Madeira e carvão de Coffea arabica L. : caracterização para uso energético

Abstract

Atualmente, também, os resíduos agrícolas são considerados como potenciais fontes de energia, além de poderem contribuir para o desenvolvimento econômico de comunidades rurais. Resíduos agrícolas atraem o interesse como matéria prima para geração de energia em toda parte do mundo, seja como lenha ou como matéria prima para carbonização ou, ainda, em briquetes. Estes resíduos, geralmente, estão disponíveis em grandes quantidades nas áreas de produção. Este estudo foi realizado com os objetivos de avaliar a qualidade e o potencial energético da madeira e do carvão vegetal do cafeeiro, além de verificar a influência do sistema de cultivo (convencional, orgânico e agroflorestal) e da cultivar (Mundo Novo e Catuaí) na geração de bioenergia. Foram utilizadas madeiras de Coffea arabica L. provenientes de três sistemas de cultivo (agroflorestal, convencional e orgânico) e de duas cultivares distintas (Mundo Novo e Catuaí), totalizando seis tratamentos, ou seja, os cafeeiros agroflorestal natural Mundo Novo (NtMN), agroflorestal natural Catuaí (NtC), convencional Mundo Novo (ConvMN), convencional Catuaí (ConvC), orgânico Mundo Novo (OrgMN) e orgânico Catuaí (OrgC). Foram amostradas, aleatoriamente, quatro plantas, com idade de aproximadamente 10 anos, resultando em 24 arbustos abatidos. Foram quantificados os teores dos componentes elementares (C, H, N, S e O), de cinzas, lignina, extrativos totais e holocelulose, a densidade básica, o poder calorífico superior, o poder calorífico inferior, o poder calorífico superior e inferior volumétricos das madeiras analisadas. Para avaliação da qualidade do carvão vegetal do cafeeiro, foram quantificados os teores dos componentes elementares (C, H, N, S e O) a cinzas, a densidade relativa aparente, a densidade relativa verdadeira, o estoque de carbono fixo, o poder calorífico superior, o poder calorífico inferior, o poder calorífico superior e inferior volumétricos, além do rendimento em carvão, líquido pirolenhoso, gases não condensáveis e a porosidade do carvão cafeeiro. Verificou-se que as madeiras ConvC, ConvMn e NatC, destacaram-se em razão dos elevados valores de poder calorífico volumétrico, densidade básica, teor de lignina e poder calorífico superior, para produção de bioenergia. Para a produção do carvão vegetal, verificou-se que os sistemas orgânico e convencional com a cultivar Catuaí se destacaram para o uso siderúrgico e energético, principalmente, pelos maiores valores de densidade relativa aparente e energética, estoque em carbono fixo, rendimentos em carvão vegetal e em carbono fixo.

Currently, agricultural residues are also considered as potential energy sources, in addition to the possibility of contributing to the economic development of rural communities. Agricultural residue attracts interest as raw material for power generation all over the world, whether as firewood or as raw material for carbonization, or even in briquettes. These residues are usually available in large quantities in production areas. This study aimed at evaluating the quality and energetic potential of coffee wood and coal, as well as verifying the influence of the cultivating system (conventional, organic and natural agroforestry) and of the cultivar (Mundo Novo and Catuaí) in the generation of bioenergy. Coffea arabica L. wood derived from the three cultivating systems and both varieties were used, in a total of six treatments, i.e. Coffeanatural Mundo Novo (NtMN), natural Catuaí (NtC), convencional Mundo Novo (ConvMN), convencional Catuaí (ConvC), organic Mundo Novo (OrgMN) and organic Catuaí (OrgC). Four plants, aged approximately 10 years, were randomly sampled, resulting in 24 killed shrubs. The levels of elementary components (C, H, N, S and O), ash, lignin, total extractives and holocellulose, basic density, superior calorific value, inferior calorific value, superior and inferior volumetric calorific values of the analyzed woods were quantified. For the evaluation of coffee charcoal quality, levels of elementary components (C, H, N, S and O), ash, apparent relative density, true relative density, fixed carbon stock, superior calorific value, inferior calorific value, superior and inferior volumetric calorific values, as well as coal yield, pyroligneous liquid, non-condensable gasses and coffee charcoal porosity were quantified. We verified that ConvC, ConvMn and NatC stood out due to high volumetric calorific values, basic density, lignin content and superior calorific value, for bioenergy production. For charcoal production, we found that the organic and conventional systems with the Catuaí cultivar stood out for steelmaking and energetic use, especially for the larger apparent and energetic relative density, stock in fixed carbon, charcoal and fixed carbon yield values.