Descreva as características principais das matérias primas, processamento e produto obtido, para as seguintes operações:
carbonização da madeira;

Passo 1

O enunciado pede para descrever, no caso da carbonização da madeira, quais são as características principais da matéria-prima, como se dá o processamento (etapas e condições) e que produto(s) se obtém ao final. O conteúdo envolve pirólise de biomassa para produzir carvão vegetal e subprodutos.

Passo 2

Matéria-prima
A madeira utilizada deve ter:
  • baixo teor de cinzas (idealmente < 1 %), para não contaminar o carvão;
  • teor de umidade controlado (aprox. 10 – 20 %), pois excesso de água eleva o consumo de energia na secagem;
  • tamanho de partículas ou blocos homogêneo (lenha, cavacos, briquetes), para garantir aquecimento uniforme;
  • composição aproximada: 40 – 45 % de celulose, 20 – 30 % de hemicelulose e 20 – 30 % de lignina, que influenciam no rendimento e na qualidade do carvão.

Passo 3

Processamento
  1. Secagem \text{40 – 120}^\circ\text{C}
    Remove-se a umidade livre e ligada, consumindo parte do calor.
  2. Pirólise (devolatilização) \text{300 – 500}^\circ\text{C}
    Em atmosfera inerte ou com restrição de oxigênio, ocorrem quebras de ligações orgânicas e liberação de gases (CO, C O_{2}, H_{2}, C H_{4}) e vapores orgânicos (tars).
  3. Carburização \text{500 – 700}^\circ\text{C}
    Reação secundária dos voláteis com o carvão em formação, reduzindo teor de alcatrões e aumentando o carbono fixo.
  4. Resfriamento
    Baixa-se a temperatura em ambiente protegido para evitar combustão do produto.

Passo 4

Produtos obtidos
  • Carvão vegetal:
    • Teor de carbono fixo típico de 70 – 90 % (base seca)
    • Poder calorífico de 28 – 33 MJ/kg
    • Porosidade elevada, útil em redução de minério, siderurgia e como precursor de carvão ativado
  • Gases (syngas/tail-gas): mistura de CO, H_{2}, C H_{4}, C O_{2}, usada como combustível de forno ou pré-aquecimento
  • Alcatrões e tars: frações condensáveis com potencial para obtenção de creosota, fenóis e compostos aromáticos, mas exigem tratamento para não gerar poluentes

Resposta

Matéria-prima: madeira limpa, baixa cinza, teor de umidade ~10 – 20 %, granulometria homogênea, rica em celulose, hemicelulose e lignina.
Processamento: secagem (40 – 120\circC) → pirólise (300 – 500\circC) em atmosfera restrita → carburização (500 – 700\circC) → resfriamento controlado.
Produto: carvão vegetal (70 – 90 % C fixo, poder calorífico ~30 MJ/kg), gases combustíveis (CO, H_{2}, C H_{4}) e frações líquidas (alcatrões/tars) para uso químico.

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