Energia de Biomassa
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA
Capacidade de Geração de Calor
Diogo Henrique Ribeiro Silva
Denis Willians Vargas Emerson
Emir Jolly
Jeferson Luis Becker
Verci André Marin
Prof° Dr. Dimas Agostinho da Silva
1
INTRODUÇÃO

A madeira é o único material natural que pode se regenerar
indefinidamente e ter uma variabilidade de utilização;

Da floresta à produção de energia, a madeira apresenta
solução para cada um dos setores de atividade que é
empregada;
2
OBJETIVOS

Descrever a composição química da madeira;

Determinar as características de geração de calor;
3
COMPOSIÇÃO QUÍMICA ELEMENTAR
Elementos:
Carbono (C)

Porcentagem
49 – 50%
Hidrogênio (H)
6%
Oxigênio (O)
44 – 45%
Nitrogênio (N)
0,1 – 1%
Análise da composição química elementar da madeira de
diversas espécies, coníferas e folhosas.
4
COMPOSIÇÃO QUÍMICA ELEMENTAR

Material Inorgânico (ppm)
Cálcio (Ca)
Potássio (K)
Magnésio (Mg)
Sódio (Na)
Fósforo (P)
Manganes (Mn)
Ferro (Fe)
Alumínio (Al)
Cobre (Cu)
Zinco (Zn)
Pinus
1141
116
326
230
40
121
72
__
__
__
Carvalho
1976
1128
294
216
75
59
70
32
2
62
5
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Substâncias Macromoleculares:

Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira,
uma distinção precisa ser feita entre os principais
componentes da parede celular:

Celulose
Polioses
Lignina


6
COMPOSIÇÃO QUÍMICA

Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas:
CONSTINTUINTES
CONÍFERAS
FOLHOSAS
Celulose
42 ± 2 %
45 ± 2 %
Polioses
27 ± 3 %
30 ± 2 %
Lignina
28 ± 2 %
20 ± 4 %
5±3%
3±2 %
Extrativos
7
COMPOSIÇÃO QUÍMICA

CELULOSE

Componente majoritário, perfazendo aproximadamente a
metade das madeiras tanto de coníferas, como de folhosas;
Pode ser brevemente caracterizada como um polímero linear
de alto peso molecular, constituído exclusivamente de
β-D-glucose.

Devido a suas propriedades químicas e físicas, bem como à
sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o
principal componente da parede celular dos vegetais.

CH2OH
O
O
OH
O
O
O
OH
OH
CH2OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OH
O
O
OH
O
CH2OH
8
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
POLIOSES
Cinco açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e
galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, são os principais
constituintes das polioses. Algumas polioses contém
adicionalmente ácidos urônicos.

•Cadeias moleculares
curtas;
•Ramificações em
alguns casos;
•As folhosas
contém maior teor
de polioses
que as coníferas e a
composição
é diferenciada.
9
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Lignina
 As moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos
polissacarídeos, pois são constituídas por um sistema aromático
composto de unidades de fenil-propano apresentando estrutura
amorfa.
10
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Lignina – Conteúdo em diferentes vegetais
Coníferas
Samambaias
Folhosas de zona Temperada
Folhosas de zona Tropical
Gramíneas
(%)
24-34
15-30
16-24
20-26
17-23
11
COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DA
LIGNINA
Espécie
de
madeira
Carbono
(C)
(%)
Hidrogênio
(H)
(%)
Oxigênio
(O)
(%)
Coníferas
63-67
5-6
27-32
Folhosas
59-60
6-8
33-34
12
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Materiais Acidentais
Estes materiais são responsáveis muitas vezes por certas
propriedades da madeira como: cheiro, gosto, cor e durabilidade
natural.

Embora estes componentes contribuem somente com uma
pequena porcentagem da massa da madeira (3 a 10%), podem
apresentar uma grande influência no poder calorífico
especialmente quando a madeira possui elevados teores de
resina.

13
MADEIRA – FONTE DE ENERGIA
A madeira como combustível possui a vantagem de ser
renovável, ter baixo teor de cinzas, e praticamente sem enxofre.

COMBUSTÍVEL
PC (kcal/kg)
CARVÃO VEGETAL
7100
LIGNITO
4000
MADEIRA
3500
MADEIRA SECA
4700
ÓLEO COMBUSTÍVEL
9800
PARAFINA
10400
Fonte DEMEC,14
2007
MADEIRA – FONTE DE ENERGIA
Processos
Combustão
Combustíveis
Secundários
__
Eficiência
Térmica(%)
60-75
Gaseificação
Gás Quente
80 (20%T.U)
Carvoejamento
Carvão Vegetal62 (35% T.U)
Síntese de Metanol
Metanol
35
Hidrólise Ácida
Etanol
21 (1ton – 196L)
Fonte (Silva, 2001)
15
MADEIRA – FONTE DE ENERGIA






Segundo a FAO 2007, os combustíveis da Madeira consistem
de quarto principais commodities:
Lenha,
Carvão,
Resíduos industriais,
Licor negro e outros.
Enquanto a lenha e o carvão são produtos florestais
tradicionais derivados diretamente da floresta, os resíduos
da industria de processamento da madeira e produtos
reciclados de madeira se originam na sociedade, o licor
negro é subproduto da indústria de celulose e papel.
16
EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS
Fonte ITEBE, 2007
17
EQUIVALÊNCIAS ENTRE COMBUSTÍVEIS
Valores médios equivalentes para 1 metro cúbico aparente
de cavacos de madeira =
•
•
•
•
•
•
•
•
•
330 kg de cavacos
0,5 m3 de madeira
2/3 m3 estéreos
220 kg briquetes
500 kg casca
88 m3 gás natural
78 kg propano
100 l óleo combustível
1000 kWh
Fonte ITEBE, 2007
18
VALORES ENERGÉTICOS MÉDIOS

Briquetes de madeira

PCI : 4,4 à 4,6 kWh/kg
Teor de umidade : 5 à 10 %
Densidade : 700 à 750 kg/m3

Cavacos de madeira

PCI : 3,3 à 3,9 kWh/kg
Teor de umidade: 20 à 30 %
Densidade: 200 à 300 kg/m3

Cascas

PCI : 1,6 à 2,8 kWh/kg
Teor de umidade: 40 à 60 %
Densidade: 250 à 500 kg/m3
Fonte ITEBE, 2007
19
CONCLUSÕES

A grande maioria dos combustíveis, excetuando os nucleares,
depende do efeito térmico resultante da combustão do carbono e
hidrogênio que eles contêm;

Embora sejam oriundos da mesma fonte orgânica, os vários
combustíveis diferem em poder calorífico e em suas propriedades
físicas e principalmente químicas, o que, de certa forma, dá uma
flexibilidade de escolha;

A madeira é um componente essencial no atendimento da demanda
energética;

A madeira apresenta vantagem por ser renovável e possuir baixo
teor de material inorgânico e enxofre;

Apresenta desvantagem de possuir poder calorífico menor
comparado a outros materiais energéticos, porém esta
desvantagem pode ser revertida quando a madeira é convertida em
uma fonte de energia secundária.
20
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRITO, J. O. O uso energético da madeira. Estud. av. vol.21 no.59
São Paulo Jan./Apr. 2007.

DEMEC. Combustíveis Sólidos – Madeira. Departamento de Eng.
Mecânica.
UFMG.
http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/solidos/madeira/ma
deira.htm. Capturado em 06 de junho de 2007.

GUARDABASSI, P. M. Sustentabilidade da Biomassa como Fonte
de Energia Perspectivas para Países em Desenvolvimento.
(Dissertação Programa Interunidades de Pós-Graduação em
Energia, USP) , São Paulo, 2006.

KLOCK, U. et all. Química da madeira. Munual didático, 3ª. Ed.
FUPEF.Curitiba, 2005.

SILVA, D. A. Avaliação da Eficiência Energética em uma Industria
de Painéis de Compensado, (Tese de Doutorado, UFPR), Curitiba,
2001.
ITEBE, http://www.bioenergieinternational.com/
21

REFERÊNCIAS









ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, Normas
Técnicas. Rio de Janeiro, 1998.
ABTCP - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA TÉCNICA DE CELULOSE E PAPEL,
Pasta Celulósica e Papel. São Paulo. 1998.
ABTCP, Curso de refino da pasta celulósica. Guaíba. Associação
Brasileira Técnica de Celulose e Papel. 68p. 1999.
ANDRADE, A S. Qualidade da madeira, celulose e papel em Pinus taeda
L.: influência da idade e classe de produtividade. Curitiba: 2006. 101p.
Dissertação. (Mestrado em Engenharia Florestal) Curso de Engenharia
Florestal. Universidade Federal do Paraná.
BIERMANN, C.J., Handbook of Pulping and Papermaking. San Diego.
Academic Press. ed.2, 754p. 1996.
BRACELPA, Estatísticas do Setor Disponível:
http://www.bracelpa.org.br/, Capturado em 08/2006.
CASEY, J.P. Pulpa y papel, química e tecnología química. México.
Editorial Limusa S.A. ed.1, v.3, 659p. 1991.
DUEÑAS, R.S. Obtención de pulpas y propiedades de las fibras para
papel. Guadalajara: Universidad de Guadalajara, 1997. 293p.
KLOCK, U., ANZALDO, J.H, ANDRADE, A S. DE, MARIN, A V. POLPA E
PAPEL. Manual Didático. Fupef. Curitiba. 2006.
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AGRADECIMENTOS









Alan Sulato de Andrade – Doutorando Engenharia Florestal
Abel Cardoso Buarque da Costa (IC Voluntário)
Thyago Augusto Scarpin (Voluntário)
Christian, Patrícia, Rodrigo (calouro), Luciana.
Laboratório de Polpa e Papel
Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal
Setor de Ciências Agrárias
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
CNPq
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