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 Efeito do envelhecimento da biomassa sobre as características do biocombustível
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/649

title: Efeito do envelhecimento da biomassa sobre as características do biocombustível
authors: Silva, David Filipe Ramos
advisors: Silva, José de Jesus Figueiredo da
Gomes, Ana Paula Duarte
keywords: Engenharia do ambiente
Biomassa
Resíduos florestais
Biocombustíveis
issue date: 2009
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: A floresta ocupa em Portugal cerca de 38% do território e tem uma grande importância económica, social e ambiental. Contudo, as alterações económicas e sociais das últimas décadas levaram ao abandono da utilização de mato e de lenha que passaram a acumular-se na floresta. Esta acumulação de biomassa no sub-coberto da floresta conduziu ao aumento do número de incêndios florestais. Por outro lado, as operações de limpeza da floresta devem ter em conta o impacte sobre o solo da floresta. O trabalho de investigação apresentado nesta dissertação tem como objectivo principal o estudo do envelhecimento da biomassa em condições naturais na floresta, estando sujeita à lixiviação pela água da chuva, à biodegradação por contacto com o solo e à secagem ao ar. Os efeitos destes processos foram avaliados através da amostragem de biomassa de arbustos presentes no sub-coberto (mato) para determinação dos teores de humidade, cinza, matéria volátil, carbono fixo e elementos solúveis e totais, e por fim, do poder calorífico através de uma bomba calorimétrica seca. O procedimento incluiu o corte de espécies de tojo, urze, silva, esteva, pinheiro-bravo e acácia, com e sem destroçamento, e o acondicionamento da biomassa em pilhas próximas ao local de corte. A amostragem de cada espécie que foi incluída nas pilhas realizou-se nos meses de Novembro, Janeiro e Abril, sendo as amostras posteriormente subdivididas em partes verdes e castanhas, trituradas e preservadas para posterior análise laboratorial. Os resultados revelaram que, durante o envelhecimento da biomassa das pilhas na floresta, o teor de cinza nas amostras de espécimes inteiros diminuiu para valores inferiores a 3% bs, enquanto nas pilhas com biomassa destroçada aumentou devido à biodegradação e mistura com solo. O poder calorífico inferior (PCI) da biomassa inteira diminuiu ao longo do tempo, encontrando-se na gama de 17 a 19,5 MJ/Kg bs. Nas pilhas com biomassa destroçada observou-se a mesma evolução, mas o poder calorífico foi menor devido ao processo de biodegradação que foi mais acentuado. A precipitação influenciou fortemente o teor de humidade da biomassa desde Novembro até meados de Fevereiro, diminuindo drasticamente o PCI deste material. A análise dos elementos solúveis e totais das amostras de biomassa permitiu concluir que o cloreto e o potássio são os elementos mais facilmente removidos por lixiviação, melhorando deste modo a qualidade do biocombustível. Estes resultados evidenciam o potencial da biomassa arbustiva para a produção de energia e mitigação de gases com efeito de estufa, salientando a importância do envelhecimento da biomassa na redução dos impactes ambientais associados às operações de corte e remoção.

In Portugal, the forest occupies nearly 38% of its territory and plays an important economical, social and environmental role. However, the economic and social changes of the last decades contributed to stopping the use of shrub and fuel wood leading to its accumulation in the forest. This accumulation of biomass in the forest shrub layer leads to the rise of forestry fires. Also, the forest cleaning operations must bear in mind the impact on the forest soil. The main goal of the research work presented in this dissertation is the study of the aging of biomass in the forest natural conditions, which is subjected to the leaching by the rain, to the biodegradation due to the fact that it is in contact with the forest soil and also to air drying. The effects of these processes were studied based on the biomass sampling of bushes from the shrub layer to measure the content of humidity, ash, volatile matter, fixed carbon, total and soluble elements, and lastly the heating value though the use of a dry bomb calorimeter. The procedure includes cutting specimens of gorse, heath, bramble, rockrose, pine and acacia, with or without wood chipping, and the storage of biomass in a nearby place. The sampling of each species included in the piles took place in November, January and April, and the specimens were subdivided into green and brown fractions, milled and preserved for further laboratory analysis. The results revealed that upon the aging process of the biomass placed in piles in the forest, the ash content from complete specimens was reduced to less than 3% (dry basis), while it rose in the piles of shipped biomass due to the biodegradation and mixing with soil. The lower heating value (LHV) of global biomass decreased with time, so that it reached the range between 17 and 19.5 MJ/Kg (dry basis). There was an similar evolution in the shipped biomass piles, but the heating value was lower because of a faster biodegradation process. The rainfall influenced strongly the humidity content of biomass since November till mid February, which leaded to the decrease of LHV of that material. The analysis of soluble and total elements in the biomass showed that chloride and potassium are the elements that are easily removed by leaching which contributes for a higher quality of biofuel. These results point out to the potential of shrub biomass use in the production of energy without causing greenhouse gas emission and show the importance of biomass aging in the decrease of environmental impacts associated with cutting and removing the shrub from the forest.
description: Mestrado em Engenharia do Ambiente
URI: http://hdl.handle.net/10773/649
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