Emissão de compostos de carbonilo durante a combustão de biomassa num fogão doméstico

Abstract

Os compostos de carbonilo (aldeídos e cetonas) são conhecidos pelo papel importante que desempenham na química e física da atmosfera e pelos efeitos nocivos na saúde humana. A sua presença na atmosfera tanto pode resultar de emissões diretas (produção primária) como resultar de reações químicas entre compostos precursores já disponíveis no ar ambiente (produção secundária). A queima de biomassa é uma fonte significativa de compostos de carbonilo para a atmosfera e tem merecido alguma atenção, não só devido aos efeitos destes compostos sobre o ambiente e a saúde humana, mas também devido ao interesse crescente pela biomassa enquanto fonte renovável de energia. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar as emissões de compostos de carbonilo (aldeídos e cetonas) durante a combustão de biomassa num fogão a pellets utilizado para aquecimento doméstico. Foram realizadas experiências de combustão com três tipos de pellets: madeira de pinheiro (tipo I); resíduos de madeiras diversas (tipo II) e madeira de acácia (tipo III). As amostragens de compostos de carbonilo foram efetuadas após diluição do efluente gasoso com recurso a cartuchos de sílica revestidos com 2,4-dinitrofenil-hidrazina. As hidrazonas resultantes foram analisadas por cromatografia líquida de alta pressão, usando um método de eluição gradiente, previamente otimizado para garantir a separação dos compostos de carbonilo mais comuns no efluente gasoso. O número de compostos de carbonilo identificados dependeu do tipo de material consumido, tendo variado entre 10, para os pellets dos tipos I e II, e 14, para os pellets de tipo III. O formaldeído, o acetaldeído, a acetona e o isovaleraldeído destacaram-se como sendo os compostos com fatores de emissão mais altos. As emissões totais de compostos de carbonilo variaram entre 926,8±708,7 mg kg-1, para os pellets de tipo II e 2805,6±1470,1 mg kg-1, para os pellets de tipo I.

Carbonyl compounds (aldehydes and ketones) are known for their significant role in the chemistry and physics of the atmosphere and the harmful effects on human health. Their presence in the atmosphere may result from both direct emissions (primary production) and chemical reactions between precursor compounds already available in ambient air (secondary production). Biomass burning is a significant source of carbonyl compounds into the atmosphere and has been receiving some attention, not only because of the effects of these compounds on the environment and human health, but also due to the growing interest in biomass as a renewable energy source. This study aimed to characterize carbonyl compounds (aldehydes and ketones) emissions during biomass combustion in a pellet stove used for domestic heating. Combustion experiments were performed with three types of pellets: pine wood (type I); waste from various woods (type II) and acacia wood (type III). Samples of carbonyl compounds were obtained upon dilution of the gaseous effluent using silica cartridges coated with 2,4-dinitrophenylhydrazine. The resulting hydrazones were analyzed by high pressure liquid chromatography, using a gradient elution method, previously optimized to ensure the separation of the most common carbonyl compounds in the gaseous effluent. The number of identified carbonyl compounds were influenced by the type of material consumed, ranging from 10 for pellets of types I and II, and 14, for the pellet type III. Formaldehyde, acetaldehyde, acetone and isovaleraldehyde were highlighted as compounds with higher emission factors. Total emissions of carbonyl compounds ranged from 926,8 ± 708,7 mg.kg-1 for type II pellets and 2805,6 ± 1470,1 mg.kg-1 for type I pellets.