise, os quais se encontram em fase gasosa, se misturam facilmente com o ar e reagem com o oxigênio promovendo assim a reação de combustão. Dessa forma a queima da madeira ocorre em etapas consecutivas e bem nítidas:
1. Aquecimento e Secagem
2. Emissão e queima dos voláteis
3. Combustão do coque
Carvão Vegetal