Avaliação dos impactos ambientais da produção de bioóleo a partir de serragem no estado do Pará

Abstract

A valorização da serragem é uma alternativa para aumentar a eficiência do setor madeireiro na região amazônica. As suas condições granulométricas a tornam ideal para a produção de bioóleo através da tecnologia pirólise rápida. No entanto, o estabelecimento de uma nova cadeia produtiva de bioóleo acarreta em impactos ambientais que antes inexistiam e que passam a ser externalidades adicionais da produção de madeira serrada. Assim, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) apresenta-se como a metodologia mais indicada devido à sua abordagem sistêmica, a qual visa quantificar os impactos ambientais associados a todas as fases da vida de um produto. Portanto, o presente estudo tem como objetivo principal avaliar os impactos ambientais da produção de bioóleo a partir de serragem da madeira serrada produzida no estado do Pará. A análise do setor madeireiro no Pará em 2009 revelou a disponibilidade de 295 mil m³ a 691 mil m³ de serragem. Assim foram coletadas e caracterizadas amostras de serragem de três espécies representativas do setor. Os resultados médios das análises das propriedades das três amostras foram: Teor de Umidade (TU) = 12%, Massa específica (M.Esp.) = 263 kg/m³, Poder Calorífico Inferior (PCI) = 19 MJ/kg, Carbono (C) = 49%, Hidrogênio (H) = 6%, Nitrogênio (N) = 0,3%, Oxigênio (O) = 44% e Cinzas (Cz) = 0,9%. O balanço de massa da pirólise rápida foi de 68% em bioóleo, 15% em carvão e 10% em gases incondensáveis. Os bioóleos tiveram os seguintes resultados: TU = 31%, M.Esp. = 1057 kg/m³, PCS = 15 MJ/kg, C = 52%, H = 6%, N = 0,2%, O = 42% e Insolúveis = 0,3%. Já para os carvões os resultados foram: PCI = 26 MJ/kg, C = 72%, H = 4%, N = 0,5%, O = 17% e Cz = 8%. A ACV da madeira serrada evidenciou a importância da serragem no seu perfil ambiental, o resíduo é responsável por 27% do potencial de aquecimento global (PAG) e 39% do potencial de criação de ozônio fotoquímico (PCOF). A sua valorização através da produção do bioóleo reduziu o PAG em 19% e o potencial de depleção abiótica (PDA) em 82%, mas o PCOF teve um aumento de 632%, além do potencial de toxicidade humana (PTH) que cresceu 10742%. O sistema de pirólise rápida é otimizado pela mudança do transporte do bioóleo, de rodoviário para aquaviário e pela descentralização em unidades de pirólise rápida menores em cada zona madeireira. A integração do sistema de produção de bioóleo ao sistema de produção de madeira serrada acarreta na mitigação do PAG e do PDA, no aumento expressivo do PTH e do PCOF e em um pequeno aumento do Potencial de Acidificação (PA), de Eutrofização (PE) e de Toxicidade da Água Fresca (PEAF). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The valorization of sawdust is an alternative to increase the efficiency of the timber industry in the Amazon region. Its particle size condition makes it ideal for the production of bio-oil through fast pyrolysis technology. However, the establishment of a new bio-oil production chain results in environmental impacts that did not exist before and become additional externalities to lumber production. Thus, Life Cycle Assessment (LCA) is presented as the most appropriate methodology due to its systemic approach, which aims to quantify the environmental impacts associated with all stages of a product life-cycle. Therefore, the present study aims at evaluating the environmental impacts of the production of bio-oil from sawdust of lumber produced in Pará state. Analysis of the logging industry in Pará in 2009 revealed the availability of 295,000 m³ to 691,000 m³ of sawdust. So sawdust samples of three species representing the sector were collected and characterized. The average results of the analysis of the properties of the three species were: Moisture Content (M.C.) = 12%, Specific Gravity (S.Gr.) = 263 kg/m³, Lower Calorific Value (LHV) = 19 MJ/kg, Carbon (C) = 49%, Hydrogen (H) = 6%, Nitrogen (N) = 0.3%, Oxygen (O) = 44% and Ashes (A) = 0.9%. The mass balance of fast pyrolysis was 68% in bio-oil, 15% charcoal and 10% in non-condensable gases. The bio-oils analysis had the following results: M.C. = 31%, S.Gr. = 1057 kg/m³, HHV = 15 MJ/kg, C = 52%, H = 6%, C = 0.2%, O = 42% and Insolubles = 0.3%. As for the charcoals, the results were: LHV = 26 MJ/kg, C = 72%, H = 4%, C = 0.5%, O = 17% and A = 8%. LCA of lumber highlighted the importance of sawdust in its environmental profile, the waste is responsible for 27% of global warming potential (GWP) and 39% of the photochemistry ozone creation potential (POCP). Their recovery through production of bio-oil reduced GWP on 19% and abiotic depletion potential (ADP) in 82%, but POCP increased by 632% and the human toxicity potential (HTP) to 10742%. The system of fast pyrolysis is optimized by changing the bio-oil transportation from road to waterway and decentralization in smaller units of fast pyrolysis in each timber zone. The integration of the bio-oil production system to the lumber production system carries in mitigating the GWP and the ADP, a significant increase of HTP and POCP and a small increase in the acidification potential (AP), Eutrophication (EP) and Freshwater Aquatic Ecotoxicity (FAETP) potentials. ______________________________________________________________________________ RÉSUMÉ

La valorisation de la sciure est une façon d’augmenter l’efficacité du secteur bois dans la région amazonienne au Brésil. La granulométrie de la sciure est idéale pour la production de bio-huile par la technologie pyrolyse rapide. Mais, le développement d’une nouvelle chaine de production de bio-huile implique en impacts environnementaux supplémentaires à la production de bios scié. Donc, l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) se présente comme la méthodologie la plus appropriée en raison de son approche systémique, qui vise à quantifier les impacts environnementaux associés à toutes les étapes de la vie du produit. Par conséquent, la présente étude vise à évaluer les impacts environnementaux de la production de bio-huile à partir de sciure de bois scié dans l’État du Pará. L’Analyse de l’industrie du bois dans Pará a révélé l’existence de 295.000m³ a 691.000 m³ de sciure de bois. Ainsi, les échantillons de sciure de trois espèces représentatives ont été recueillis et caractérisé. Les résultats moyens de l'analyse des propriétés des trois échantillons étaient les suivants: teneur en humidité (TH) = 12%, masse specifique (M.Sp.) = 263 kg / m³, pouvoir calorifique inférieur (PCI) = 19 MJ / kg, carbone (C) = 49%, l'hydrogène (H) = 6%, l'azote (N) = 0,3%, l'oxygène (O) = 44% et cendres (Cz) = 0,9%. Le bilan massique de la pyrolyse rapide était de 68% en bio-huile, 15% de charbon et 10% dans les gaz non condensables. Les bio-huiles eu les résultats suivants: TH = 31%, M.Sp. = 1057 kg / m³, PCS = 15 MJ / kg, C = 52%, H = 6%, C = 0,2%, O = 42% et insolubles = 0,3%. En ce qui concerne les charbons, les résultats étaient les suivants: PCI = 26 MJ / kg, C = 72%, H = 4%, C = 0,5%, O = 17% et Cz = 8%. L’ACV du bois scié a souligné l'importance de sciure de bois dans votre profil environnemental, les déchets est responsable de 27% du potentiel de réchauffement global (PRG) et 39% du potentiel de création d'ozone photochimique (PCOF). Sa valorisation en produisant le bio-huile a réduite en 19% le PRG, le potentiel d’appauvrissement abiotique (PAD) en 82%, mais le PCOF a augmenté de 632% et le potentielle de toxicité humaine (PTH) de 10742%. Le système de pyrolyse rapide est optimisé en modifiant le transport de bio-huile de la route au cours d'eau et la décentralisation des unités de pyrolyse rapide de bois plus petit dans chaque zone. L'intégration du système de production du système de bio-huile au système de production de bois scié implique dans la réduction du PRG et du PDA, l'augmentation significative de la PTH et PCOF et une petite augmentation du potentiel d'acidification (PA), d'eutrophisation (PE) et d’écotoxicité de l'eau douce (PEED).