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Avaliação e melhoria na produção de carvão vegetal de acácia em pequenos agricultores na cidade de maratá, rio grande do sul Premium gy anpenR 23, 2012 | 18 pagos ARTIGO DE CONCLUSÃO CURSO DE pós GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO ALUNO WILSON ANTONIO FIGUEIREDO UNIVERSIDADE DO V UNISINOS to view nut*ge PROFESSOR ORIENT GABRIEL MENEGH ABRIL DE 2011 AVALIAÇAO E MELHORIA NA PRODUÇAO DE CARVAO VEGETAL DE ACÁCIA EM PEQUENOS AGRICULTORES NA CIDADE DE MARATA, RIO GRANDE DO SUL Wilson Antonio Figueiredol, Gabriel Meneghetti Faé Gomes 2 somente, dizem eles, em condições muito extremas, o que, m nossa opinião, para eles nunca ocorre, pois Já trabalham no extremo e não acham que seja necessário. 1- INTRODUÇÃO Carvão vegetal é um produto de cor negra, oriundo da carbonização (queima) de diferentes tipos de madeiras em fornos próprios para isso, com controle do ar, em temperaturas que iniciam a 150 oc e vão a 900 oc, no mais usual, podendo chegar a 1200 oc em alguns casos para carvão de alta qualidade.

Segundo o balanço energético nacional de 2007, a utilização de carvão vegetal para energla no Brasil é bastante significativa. Atualmente, o país é o maior produtor e consumidor de carvão egetal no mundo, sendo que o uso de madeira para este fim, neste mesmo ano, foi da ordem de 38 milhões de toneladas (42% da madeira utilizada no Brasil), produzindo um total de 9,56 milhões de toneladas de camão destinado ao atendimento da demanda industrial e residencial. Ainda, considera-se que 9,42 milhões de toneladas foram consumidas no Brasil e o restante foi exportado. Do total da produção, 90,5% foi destinado ao setor industrial, 8,2% ao residencial e 1% para o comercial (BRASIL 2006).

O marco ambiental para a produção do carvão vegetal no Estado do Rio Grande do Sul foi estabelecido pela FEPAM, através a Norma Técnica no 002/95 editada em 27 de janeiro de 1995 e divulgada pela Portaria no 03/95 – SSMA, que dispõe sobre os Critérios e Procedimentos para a localização e o licenciamento dos Fornos de Carvão Vegetal (SPG, 2011). Em relação à produção de carvão vegetal no Rio Grande do Sul, nota-se uma concentração nas regiões do Vale do Cai, Vale do Taqua 18 vegetal no Rio Grande do Sul, nota-se uma concentração nas regues do Vale do Caí, Vale do Taquari e Região Carbonífera do Baixo Jacuí. Estima-se que existam mais de 30 mil produtores de carvão vegetal no Rio Grande do Sul. Destacam-se os municípios de Brochier, Paverama, POÇO das Antas, Maratá, Butiá, São José do Sul, Tabaí e Triunfo, todos com produção superior a mil toneladas, considerando a produção média dos anos 2004 a 2006.

A maior parte da matéria-prima utilizada para produzir o carvão vegetal, no Estado do Rio Grande do Sul, é originária de florestas monoculturais plantadas de eucalipto (Eucalyptus spp. ) e de Acácia Negra (Acacia mollissima Willd) (SPG, 2011). Este trabalho avalia as condições de trabalho que estão submetidos os agricultores, na produção de carvão vegetal, ugerindo medidas a serem adotadas no final deste artigo, principalmente para evitar problemas de saúde. 1 Aluno de pós-graduação em Engenharia de segurança do trabalho na Universidade do Vale do Rio dos Sinos – Unisinos z professor do curso de pós-graduação em Engenhana de segurança do trabalho na Universidade do Vale do Rio dos Sinos – Unisinos. 1. – BREVE DESCRIÇAO DO METODO DE PIROLISE A pirólise é um processo térmico que utiliza altas temperaturas para quebrar os compostos orgânlcos presentes na madeira, sendo o mais antigo e simples dos processos de conversão de um combustível sólido em outro de melhor ualidade e conteúdo energético (ATLAS, 2008). Este processo consiste no aquecimento do material original entre 3000C e goooc na “quase ausência” de ar do material volátil. PAGF 18 goocc na “quase ausência” de ar até a extração do material volátil. Obtém-se, como resultado, um gás combustível, produtos líquidos (alcatrão e ácido pirolenhoso) e uma substância carbonosa que pode ser convertida em carvão ativado. A pirólise pode ser dividida em pirólise lenta e pirólise rápida. O processo tradicional, conhecido como pirólise lenta, caracteriza-se pela utilização de baixas taxas de aquecimento OC/s) e elevados tempos de residência (dependente do próprio processo).

Este procedimento visa maximizar o rendimento de carvão vegetal à custa de minimizar as quantidades de bio-oleo e gás (GOMÉZ et al. , 2003). A pirólise rápida, por sua vez, é a realizada em elevadas taxas de aquecimento e pequenos tempos de residência das fases gasosas e sólidas no reator. Como resultado deste processo, são produzidos, principalmente, vapores e aerossóis, além de certa quantidade de carvao vegetal (GOMÉZ et al. ,2003). A matéria orgânica passa por duas etapas durante o processo: etapa de secagem, com temperatura variando de 1000C a 1 soac; – etapa de pirólise, onde ocorrem reações químicas como a fusão, volatilização e oxidação.

Nessa etapa é que são retirados subprodutos, como alcoóis e alcatrão. Produtos como o bio-óleo são coletados na zona de resfriamento onde se encerra todo o processo. Existem vários modelos de reatores detentores das mais variadas tecnologias (ABREU et al. , 2010). A pirólise lenta é dirigida, especificamente, para a produção de carvão vegetal, que tem uma densidade energética duas vezes superiores à do material de origem. A relação entre a quantidade de lenha (material de origem) e de lenha (material de origem) e a de carvão (principal combustível gerado), varia muito, de acordo com as características do processo e o teor de umidade do material de origem.

Em geral, são necessárias de quatro a cinco toneladas de lenha para a produção de uma tonelada de carvão (dependendo do tipo de forno usado). Se o material volátil não for coletado, o custo relativo do carvão produzido fica em torno de dois terços daquele do material de origem (considerando o conteúdo energético). Embora necessite de tratamento prévio (redução da acidez), o íquido produzido pode ser usado como óleo combustível, na agricultura, no tratamento do lixo e em outros processos. Na de pirólise rápida, sob temperaturas entre 8000 C e 9000 C, cerca de 60% do material se transforma num gás rico em hidrogênio e monóxido de carbono (apenas 10% de carvão sólido), o que a torna uma tecnologia competitiva com a gaseificação.

Todavia, a pirólise convencional (3000 C a 5000 C) ainda é a tecnologia mais atrativa, devido ao problema do tratamento dos resíduos, que são maiores nos processos com temperatura mais elevada. (INTERNATIONAL RENEWABLE ENERGY, 2006). 2. MATERIAIS E MÉTODOS O estudo da exposição ocupacional aos agentes químicos da produção de carvão vegetal envolveu, primeiramente, a partir do estudo da pirólise e das observações da atividade de operação dos fornos, a descrição dos principais agentes químicos aos quais os trabalhadores estão expostos. Posteriormente, são apresentados e discutidos os resultados da medição da exposição ocupacional nos fornos estudados. 2. 1 – Fornos resultados da medição da exposição ocupacional nos fornos estudados. 2. – Fornos utilizados Foram avaliados dois fornos do tipo meia-laranja ou rabo- uente, conforme mostra as figuras 1 e 2 com chaminés de cano PVC acopladas, com saídas para retirar o acido pirolenhoso, como subproduto da carbonização da madeira proveniente da acácia negra. Ambos os fornos possuem uma capacidade volumétrica de 7,50 mg, feito de alvenaria, geralmente sem chamné e com uma porta, com diâmetro da base de 3 a 7 metros e altura total de 3,5 a 3,70 metros e usando madeira entre 1,20 e 1,30 metro para melhor aproveitamento interno do forno com produtividade média de 0,33 kg carvão vegetal/m3 lenha hora. [pic] Figura 1: Forno com saída de fumaça em cano de PVC de 100 mm uma saída para recolher o extrato pirolenhoso condensado, em forma de líquido. [PiC] Figura 2: Os dois fornos, um com encanamento de PVC e o outro sem 2. – Medição da exposição ocupacional a monóxido de carbono As medições de monóxido de carbono foram realizadas com um detector de gás Multipro Byosistem para 4 gases, medindo o teor de CO presente na fumaça. Os pontos de medição foram nas aberturas para entrada de oxigênio, onde os trabalhadores frequentemente operam o forno e inalam os gases, na saída de fuma a e na saída da chaminé de cano de PVC, para termos s em lugares diferentes, áximo da NR-1 5 que é de 39 ppm. 3. RESULTADOS E DISCUSSAO 3. 1 – DESCRIÇÃO DOS AGENTES QUÍMICOS GERADOS Os agentes químicos contidos na fumaça da carbonizaçao podem ser classificados em três categorias: pós e partículas em suspensão, gases não condensáveis e compostos orgânicos condensáveis.

O extrato pirolenhoso (EP), também conhecido como ácido pirolenhoso ou vinagre de madeira, é obtido pela condensação da fumaça formada pela queima da madeira na produção de carvão vegetal. Trata-se de um líquido de cor amarela a marrom avermelhada, composto, em sua maior parte, por água e mais e 200 compostos orgânicos, dentre eles ácido acético, álcoois, cetonas, fenóis e alguns derivados de lignina. O extrato piro- lenhoso pode ser obtido de diferentes espécies vegetais, como bambu, eucalipto e pinus (MAEKAWA, 2002). Na carbonização endotérmica, iniciada entre 250 e 3000C, na qual parte da madeira é carbonizada a maioria do alcatrão soluvel e o ácido pirolenhoso são liberados.

O extrato piro-lenhoso vem sendo pesquisado principalmente no Japão e resultados promissores do seu uso como fertilizante orgânico têm sido encontrados com base em relatos de esquisas com produtores, principalmente ligados à agricultura natural, que o estão utilizando na produção hortifrutigranjeira e como insumo agrícola orgânico. Também na agricultura orgânica, é conhecido e utilizado como condicionador de solo, bioestimulante vegetal, indutor de enraizamento, repelente de insetos e contribui com a dimnuição do uso de agroquímicos na agricultura convencional (BORSUK, 2009). Segundo MIYASAKA et al. (2001 o EP diluído em égua, em concentra (BORSUK, 2009).

Segundo MIYASAKA et al. (2001 o EP diluído em água, em concentrações variando de 5 a 20 ml. -l, quando aplicado ao solo, melhora seus atributos físicos e químicos, proporclona aumento da população de microrganismos benéficos, como actinomicetes e micorrizas e, portanto, favorece a disponibilização de nutrientes para as plantas. Outros autores relatam o uso do EP como fertilizante orgânico em culturas de arroz (TSUZUKI et al. , 2000), sorgo (ESECHIE et al. , 1998) e batata doce (SHIBAYAMA et al. , 1998); mas pode também ser usado como desinfetante de solo (DORAN, 1932), nematicida (CUADRA et al. , 2000) e fungicida (NUMATA et al. , 1994).

Em relação aos compostos formados, as análises feitas por romatografia gasosa, revelaram que produtos dos líquidos de condensação da pirólise da acácia-negra são originários de reações de termoconversão, principalmente da lignina, sendo que a composição do licor pirolenhoso é predominantemente de ácidos carboxílicos, fenóis e aldeídos, dentre eles, compostos de baixo peso molecular (monômeros) derivados de lignina, destacam-se o guaiacol (2-metoxi-fenol), siringol (2,6-dimetoxi- fenol), eugenol (2-metóxi-4-(2 propepil)-fenol) e compostos fenólicos metóxi-substituídos (2-metóxi, 4-metil-fenol, 2-metóxi, 4-propil-fenol) derivados das reações primárias da lignina, além e outros compostos aromáticos substituídos, como, vanilina, etil- vanilina, 2- metoxi 4-(1 -propenil)fenol, etc”. (STOLZ, 1996) 3. 1. 1 – PARTICULAS O material particulado em suspensão (MPS) é um termo genérico para uma grande classe de substâncias químicas existentes na atmosfera na forma de partículas para uma grande classe de substâncias químicas existentes na atmosfera na forma de partículas. Fisicamente, apresentam-se como partículas sólidas ou líquidas, e sob uma extensa gama de tamanhos. segundo LANDSBERGER e BIEGALSKI (1995), as partículas em suspensão ou material particulado em suspensão são formadas or uma combinação de frações sólidas elou líquidas no ar ambiente.

VASCONCELLOS (1996) ) define o material particulado em suspensão como sendo qualquer substância, exceto água pura, que existe no estado sólido ou líquido na atmosfera e, sob condições normais, possui dimensões microscópicas a sub- microscópcas, porém maiores que as dmensões moleculares. Quando inaladas podem chegar até o sistema respiratório inferior, alcançando os alvéolos pulmonares, sendo que as oriundas do processamento do carvão vegetal estão entre 10 um e 2,5 pm e os fornos pesquisado, tipo rabo quente, não possuem ualquer sistema de tratamento de partículas e gases, havendo mais modernos como os de retorta, que já tratam as partículas. 3. 1. – MONÓXIDO DE CARBONO (CO) É um gás incolor, Inodoro, de densidade igual a 1,5 kg/m3 a 21 C em 1 atm e no ponto de ebulição a densidade é de 793 kg/ mg sendo dotado de grande poder de difusibilidade, sendo mais leve que o ar e se espalhando muito rapidamente na atmosfera. Resulta da combustão incompleta do carvão ou de materiais ricos em carbono, produzindo-se sob múltiplas circunstâncias. A principal fonte de geração é a combustão incompleta do carbono, sto é, com deficiência ou ausência de oxigênio, como ocorre na pirólise. O monóxldo de carbono pode ser considerado um anti- metabólito do oxigênio. ocorre na pirólise. O monóxido de carbono pode ser considerado um anti- metabólito do oxigênio.

Quando aspirado, ao nível do alvéolo pulmonar, combina-se reversivelmente com a hemoglobina para formar a carboxiemoglobina, resultando desta reação duas consequências importantes: – Um certo número de sítios de ligação para o oxigênio estão ocupados e a capacidade de transporte de oxigênio do sangue é diminuída; -A ligação de uma ou mais moléculas de monóxido de arbono à molécula de hemoglobina com seus grupos heme aumenta a afinidade dos Sitios remanescentes para o oxigênio e a capacldade da hemoglobina nos eritrócltos de fornecer oxigênio aos tecidos, a baixas pressões parciais de oxigênio, fica seriamente prejudicada. A consequência final do processo é uma anóxia tecidual (THOCCHETTO, 2007). A afinidade do monóxido de carbono pela hemoglobina é cerca de 200-250 vezes àquela do oxigênio.

Isto significa que o perigoso valor de 50% de carboxemoglobina (HbCO), isto é, partes iguais de carboxi e oxiemoglobina, pode ser atingido quando ? oncentração de monóxido de carbono no ar inspirado é somente 1/210 daquela do oxigên10 (THOCCETTO, 2007). O limite de tolerância do monóxido de carbono é de 39ppm, segundo a NR-1 5. Todavia, segundo alguns autores, uma concentração de monóxido de carbono no ambiente da cerca de 10 ppm pode determinar efeitos tóxicos após uma hora de exposição e a concentração de 40 ppm pode ser fatal neste mesmo intervalo de tempo. 3. 1. 2. 1 – Intoxicação por monóxido de carbono e seus sintomas Intoxicação sobreaguda: a inalação de grandes quantidades de monóxido de carbono produz a morte por síncop