BARATTO, R. L.

GUIOTOKU, M.

LEAL, W. G. de O.

MADARI, B. E.

MAIA, C. M. B. de F.

SIQUEIRA, F. C. de J.

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324RESUMO: 2QTUWCCNVCGƒEK¿PEKCHQVQUUKPV¾VKECe conversão em biomassa, o bambu tem gran-de potencial para a produção de carvão de uso agrícola (biocarvão). Este trabalho comparou os carvões produzidos a diferentes temperaturas de pirólise a partir do colmo de duas espécies de larga ocorrência no sul do país: Phyllostachys aurea (uma espécie exótica) e Guadua sp. (na-tiva do sul do Brasil). Os resultados mostraram diferenças entre as duas espécies, a começar pelo teor de lignina e de voláteis dos colmos in natura, sendo que a espécie exótica mostrou maiores teores de lignina e menores de extrati-vos. 'UVCUFKHGTGP¼CUUG TGƓGVGOPQRTQEGUUQde pirólise e nas características químicas dos carvões, sendo que a espécie exótica produz carvões com maiores teores de carbono.PALAVRAS-CHAVE: biocarvão, pirólise lenta, TGA, DRIFTINTRODUÇÃO: O uso de carvões no solo (bio-carvão), além de estocar carbono em uma forma estável, contribui para o aumento da capacidade de retenção hídrica e diminui as perdas de nu-trientes por lixiviação (Sohi et al., 2010). Para ser economicamente viável, a produção de bio-carvão deve estar associada ao aproveitamento de resíduos de biomassa e geração de energia. Em vários países da Ásia e da África, o bambu é uma importante matéria-prima para diversos usos industriais e energéticos. No Brasil, embo-ra ainda pouco explorado e estudado, o bambu apresenta grande potencial de uso pela sua alta GƒEK¿PEKCFGEQPXGTUµQGODKQOCUUCEQOOCKUde 130 espécies nativas ocorrendo em seu ter-ritório. Poucos trabalhos sobre o carvão produ-zido por espécie deste gênero estão publicados. Este trabalho comparou as características quími-cas da matéria-prima e dos carvões produzidos a três diferentes temperaturas de duas espécies de bambu: Phyllostachys aurea (uma espécie exótica) e Guadua sp (nativa do Brasil).MATERIAL E MÉTODOS: As duas espécies de bambu foram obtidas na Floresta Nacional de Ira-ti, PR: uma exótica Phyllostachys aurea e outra nativa Guadua sp., provavelmente angustifolia, As amostras de um indivíduo de cada espécie, com idade não determinada, foram secas em es-tufa a 110°C por 24h, moídas e peneiradas a 2 OO#RKTÉNKUGHQKHGKVCGOHQTPQOWƓCCFCRVC-do, sob baixa concentração de oxigênio, a 350, 450 e 550 graus, com taxa de aquecimento de 10 °C min-1RQTJPC VGORGTCVWTCƒPCN#Camostras in natura foram analisadas quanto aos teores de lignina e extrativos, segundo as nor-mas ABNT NBR 7989/03 e NBR 14853/02, res-pectivamente. Os carvões foram submetidos à análise imediata, para determinação dos teores de umidade, cinzas, material volátil e carbono ƒZQUGIWPFQCPQTOC#$060$4#análise termogravimétrica das amostras in natura e pirolisadas foi feita em analisador DTG – 60H (Shimadzu), sob N2EQOƓWZQFGEO3 min-1 e taxa de aquecimento de 10 °C min-1 da tempera-tura ambiente até 600 °C. O pH foi determinado de acordo com o Rajkovich et al. (2011). A aná-lise elementar de todas as amostras foi realizada em analisador PE2400 CHNS/O (Perkin Elmer). #GURGEVTQUEQRKCPQKPHTCXGTOGNJQRQTTGƓGV³P-cia difusa na região 4000-400 cm-1 foi realizada em equipamento IR-660 (Varian) com acessório 'CU[&KƑ2KMGCFSWKTKPFQUGXCTTGFWTCURQTespectro com resolução de 4 cm-1. As amostras (1%) foram diluídas em KBr grau espectroscópi-co. Os espectros foram registrados por absorbâ-ncia, com correção da linha base, e alisados pelo método Savitzky-Golay.RESULTADOS E DISCUSSÃO: P. aurea apresen-tou a maior porcentagem de lignina (26%) e a EFEITO DA TEMPERATURA DE CARBONIZAÇÃO SOBRE CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DOS CARVÕES DE DUAS ESPÉCIES DE BAMBUCLAUDIA MARIA BRANCO DE FREITAS MAIA1, RICARDO LUÍS BARATTO2, MARCELA GUIO-TOKU3, FRANCIELY CRISTINA DE JESUS SIQUEIRA4, BEATA EMOKE MADARI4, WESLEY GABRIEL DE OLIVEIRA LEAL61Engª Agrônoma, Pesquisadora, Embrapa Florestas, Colombo, PR, claudia.maia@embrapa.br; 2Estudante de Agronomia, UFPR, Curitiba, PR, rlbaratto@gmail.com; 3Bacharel em Química, Analista, Embrapa Florestas, Colom-bo, PR, marcela.guiotoku@embrapa.br; 4Estudante de Química, UFG, Goiânia, GO, thanty_91@hotmail.com; 5Engª Agrônoma, Pesquisadora, Embrapa Arroz e Feijão, Sto Antônio de Goiás, GO, beata.madari@embrapa.br; 6Licenciado em Química, Analista, Embrapa Arroz e Feijão, Sto Antônio de Goiás, GO, wesley.leal@embrapa.br325menor de extrativos (1,7%). O teor de lignina de Guadua sp. (19%) está dentro da faixa en-contrada por Brito et al. (1987) mas, para P. aurea, o valor está acima dos mencionados nes-se trabalho (20%) e próximo ao teor de lignina mencionado para Eucalyptus urophylla (25%). Gomide et al. (1981) mostrou que o teor de lig-nina tende a aumentar com a idade do bambu, enquanto o teor de extrativos diminui. Tal fato e as diferentes metodologias de extração da ligni-na poderiam explicar as diferenças encontradas na literatura para estas características. Brito et al. (1987), por exemplo, estudou amostras de G. angustifólia de ~3 anos de idade e encontrou teor de lignina de 20,1%. Já Xavier et al (2005) encontrou o teor de 36,7% de lignina em amos-tras de P. aurea, UGOKFCFGFGƒPKFC1UTGPFK-mentos em carvão variaram entre 52,1% a 31% para o bambu exótico e entre 39,6% e 31,1% para o bambu nativo (Tabela 1), diminuindo com o aumento da temperatura carbonização. A 550°C, o rendimento das duas espécies foi se-melhante, porém a análise imediata mostrou um teor elevado de cinzas nos carvões de Guadua sp., principalmente nos carvões obtidos à 450 e 550 graus. O elevado teor de cinzas nos carvões de bambu está associado à composição química dos colmos, que nestas espécies apresenta teo-res elevados de sílica (Brito et al., 1987). O pH das amostras mostrou valores próximos para as duas espécies, aumentando com a temperatura ƒPCNFGECTDQPK\C¼µQTabela 1. Análise imediat*a das amostras de carvões de duas espécies de bambu (Exótico, Phyllostachys aurea e Nativo, Guadua sp.) pirolisadas a 350, 450 e 550°C.TratamentoUmidade (%)Cinzas (%)Volá-teis (%)C. Fixo (%)pHRendimento (%)Exótico – Phyllostachys aurea350°C 3,4 3,5 41,2 51,9 8,0 52,1450°C 3,4 2,7 36,5 57,4 9,5 34,3550°C 3,9 4,3 31,3 60,5 9,5 31,0Nativo – Guadua sp.350°C 4,8 5,0 31,6 58,7 8,2 39,6450°C 5,0 11,7 24,3 59,1 9,1 34,2550°C 4,1 9,6 23,9 62,5 9,9 31,1O¾FKCFGTGRGVK¼ËGUA análise elementar dos carvões mostra teores crescentes de C com o aumento da temperatu-ra de carbonização (Tabela 2). A redução das razões O/C e H/C revela o processo de desfun-cionalização e aromatização da estrutura car-bonácea, respectivamente, após a pirólise. Nas curvas termogravimétricas (Figura 1), observa-se a perda de massa em ~110°C, correspon-dente à perda de água, em todas as amostras. Além desse, são observados mais três even-tos térmicos nas amostras pirolisadas a 350 e 450°C e dois eventos térmicos na amostra piro-lisada a 550°C, para ambos os bambus (exótico e nativo). A primeira perda de massa relaciona-se com a degradação da hemicelulose e celulose e inicia-se em 330°C e 340°C para os carvões obtidos  a 350°C do bambu exótico e do nati-vo, respectivamente. Nas amostras pirolisadas a 450°C, esse evento é deslocado para valores menores (325°C e 315°C para o bambu exótico e nativo), indicando que o aumento da tempera-tura de pirólise ocasiona a perda de moléculas menores e/ou mais lábeis nos carvões. Esse fato é também indicado pela ausência desse pico nas amostras pirolisadas a 550°C, onde a primeira perda de massa ocorre em temperaturas mais elevadas (450 e 415°C, para os bambus exótico e nativo, respectivamente).Tabela 2. Análise elementar* dos colmos in natura e dos carvões de duas espécies de bambu (Phyllostachys aurea e Guadua sp.).Amostra C% H% N% O% H/C O/CBE35068,46 (0,41)4,50 (2,12)0,33 (3,03)26,71 (1,08)0,07 0,39BE45070,90 (1,39)3,94 (3,03)0,25 (4,00)24,91 (4,42)0,06 0,35BE55073,75 (1,96)3,63 (2,68)0,25 (6,19)22,38 (6,97)0,05 0,30BEin**44,43 (0,26)5,81 (1,99)0,20 (5,00)49,55 (0,18)0,13 1,12BN35067,06 (0,28)4,36 (0,87)1,01 (0,57)27,57 (0,73)0,06 0,41BN45069,43 (0,30)4,02 (0,90)0,93 (0,62)25,63 (0,80)0,06 0,37BN55067,81 (1,24)3,32 (2,11)0,90 (1,11)27,97 (3,23)0,05 0,41BNin**39,24 1,53)5,08 (2,31)0,56 (4,10)55,11 (0,99)0,13 1,40* Média de três repetições;** material in natura; 0ÐOGTQUGPVTGRCT¿PVGUGUEQGƒEKGPVGFGXCTKC¼µQBEx = bambu exótico, P.aurea, x = temperatura de pirólise; BNx= bambu nativo, G.sp.,x = temperatura de pirólise;O aumento da temperatura de degradação nas amostras pirolisadas a 550°C corresponde à degradação de resíduos de celulose e início da degradação da lignina e indica que os materiais produzidos nessa temperatura são mais resisten-tes termicamente, ou seja, mais aromatizados, que os pirolisados em temperaturas menores. Esse comportamento é observado nas amostras pirolisadas das duas espécies. A última perda de massa corresponde à degradação da lignina e ocorre em temperaturas maiores. Na amostra de bambu exótico, essa perda ocorre a tempe-raturas maiores, provavelmente devido à maior quantidade desse componente na amostra in na-tura, em relação ao bambu nativo, o que concor-da com os resultados da análise química.326Figura 1. Perda de massa e curva termo diferencial (DTA) de amostras in natura e dos carvões de duas espécies de bambu (A. exótico P.aurea; B.nativo Guadua sp.)Os espectros (Figura 2 e 3) dos bambus in na-tura são típicos de materiais lignocelulósicos, com bandas características do estiramento O-H e N-H (~3300 cm-1, Leng et al. 2011), grupos funcionais oxigenados (C-O de polissacarídeos, ~1039 cm-1, Niemeyer et al. 1992), cetonas, aldeídos alifáticos (~1730 cm-1, Golonka et al. 2005), amidas (1660-1630 cm-1, Golonka et al. 2005; Stevenson 1994). Nos espectros das duas espécies de bambu, estão presentes bandas a ~1510 cm-1 (estiramento C=C aro-mático - vibração de anéis aromáticos, Wu et al. 2011) que desaparecem nos espectros dos carvões. Nesses, outras bandas estão presen-tes, atribuídas a estiramento de C-H alifático (~2930 cm-1, Stevenson 1994) e a estiramen-to simétrico de CH3 em metoxila (~2863 cm-1, Sharma et al. 2004). As bandas em ~1695 cm-1 indicam grupos carboxílicos (estiramentos em aromáticos, Leng et al., 2011). Esses gru-pos surgem às temperaturas de pirólise mais baixas (350 e 450°C). A intensidade desta banda diminui a 550°C com relação à banda a 1602 cm-1, de estruturas aromáticas (Golonka et al., 2005), também indicadas pelas bandas em 3050 cm-1 (estiramento C-H aromático, Leng et al., 2011). Estas bandas resultam do processo de carbonização, pois não estão pre-sentes no material in natura, tornam-se mais intensas com o aumento da temperatura e a u%FQOKPCOQGURGEVTQTGƓGVKPFQWOOC-terial altamente aromático, sem grupos funcio-nais reativos. 00,020,040,060,080,10,120,140,160,180,2400900140019002400290034003900AbsorbânciaNúmero de ondas (cm-1)Bambu exótico (BE)BE INBE 350BE 450BE 550286617551639874168429331691326910241601292914351506Figura 2. Espectros de absorbância do bambu exótico Phyllostachis aurea in natura (BE IN) e carbonizado a 350, 450 e 550°C.3303303716931579867211710341438158417141729293328708741635Figura 3. Espectros de absorbância do bambu nativo Guadua sp. in natura (BN IN) e carbonizado a 350, 450 e 550°C.Esta mudança na composição e estrutura mo-lecular pode ser expressa com índices relati-vos, calculados dos espectros. A razão entre a absorbância a ~3050 cm-1  e ~2950 cm-1  indica a relação entre estruturas aromáticas e alifáticas. Quanto maior for este número, maior é a proporção de aromáticos e, portan-to, maior é a estabilidade do material contra decomposição biológica e bioquímica. Outro índice é a razão entre as bandas a ~1731-1695 cm-1  e ~1610-1510 cm-1 que quanto maior for, maior é a proporção de grupos áci-dos  em relação aos aromáticos . Na Figu-ra 4 pode observa-se que com o aumento na temperatura da carbonização, aumenta a es-tabilidade do material e a reatividade química diminui.327y = 0,0008x + 0,58R² = 0,9552y = 0,001x + 0,5192R² = 0,89950,80,850,90,9511,051,1325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575Bambu nativoBambu exóticoTemperatura da carbonização (°C)Índice3050/2950 (aromaticidade)y = -0,0014x + 1,4675R² = 0,9959y = -0,0008x + 1,2575R² = 0,98680,70,750,80,850,90,9511,05325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575Bambu nativoBambu exóticoTemperatura da carbonização (°C)Índice1700/1600 (reatividade química)Figura 4. Presença relativa de estruturas aromáticas e ali-fáticas (A) e estruturas reativas e aromáticas (B) em fun-ção da temperatura da carbonização.CONCLUSÕES: Os carvões do colmo de duas espécies de bambu apresentam características potencialmente adequadas para uso agrícola. Os carvões obtidos a 550 graus mostraram maior teor em C. Os carvões das duas espécies mostra-ram diferenças quanto ao teor de cinzas e volá-teis, sendo que o carvão nativo apresenta maio-res teores em cinzas e o exótico maior teor em voláteis. À medida que a temperatura de pirólise aumenta, os carvões apresentam maior resistên-cia à degradação e caráter mais aromático, com menos grupos funcionais que os carvões piroli-sados em temperaturas menores. Tais diferenças levariam a diferentes atividades neutralizantes (cinzas) e de troca iônica quando usados no solo. Considerando os maiores teores de cinzas e de carbono nos carvões das duas espécies, pode-se esperar um maior potencial de estoque de C se carvões de P. aurea forem incorporados no solo.AGRADECIMENTOS: À Embrapa, pela bolsa do estudante Ricardo Luís Baratto.REFERÊNCIASBRITO, J. O.; TOMAZELLO FILHO, M.; SALGA-DO, A. L. B. Produção e caracterização do car-vão vegetal de espécies e variedades de bambu. IPEF, Piracicaba, v. 36, p. 13-17, 1987.GOLONKA, I., CZECHOWSKI, F., JEZIERSKI, A. EPR characteristics of heat treated complexes of metals with demineralised humic brown coal in air and ammonia atmospheres. Geoderma, Amsterdam, v. 127, p. 237-252, 2005.GOMIDE, J. L.; OLIVEIRA, R. C. DE; COLODET-6',.+PƓW¿PEKCFCKFCFGFQ$CODWUCXWNICTKUnas suas características químicas e anatômicas visando a produçao de polpa celulósica. In: AB-TCP (Ed.); Anais do Congresso Anual da ABCP 1981. Anais... p.5-29, 1981. São Paulo: ABTCP.LENG, L. Y., HUSNI, M. H. A., SAMSURI, A. W. 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Efeito da temperatura de carbonização sobre características físico-químicas dos carvões de duas espécies de bambu.

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