Uma matriz de correlação Pearson incluindo todas as variáveis estudadas foi feita visando obter dados que elucidassem algumas tendências observadas. Essa matriz consta no apêndice C deste trabalho. No entanto, apresenta-se na Tabela 4.6 uma matriz reduzida, mostrando apenas as correlações consideradas mais importantes para a análise dos dados, que incluem as variáveis rendimento em gases condensáveis totais, teor de holocelulose, teor de cinzas, teor de materiais voláteis e teor de extrativos.
16,16 15,25 12,09 8,63 13,71 9,97 11,88 17,41 15,58 17,6 9,93 10,26 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Bagaço de cana Bambu Capim elefante Casca de pinhão-manso Eucalipto Casca de arroz R e n d im e n to ( % b .s .) ² Gases não- condensáveis¹ Água Líquidos orgânicos Sólido
34
Tabela 4.6. Correlação Pearson para as variáveis rendimento em condensáveis totais (RC), teor de holocelulose (HOL), teor de cinzas (CZ), teor de materiais voláteis (MV) e teor de
extrativos (EXT) das biomassas analisadas.
RC (%)¹ HOL (%) CZ (%) MV (%) EXT (%) RC¹ (%) 1 0,825 * -0,642 0,631 0,629 HOL (%) 1 -0,895 * 0,886 * 0,804 CZ (%) 1 -0,965 * -0,574 MV (%) 1 0,554 EXT (%) 1
Em que * = significativo a 5% de probabilidade. ¹base seca.
Observa-se pela tabela 4.6, que o rendimento em gases condensáveis só apresentou correlação significativa com o teor de holocelulose (R=0,83), refletindo provavelmente o efeito do teor de hemiceluloses das biomassas. Esta correlação positiva era esperada, uma vez que na faixa de temperatura da torrefação, as hemiceluloses, principais fontes de voláteis, são os polímeros mais degradados (Bergman et al. 2005a; Prins et al., 2006; Arias
et al., 2008). Apesar dessa correlação significativa, o modelo de regressão para as duas
variáveis não é satisfatório (Figura 4.4). O coeficiente de determinação é apenas 0,68, o que do ponto de vista estatístico, significa que 68% da variação no rendimento em condensáveis totais pode ser explicada pela variação no teor de holocelulose e os outros 32% são oriundos de outros fatores.
Figura 4.4. Relação entre o rendimento em condensáveis totais e o teor de holocelulose das biomassas de rápido crescimento analisadas. ¹ b.s.: base seca.
Casca de arroz Eucalipto Casca de pinhão manso Capim elefante Bagaço de cana Bambu y = 0,519x - 9,3914 R² = 0,6811 15 20 25 30 35 53 58 63 68 73 78 C ondens áv ei s tot ai s ( % b.s) ¹ Teor de holocelulose (%)
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Apesar de não significativa, foi registrada uma correlação negativa moderada entre o rendimento em condensáveis e o teor de cinzas das biomassas e correlação positiva da mesma magnitude entre o rendimento em condensáveis e os teores de voláteis e extrativos das biomassas. Oasmaa et al. (2010) também encontraram correlação negativa entre o rendimento em condensáveis e o teor de cinzas e uma correlação positiva deste subproduto com o teor de voláteis ao estudar a pirólise rápida de doze tipos de biomassa.
Ao analisar apenas as biomassas não lenhosas, excluindo-se o eucalipto, verificou- se que a correlação entre o rendimento em condensáveis e o teor de holocelulose mostra-se ainda mais significativa, com coeficiente de correlação igual a 0,89 (Tabela 4.7). As correlações entre o rendimento em condensáveis e os teores de cinzas e voláteis são acentuadas, tornando-se significativas, com coeficientes de correlação iguais a -0,94 e 0,93, respectivamente para os dois parâmetros. Os modelos de regressão para essas variáveis, considerando apenas biomassas não lenhosas são mostrados nas Figuras 4.5, 4.6 e 4.7.
Tabela 4.7. Correlação Pearson para as variáveis rendimento em condensáveis totais (RC), teor de holocelulose (HOL), teor de cinzas (CZ), teor de materiais voláteis (MV) e teor de
extrativos (EXT) das biomassas não-lenhosas analisadas.
RC (%)¹ HOL (%) CZ (%) MV (%) EXT (%) RC¹ (%) 1 0,890 * -0,937 * 0,925 * 0,614 HOL (%) 1 -0,982 * 0,972 * 0,827 CZ (%) 1 -0,956 * -0,749 MV (%) 1 0,727 EXT (%) 1
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Figura 4.5. Relação entre o rendimento em condensáveis totais e o teor de holocelulose das biomassas não-lenhosas analisadas. ¹ b.s.: base seca.
Figura 4.6. Relação entre o rendimento em condensáveis totais e o teor de cinzas das biomassas não-lenhosas analisadas. ¹ b.s.: base seca.
Casca de arroz casca de pinhão-manso Capim elefante Bagaço de cana Bambu y = 0,5308x - 9,5762 R² = 0,7924 15 20 25 30 35 53 58 63 68 73 78 C ondens áv ei s t ot ai s ( % b.s) ¹ Teor de holocelulose (%) Casca de arroz Casca de pinhão-manso Capim elefante Bagaço de cana Bambu y = -0,4463x + 31,808 R² = 0,8775 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 C ondens áv ei s t ot ai s ( % b.s) ¹ Teor de cinzas (%)
37
Figura 4.7. Relação entre o rendimento em condensáveis totais e o teor de materiais voláteis das biomassas não-lenhosas analisadas. ¹ b.s.: base seca.
Avaliando globalmente as biomassas estudadas, incluindo o eucalipto, observa-se que o rendimento em condensáveis esteve associado em maior grau ao teor de holocelulose, porém com influência moderada do teor de cinzas, voláteis e extrativos. Assim, estudos futuros poderiam investigar a existência de regressão múltipla entre esses fatores e o rendimento em condensáveis. A Figura 4.8 resume as tendências observadas em relação às correlações entre a composição da biomassa e o rendimento em condensáveis.
Figura 4.8. Relações entre o rendimento em condensáveis totais e os teores de holocelulose, materiais voláteis e cinzas das biomassas.¹ b.s.:base seca.
Casca de arroz
Casca de
pinhão-manso Capim elefante
Bagaço de cana Bambu y = 0,4463x - 4,8197 R² = 0,8553 15 20 25 30 35 50 55 60 65 70 75 80 C ondens áv ei s t ot ai s (% b.s) ¹
38
Em função da composição das biomassas estudadas e de suas correlações com o rendimento em condensáveis da torrefação, pode-se afirmar que o bambu é a biomassa mais promissora para produção de condensáveis entre as analisadas, uma vez que reúne os três fatores favoráveis à produção desse subproduto: altos teores de holocelulose e voláteis e baixo teor de cinzas.
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
5.1 CONCLUSÕES
O teor de holocelulose apresentou correlação positiva e significativa com o rendimento
em gases condensáveis do processo de torrefação.
O teor de cinzas apresentou correlação negativa, porém não significativa, com o
rendimento em gases condensáveis, enquanto o teor de voláteis mostrou uma correlação positiva, também não significativa, com este subproduto da torrefação.
Entre as biomassas não-lenhosas, verificou-se que as correlações entre o rendimento
em condensáveis e os teores de holocelulose, materiais voláteis e cinzas são nitidamente acentuadas, passando a ser significativas para esses dois últimos.
O bambu é a biomassa mais promissora para a produção de condensáveis entre as
analisadas, uma vez que reúne os três fatores favoráveis à produção desse subproduto: altos teores de holocelulose e materiais voláteis e baixo teor de cinzas.
5.2 RECOMENDAÇÕES
A influência dos teores de cinzas e materiais voláteis, se confirmada em trabalhos
futuros, poderá permitir a utilização desses parâmetros como indicadores de fácil obtenção para estimar o rendimento em condensáveis do processo de torrefação.
É necessário ampliar o número de espécies estudadas, visando aumentar a variação nas
propriedades analisadas, e assim confirmar as tendências observadas.
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A ANÁLISE ESTATÍSTICA DA TABELA 4.4 (ANOVA)
A.1. Rendimentos dos subprodutos da torrefação (base seca) de seis biomassas de rápido
crescimento.
Biomassa
Rendimento em condensáveis
totais
Rendimento sólido Rendimento em gases não-condensáveis¹ Média DP CV (%) Média DP CV (%) Média DP CV (%) Bambu 32,66 d 1,56 4,76 46,27 d 1,73 3,74 21,07 bc 1,32 6,25 Bagaço de cana 28,04 c 1,26 4,51 50,59 bc 2,55 5,04 21,37 b 2,45 11,4 7 Capim elefante 27,67 c 1,30 4,68 54,19 b 1,93 3,56 18,14 cd 0,74 4,07 Casca de Pinhão-manso 26,23 c 1,28 4,87 47,46 cd 1,28 1,14 26,31 a 1,73 6,56 Eucalipto 23,64 b 0,99 4,19 62,42 a 2,58 4,13 13,94 e 1,78 12,79 Casca de arroz 20,23 a 0,73 3,62 63,15 a 1,40 2,21 16,63 de 1,09 6,58 ¹ Obtido por diferença. Médias seguidas pela mesma letra em cada coluna não diferem estatisticamente a 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.
DP: desvio padrão; CV: coeficiente de variação.
A.2. Anova do rendimento em condensáveis.
A.3. Anova do rendimento sólido.
A.4. Anova do rendimento em gases não-condensáveis
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B ANÁLISE ESTATÍSTICA DA TABELA 4.4 (TESTE DE TUKEY)
B.1. Teste de Tukey para rendimento em condensáveis.
B.2. Teste de Tukey para rendimento sólido e rendimento em gases não condensáveis.
Em que * = contraste entre as médias significativo a 5% de probabilidade (P-valor<0,05). CA: casca de arroz; VM: eucalipto; PM: casca de pinhão-manso; CE: capim elefante; BC:
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C MATRIZ DE CORRELAÇAO PEARSON COM TODAS AS VARIÁVEIS ANALISADAS
RC¹ CZ MV CF C H N O O/C LIG EXT HOL
RC¹ 1 -0,642 0,631 0,070 0,258 0,024 -0,190 -0,165 -0,215 -0,490 0,629 0,825* CZ 1 -0,965* -0,177 -0,766 0,163 0,384 0,511 0,648 -0,089 -0,574 -0,895* MV 1 -0,087 0,608 -0,365 -0,499 -0,313 -0,465 0,030 0,554 0,886* CF 1 0,631 0,753 0,415 -0,765 -0,718 0,227 0,100 0,075 C 1 0,319 0,036 -0,903* -0,973* 0,352 0,545 0,601 H 1 0,889* -0,680 -0,522 -0,294 0,340 0,015 N 1 -0,458 -0,266 -0,476 0,269 -0,124 O 1 0,978* -0,111 -0,592 -0,475 O/C 1 -0,229 -0,584 -0,548 LIG 1 -0,421 -0,341 EXT 1 0,804 HOL 1
Em que * = significativo a 5% de probabilidade.
RC: Rendimento em condensáveis totais (%); CZ: teor de cinzas (%); MV: materiais voláteis (%), CF: carbono fixo (%); C: carbono (%); H: hidrogênio (%); N: nitrogênio; O: oxigênio; O/C: razão O/C; LIG: lignina total (%); EXT: extrativos solúveis em etanol tolueno (%); HOL: holocelulose (%) Teor de Holocelulose;
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D MATRIZ DE CORRELAÇAO PEARSON COM TODAS AS VARIÁVEIS ANALISADAS (SEM A MADEIRA
DE EUCALIPTO)
RC¹ CZ MV CF C H N O O/C LIG EXT HOL
RC¹ 1 -0,937* 0,925* 0,079 0,521 -0,156 -0,476 -0,246 -0,371 -0,426 0,614 0,890* CZ 1 -0,956* -0,190 -0,696 -0,072 0,171 0,483 0,584 0,606 -0,749 -0,982* MV 1 -0,107 0,488 -0,187 -0,327 -0,257 -0,363 -0,730 0,727 0,972* CF 1 0,724 0,867 0,516 -0,777 -0,762 0,389 0,105 0,074 C 1 0,749 0,460 -0,954* -0,985* -0,166 0,753 0,670 H 1 0,854 -0,899* -0,842 0,224 0,295 0,046 N 1 -0,704 -0,605 -0,006 0,208 -0,115 O 1 0,991* 0,099 -0,650 -0,475 O/C 1 0,132 -0,704 -0,568 LIG 1 -0,506 -0,705 EXT 1 0,827 HOL 1
Em que * = significativo a 5% de probabilidade.
RC: Rendimento em condensáveis totais (%); CZ: teor de cinzas (%); MV: materiais voláteis (%), CF: carbono fixo (%); C: carbono (%); H: hidrogênio (%); N: nitrogênio; O: oxigênio; O/C: razão O/C; LIG: lignina total (%); EXT: extrativos solúveis em etanol tolueno (%); HOL: holocelulose (%) Teor de Holocelulose;