CRV#09 – Carbonização das hemiceluloses da madeira

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Carbonização das hemiceluloses da madeira

As hemiceluloses referem-se a uma mistura de polímeros de hexoses, pentoses e ácidos urônicos, que podem ser lineares ou ramificados, são amorfo e possuem peso molecular relativamente baixo.

A hemicelulose é uma estrutura bem menor que a celulose, são também unidades de glicose ligadas, mas são ramificadas e não taõ rigidas.

Imagine as hemiceluloses como “o chapisco de um muro ou um reboco fraco”.

As hemiceluloses constituem o componente da madeira responsável pela formação da maior parcela de ácido acético.

São estrutura com menor grau de polimerização, enquanto a celulose chega a ter 10.000 unidades de glicose ligadas, a hemicelulose tem em torno de 300 unidades.

Como já mencionado, são mais de 200 compostos que saem da fumaça da carbonização da madeira e o ácido acético é um deles.

Hemiceluloses o menos estável componente

É o componente da madeira menos estável, devido à sua natureza amorfa.

O fornecimento de calor ao processo produzirá uma mudança brusca no comportamento das hemiceluloses.

Pelo menos no que se refere ao rendimento em carvão, ela sofrerá grandes mudanças com a ação do calor.

Na temperatura de 500 oC o rendimento em carvão é apenas 10%.

Os produtos da carbonização das hemiceluloses formados a 300 oC, quando submetidos a temperaturas mais altas, irão sofrer mudanças radicais.

Os componentes da hemicelulose se decompõem e volatilizam muito facilmente.

As hemicelulose se tornarão líquidos

A maior parte dos voláteis das hemiceluloses irão se condensar, formando a maior dos líquidos condensados.

O baixo rendimento em carvão a 500 oC (10% apenas) mostra que na carbonização das hemiceluloses também contribuem pouco para a formação de carvão no processo de carbonização da madeira.

Importante ressaltar que na carbonização das hemiceluloses produzem a maior parte dos líquidos e vapores da carbonização da madeira.

Isso acontece porque a destruição da hemicelulose acontece em temperaturas “baixas”, gerando compostos que ao resfriarem se tornam líquidos.

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CRV#07.1 – Teoria da carbonização da madeira – Termogravimetria e Termodiferenciação

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2 -Termodiferenciação e Termogravimetria na carbonização da madeira

As análises, termogravimétrica e termodiferencial têm sido frequëntemente usadas nos estudos de decomposição térmica da madeira.

Muitos destes estudos são voltados em como fazer carvão vegetal.

Análise termográvimétrica

A análise termogravimétrica mostra como a madeira se comporta quando aquecida.

A termogravimetria permite verificar em que temperatura é iniciada a decomposição térmica e em que faixa de temperatura a decomposição térmica é mais pronunciada.

De forma simples é como se colocássemos uma balança embaixo de um forno e fossemos pesando a madeira a medida que sua temperatura é elevada.

Quanto mais aquecemos a madeira menor será o seu peso.

A massa de madeira é diminuída pela saída de gases e vapores geradas pela elevação da temperatura, processo que acontece com a carbonização da madeira

Análise termodiferencial

A análise termodiferencial torna possível a identificação dos picos e, ou das faixas de ocorrência das reações endotérmicas e exotérmicas do processo.

A reação endotérmica é reação de consumo de energia (calor).

A reação exotérmica é uma reação de liberação de energia (calor).

Na produção de carvão vegetal ocorre estas duas reações em momentos distintos.

As reações endotérmicas ocorrem predominantemente no começo do processo de carbonização da madeira.

As reações exotérmicas ocorrem predominantemente no final do processo de carbonização da madeira.

Esta análise é muito importante para identificar os momentos em que ocorre liberação de energia tornando o processo autossuficiente.

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CRV#07 – Teoria da carbonização da madeira

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2 – Conteúdo: Teoria da carbonização da madeira

Introdução sobre carbonização da madeira

Este artigo  tem o objetivo de apresentar aspectos técnicos práticos de produção de carvão vegetal, mais especificamente na fase de carbonização da madeira, explicando fundamento técnicos importantes.

Iremos ter um enfoque na carbonização madeira, mas todos os conceitos aqui discutidos são aplicados a outros compostos orgânicos de constituição química similar a madeira.

Definição de carbonização

A carbonização por definição  é um processo químico de combustão incompleta de determinados sólidos quando submetidos ao calor elevado.

O subproduto desta reação química é chamado de carvão. Chamamos de subproduto pois o principal produto são os gases de carbonização numa relação de 10 kg de “fumaça” para cada kilo de carvão produzido.

Com a ação do calor, a carbonização remove hidrogênio e oxigênio do sólido, de modo que a matéria restante é um composto enriquecido com carbono.

Compostos orgânicos como madeira ou tecido biológico, são exemplos de materiais que podem ser carbonizados.

Carbonização é o resultado de um processo natural que faz o uso do fogo (ou calor) mas de forma controlada com o ar.

Outros aspectos importantes da carbonização da madeira

A carbonização da madeira pode ser também uma reação deliberada e controlada utilizada na fabricação de certos produtos, como o alcatrão e o licor pirolenhoso.

Estes produtos são obtidos a partir do resfriamento e da condensação da “fumaça” da que podem ter utilidades específicas como aromas e químicos específicos.

O mecanismo de carbonização é a fase precursora da queima normal de certos combustíveis sólidos tais como madeira.

A carbonização da madeira converte o material sólido em gás que na maioria das vezes é imediatamente “queimado” finalizando o processo com a combustão.

Durante a combustão normal, os compostos voláteis criados na fase precursora de carbonização da madeira e ou pirólise são consumidos para as chamas dentro do fogo.

Quando o material já é enriquecido com carbono o o carvão vegetal a combustão pode ser vista perla incandescência vermelha (ou brasas) que queimam sem a presença de chamas.

Todo o processo de carbonização da madeira  tem sido alvo de inúmeras pesquisas para conhecimento dos mecanismos e processos que levam à transformação da madeira em carvão.

Mais detalhes sobre carbonização

Quando se coloca uma peça de madeira sob a ação do calor, ocorre a destruição de seus principais componentes, resultando na formação de carvão e diversos outros compostos, dos quais mais de 200 já foram identificados.

Para explicar como ocorre a formação desses componentes, e quais são os mecanismos e reações que acontecem durante a carbonização, têm-se desenvolvido vários modelos.

A carbonização da madeira é um processo que depende do tempo e da temperatura.

Assim, pode-se dizer que a formação de “tiços” durante o processo se dá provavelmente pela não exposição da peça de madeira à temperatura durante um tempo adequado, gerando, assim, zonas não pirolisadas.

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