Avaliação do desempenho produtivo e ambiental da implementação de uma nova tecnologia de carvoejamento no município de Biguaçu-SC

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(1)Roberth Andrés Villazón Montalván. AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO PRODUTIVO E AMBIENTAL DA IMPLEMENTAÇÃO DE UMA NOVA TECNOLOGIA DE CARVOEJAMENTO NO MUNICÍPIO DE BIGUAÇU-SC. Dissertação submetida ao Programa de Pós-graduação em Agroecossistemas da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de mestre em Agroecossistemas Orientador: Prof. Dr. Alfredo Celso Fantini. Florianópolis 2013. .

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(3) Termo de aprovação. .

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(5) RESUMO No estado de Santa Catarina, a produção de carvão vegetal é uma atividade de elevada importância na agricultura familiar, pois em muitos casos representa a principal fonte de renda dos agricultores e suas famílias. No município de Biguaçu o sistema utilizado pelos agricultores para a obtenção dos insumos no processo de carvoejamento corresponde ao manejo de roça de toco ou de aproveitamento itinerante . O processo de carvoejamento se realiza através de um tipo de forno de argila e tijolos, denominado “rabo-quente”. Em se tratando da produção de carvão, o sistema tradicional utilizado na região é um claro exemplo da inexistência de alternativas viáveis para o desenvolvimento de outros tipos de sistemas de carvoejamento que melhorem a produtividade e as condições de vida dos agricultores e minimizem os efeitos ambientais. A introdução de forno alternativo responde a uma demanda do projeto de pesquisa e extensão “Inovações de base ecológica na produção de carvão vegetal dos agricultores familiares na região da grande Florianópolis-SC” (Nosso Carvão).Para comparação da capacidade produtiva e desempenho produtivo foi acompanhado durante seis meses a produção em um forno de rabo-quente e foram levantados dados sobre capacidade média de lenha dos fornos na região e qualidade do carvão neles produzidos. A comparação dos impactos ambientais foi feita através da metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida.Foi calculada a capacidade produtiva de carvão no município em aproximadamente 260 mdc ao mês, e isso confirma a importância da atividade na agricultura familiar catarinense. Com relação à qualidade do carvão produzido na região, pode- se classificá-lo como sendo bom, embora não atinja os valores mínimos na normativa estadual paulista. Com a introdução dessa nova tecnologia de carvoejamento, observou-se que, muito embora tenham sido notadas melhorias nas condições de trabalho, a capacidade produtiva e a qualidade do carvão do forno modelo foram muito inferiores quando comparadas ao forno tradicional. A implantação do forno alternativo pressupõe uma mudança no sistema de produção e no paradigma de produção. As características do uso do novo forno não se adaptaram totalmente às necessidades dos agricultores. Relativamente aos impactos ambientais, os resultados obtidos correspondem unicamente à fase de construção dos fornos. Observou-se que o forno alternativo teve impactos maiores pela necessidade de maior quantidade de insumos. Palavras-chave: Carvão vegetal. 1. Forno alternativo de carvejamento. 2. Capacidade produtiva. 3. Fornos tradicionais. 4. Biguaçu.. .

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(7) ABSTRACT Santa Catarina is a state where charcoal production in family farming is an activity of high importance, because in many cases is the main source of income. In the county of Biguaçu the system used by farmers to obtain inputs in the process of charcoal production corresponds to the forest management denominated “roça de toco”. The charcoal production is done in kilns of clay and bricks denominated “rabo quente”. This region is a clear example of the lack of viable alternatives for the development of other types of systems productions which will improve productivity and living conditions of farmers and will minimize the environmental effects. The introduction of the alternative kiln responds to a demand of the “Inovações de base ecológica na produção de carvão vegetal dos agricultores familiares na região da grande Florianópolis-SC” (Nosso Carvão) research project . For the comparison of productive capacity and productive performance, it was monitored for six months a traditonal kiln’s production; and it was collected data about average capacity of charcoal production in the region and charcoal’s quality produced them therein. A comparison of environmental impacts was done using the methodology of Life Cycle Assessment.It was calculated the productive capacity of charcoal in the region in about 260 mdc per month, thereby confirming the importance of the activity to family farming in Santa Catarina. The charcoal’s quality produced in the region can be considered as good, although it does not reach the minimum criteria in São Paulo’s normative. With the introduction of this new technology of charcoal, it was observed that, even though they have been noticeable improvements in working conditions, the production capacity and charcoal’s quality were much lower when compared to the traditional kiln. The alternative kiln implementation presupposes a change in the production system and the production paradigm. The characteristics of the use of the new kiln are not fully adapted to the needs of farmers. In relation to environmental impacts, the results only accounted to the kilns construction stage. It was observed that the alternative kiln had greater impacts as a cause of more inputs requirement. Keywords: Charcoal 1. Charcoal’s alternative kiln. 2. Productive capacity. 3. Charcoal’s traditional kiln. 4. Biguaçu.. .

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(9) LISTA DE FIGURAS Figura 1. Maiores produtores de carvão vegetal no mundo ................... 4 Figura 2. Consumo de carvão vegetal no setor residencial no Brasil. .... 5 Figura 3. Município de Biguaçu. .......................................................... 17 Figura 4. Elementos da Avaliação de Impactos do Ciclo de Vida de acordo com a NBR ISO 14040 (2009). ................................................ 24 Figura 5. Componentes do forno alternativo ........................................ 26 Figura 6. Visão Isométrica do forno alternativo. .................................. 27 Figura 7. Unidade de carvoejamento. ................................................... 27 Figura 8. Detalhe da unidade isolante .................................................. 28 Figura 9. Visão lateral direita do forno alternativo .............................. 28 Figura 10. Funcionamento do Forno Alternativo ................................. 29 Figura 11. Forno de rabo-quente. ......................................................... 33 Figura 12. Perfil térmico do forno alternativo ...................................... 36 Figura 13. Fluxograma com detalhe para a fronteira do sistema.......... 38 Figura 14. Fluxograma do forno convencional. ................................... 39 Figura 15. Fluxograma do forno alternativo......................................... 40 Figura 16. Caracterização dos impactos no forno tradicional através do modelo CML. ....................................................................................... 41 Figura 17. Normalização dos impactos no forno tradicional através do modelo CML. ....................................................................................... 41 Figura 18. Caracterização dos impactos no forno alternativo através do modelo CML ........................................................................................ 42 Figura 19. Normalização dos impactos no forno alternativo através do modelo CML. ....................................................................................... 42 Figura 20. Comparação da caracterização dos impactos pelo modelo CML. .................................................................................................... 43 Figura 21. Comparação da normalização dos impactos pelo modelo CML. .................................................................................................... 43 Figura 22. Caracterização dos impactos no forno tradicional através do modelo Eco-Indicator 99. ..................................................................... 44 Figura 23. Normalização dos impactos no forno tradicional através do modelo Eco-Indicator 99. ..................................................................... 44 Figura 24. Indicador Único do forno tradicional através do modelo EcoIndicator 99. ......................................................................................... 45 Figura 25. Caracterização dos impactos no forno alternativo através do modelo Eco-Indicator 99. ..................................................................... 45 Figura 26. Normalização dos impactos no forno alternativo através do modelo Eco-Indicator 99. ..................................................................... 46 . .

(10) Figura 27. Indicador Único do forno alternativo através do modelo EcoIndicator 99. ......................................................................................... 46 Figura 28. Comparação da caracterização dos impactos pelo modelo Eco-Indicator 99. .................................................................................. 47 Figura 29. Comparação da normalização dos impactos pelo modelo EcoIndicator 99. ......................................................................................... 47 Figura 30. Indicador Único comparativo dos impactos pelo modelo EcoIndicator 99. ......................................................................................... 48 . .

(11) LISTA DE TABELAS. Tabela 1. Mercado Internacional do Carvão Vegetal ............................. 3 Tabela 2. Mercado Brasileiro do Carvão Vegetal .................................. 4 Tabela 3. Origem da lenha para produção de carvão vegetal no Brasil . 7 Tabela 4. Processo de Carvoejamento .................................................... 9 Tabela 5. Características dos Fornos de Carvão ................................... 13 Tabela 6. Indicadores do desempenho produtivo ................................. 22 Tabela 7. Categorias de impacto utilizadas no método CML 2000...... 25 Tabela 8. Categorias de impacto utilizadas no método Eco-Indicator 99 .............................................................................................................. 25 Tabela 9. Rendimento físico do forno piloto de acompanhamento ...... 32 Tabela 10. Resultado da medição dos fornos ....................................... 33 Tabela 11. Relação lenha carvão na comunidade por forno e ano ....... 34 Tabela 12. Características do carvão vegetal na região ........................ 34 Tabela 13. Rendimento físico do forno alternativo .............................. 35 Tabela 14. Relação lenha carvão no forno alternativo por mês e ano .. 36 Tabela 15. Características do carvão produzido no forno alternativo .. 37 Tabela 16. Comparação da relação lenha carvão ................................. 37 Tabela 17. Comparação do carvão produzido ...................................... 37 Tabela 18. Comparação do desempenho produtivo ............................. 52 . .

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(13) LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT ACV AMS ASTM B.U. EPAGRI FAO IBGE MME. . Associação Brasileira de Normas Técnicas Avaliação de Ciclo de Vida Associação Mineira de Silvicultura American Society for Testing and Materials Base úmida Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina The Food and Agriculture Organization of The United Nations Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Ministério de Minas e Energia.

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(15) LISTA DE UNIDADES. m3st mdc. . Metros cúbicos estéreis de lenha, volume de lenha que cabe num cubo de 1 metro de aresta. Metros cúbicos de carvão, volume de carvão que cabe num cubo de 1 metro de aresta..

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(17) SUMÁRIO Introdução .................................................................................. 1 1. 2. Revisão bibliográfica ................................................................. 3 2.1. O carvão vegetal como insumo energético. ............................... 3 2.2. Produção do carvão vegetal no Brasil ........................................ 5 2.3. Procedência da matéria prima .................................................... 7 2.4. Processo produtivo do carvão vegetal........................................ 7 2.5. Fatores que influemciam no carvoejamento ............................ 10 2.6. Os fornos de produção de carvão vegetal ................................ 11 2.7. O forno de combustão externa da UFLA. ................................ 13 2.8. A avaliação ambiental através da avaliação de ciclo de vida... 14 2.9. O município de Biguaçu .......................................................... 16 3. Objetivos .................................................................................. 19 3.1. Geral ........................................................................................ 19 3.2. Específicos ............................................................................... 19 4. Metodologia ............................................................................. 21 4.1. Avaliação da capacidade produtiva ......................................... 21 4.2. Avaliação do desempenho produtivo ....................................... 22 4.3. Avaliação do desempenho ambiental....................................... 23 4.3.1. Metodologia de avaliação dos impactos do ciclo de vida (AICV) 23 5. O forno proposto como alternativo .......................................... 26 5.1. Características do forno alternativo ......................................... 26 5.2. Funcionamento do forno alternativo ........................................ 29 6. Resultados ................................................................................ 31 6.1. As características da produção de carvão ................................ 31 6.2. A capacidade produtiva instalada e as características técnicas do carvão na comunidade ........................................................................... 32 6.3. Capacidade produtiva do forno alternativo e as características técnicas do carvão ................................................................................. 34 6.4. Avaliação Ambiental através da ACV. .................................... 38 6.4.1. Escopo...................................................................................... 38 6.4.2. Análise do inventário de ciclo de vida ..................................... 39 6.4.3. Resultado da avaliação dos impactos ....................................... 40 7. Discussão ................................................................................. 49 8. Conclusões ............................................................................... 55 9. Referências Bibliográficas ....................................................... 57 . .

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(19) 1. Introdução Como resultado do desenvolvimento da indústria siderúrgica nos últimos anos, o Brasil chegou a ser um dos maiores produtores e consumidores de carvão vegetal do mundo (DELEPINASSE, 2002). Na região sudeste, nas décadas dos anos 1950 e 1960, a atividade siderúrgica iniciou o seu desenvolvimento, destacando-se o estado de Minas Gerais como o maior produtor e consumidor de carvão vegetal, consumindo, em média, cerca de 18 milhões de metros cúbicos desse insumo (ABRACAVE, 2002). Santa Catarina é um estado onde a produção de carvão, para o ano 2009, alcançou 4.386 t (IBGE, 2011). Em relação à produção nacional brasileira, isso representa menos de 1%. Segundo os dados do IBGE (2011), a produção de carvão vegetal na microrregião de Florianópolis é inexistente; Todavia, pesquisas desenvolvidas na região (ULLER-GÓMEZ & GARTNER, 2008; FANTINI et al., 2010) mostram que a produção de carvão existe e é de grande importância para as famílias que moram na região. Ainda, Lindemann (2010) identificou a produção de carvão como uma importante fonte de renda para agricultores familiares que vivem em assentamentos rurais de diversos municípios de Santa Catarina. Souza (2010) explica que o intercambio comercial decorrente da produção de carvão no município de Biguaçu-SC é uma das principais atividades geradoras de renda para as famílias do município. “Essa produção é realizada, na maioria das vezes, de forma clandestina com base na extração de lenha da mata nativa”. (FANTINI, 2010.) O sistema utilizado pelos agricultores do município para a obtenção dos insumos no processo de carvoejamento corresponde ao manejo de roça de toco ou de aproveitamento itinerante. Como explicam Siminski e Fantini (2007), esse sistema de extração de lenha da mata se contrapõe às diretrizes do Código Florestal Brasileiro, tornando todo o processo ilegal. Observa-se que a vegetação secundária, ao apresentar as características mínimas para o corte da lenha, já apresenta características que a enquadram no estágio sucessional médio ou avançado de regeneração, fase em que a extração não é mais permitida. Na prática, essa restrição impede o agricultor de realizar o ciclo da roça de toco. (SIMINSKI; FANTINI, 2007). Neste contexto, no Projeto de Pesquisa e Extensão “Inovações de base ecológica na produção de carvão vegetal dos agricultores familiares na região da grande Florianópolis-SC” (Nosso Carvão), colocou-se como objetivo principal desenvolver e validar tecnologias apropriadas. 1 .

(20) ao contexto da agricultura familiar para a produção sustentável de carvão vegetal na Grande Florianópolis, visando à conservação das florestas nativas e à melhoria da qualidade de vida dos agricultores (FANTINI, 2009). Com o projeto Nosso Carvão, pretendia-se alcançar os seguintes objetivos específicos: 1. Conhecer os usos da terra na região do estudo, com especial interesse na identificação das áreas usadas para a obtenção de matéria-prima para produção de carvão vegetal, e da situação atual e desejada das áreas de preservação permanente e reserva legal. 2. Compreender o conhecimento local, associado ao manejo de recursos florestais por pequenos agricultores familiares, identificando a origem e evolução do sistema de produção atualmente usado. 3. Desenvolver processo participativo de inovação tecnológica para manejo sustentável e agroecológico da produção de matéria-prima para produção de carvão vegetal, através de sistemas agroflorestais sucessionais. 4. Humanizar o processo de carbonização da madeira, através da introdução de forno moderno, visando à melhoria da ergonomia e à salubridade da atividade. 5. Identificar necessidades e oportunidades para melhoria do processo de produção do carvão vegetal, visando à inclusão social dos agricultores familiares na cadeia produtiva desse produto. 6. Divulgar os resultados do projeto para diversos públicos. Relativamente ao objetivo específico número 4, do projeto acima citado, refere-se à meta: Instalação de forno moderno em duas propriedades de agricultores familiares produtores de carvão, a comparação dos desempenhos do novo forno com os do atualmente utilizado, e a realização de dois dias de campo para discutir o desempenho dos novos fornos (FANTINI 2009). Como consequência desse objetivo específico, evidencia-se a necessidade de uma avaliação do desempenho produtivo, ambiental e social da instalação de uma tecnologia alternativa de carvoejamento (forno alternativo) em comparação àquele que vem sendo utilizado no município; isso caracteriza o objeto de pesquisa e discussão do presente trabalho.. 2 .

(21) 2. Revisão bibliográfica 2.1. O carvão vegetal como insumo energético. O carvão vegetal é considerado um vetor energético de amplo uso. Levando-se em conta as questões ambientais em uma abrangência mundial, pode-se constatar que o uso de carvão vegetal foi impulsionado após o Protocolo de Quioto (1997), onde ficou definido que os países desenvolvidos devem reduzir as emissões de gases de efeito estufa, indicando que a participação de energias renováveis tende a ocupar um lugar de destaque na matriz energética mundial (SABLOWSKI, 2008). Com base em análises das questões econômicas, observa-se que após o primeiro choque no preço do petróleo em 1973, o Governo Federal brasileiro estimulou em inúmeros segmentos da produção industrial a substituição do óleo combustível por carvão, cabendo ao carvão vegetal uma participação expressiva nesse montante (Olimpia de Assis et al., 2008). O carvão vegetal é usado principalmente como agente redutor na indústria metalúrgica, mas também desempenha outras funções, tais como combustível, em uso doméstico ou industrial; pólvora preta; material absorvente e filtrante; e matéria-prima na produção de carvão ativado. A evolução da commodity no mercado mundial nos últimos 11 anos pode ser observada na tabela 1. Tabela 1. Mercado Internacional do Carvão Vegetal. Ano 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011. Exportações [t] 1.177.071 1.278.522 1.447.938 1.694.863 1.594.431 1.649.653 1.736.361 1.895.546 1.966.276. Importações [t] 1.155.899 1.202.514 1.403.253 1.444.340 1.576.156 1.760.599 1.842.150 2.101.753 2.177.495. Produção [t] 41.844.150 44.336.337 45.393.952 45.616.824 47.789.965 47.840.853 45.198.715 47.233.897 48.631.907. Fonte: FAOSTAT, 2013. Analisando-se a figura 1 e a tabela 2, pode-se verificar que o Brasil foi o maior produtor de carvão vegetal no mundo, no período de 3 .

(22) 2000 até 2011, e teve como principal mercado o mercado interno, já que as exportações são mínimas quando comparadas com os volumes totais intercambiados.. K Ton. Figura 1. Maiores produtores de carvão vegetal no mundo. 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Brazil. Nigeria. Ethiopia. India. China. Fonte: FAO, FAOSTAT 2013. Tabela 2. Mercado Brasileiro do Carvão Vegetal. 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011. Exportação 8.000 9.300 10.100 10.100 20.598 15.998 16.000 15.500 8.000 6.488 3.000 927. Importação 20.000 18.200 18.000 18.000 6.100 6.100 17.200 31.800 100.000 84.762 124.188 110.460. Produção 6.350.000 6.555.000 6.705.000 7.301.000 9.230.000 9.528.000 8.794.000 9.194.000 8.364.000 5.058.000 6.329.000 6.843.000. Consumo 6.362.000 6.563.900 6.712.900 7.308.900 9.215.502 9.518.102 8.795.200 9.210.300 8.456.000 5.136.274 6.450.188 6.952.533. (Fonte: FAOSTAT, 2013). 4 .

(23) 2.2. Produção do carvão vegetal no Brasil Bittencourt (2005) assinala, no seu trabalho sobre a matriz energética no desenvolvimento de pequenas propriedades rurais, que o uso da lenha como a primeira fonte de energia remete-se há 750 mil anos, com o domínio do fogo pelo homem. Independentemente do uso, a obtenção de energia através da queima de material orgânico proveniente do bosque é a mais abundante e de simples acesso em meios rurais. Esse carvão é utilizado principalmente para uso doméstico. O consumo do carvão vegetal no setor residencial pode ser observado na figura 2. O Brasil é o maior produtor e consumidor de carvão vegetal, utilizado como fonte energética e redutora (coque vegetal) principalmente pelo setor industrial, para fabricação de cimento, ferro gusa, aço e ferroligas (JOAQUIM, 2009; SEIXAS et al. 2006). Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) referentes ao ano de 2009, tem-se que os maiores produtores estaduais de carvão vegetal no Brasil, em ordem decrescente, foram: Maranhão (474.536 t); Mato Grosso do Sul (290.901 t) e; Minas Gerais (282.199 t) (IBGE,2009).. K t. Figura 2. Consumo de carvão vegetal no setor residencial no Brasil.. 200 150 100 50 2011. 2010. 2009. 2008. 2007. 2006. 2005. 2004. 2003. 2002. 2001. 2000. 0. Fonte: Adaptado de FAO, FAOSTAT 2013; MME 2011. Os dados do IBGE indicam que a produção de carvão vegetal no estado de Santa Catarina alcançou as 4.386 t em 2009, o que, em relação à produção nacional brasileira representa menos de 1%. Especificamente em Santa Catarina as mesorregiões com mais destaque nesse setor são: Vale do Itajaí, Sul Catarinense e Norte Catarinense (IBGE,2009). Ainda, o estado é o quinto maior exportador. 5 .

(24) de produtos florestais em nível nacional e absorve até 5% da mão de obra formal do estado. Segundo os dados do Ministério de Minas e Energia (MME, 2011) referentes ao ano de 2010, 41,6% de todo carvão vegetal produzido no Brasil foi utilizado pelo setor industrial na produção de ferroligas; 20,3% foram utilizados na obtenção de ferro gusa e aço; e 1,5% nas indústrias de cimento. De toda a produção referente ao ano de 2010, apenas 2,2% foram destinadas para atender ao mercado residencial; as outras fatias do mercado estão alocadas em outras indústrias. O Brasil utiliza o carvão, mineral ou vegetal, para a transformação de ferro gusa, pois esse método garante menores emissões de CO2, por não utilizar combustíveis fósseis. Segundo Uhlig et al. (2008), esse método incrementa a busca pelo carvão vegetal seja este proveniente de plantios de florestas cultivadas, seja de reservas florestais nativas (UHLIG et al, 2008). A atividade carvoeira está presente no município de Biguaçu SC segundo a pesquisa de Uller-Gómez e Gartner (2008). A pesquisa constata que a atividade carvoeira está presente em mais de 35% das famílias com renda agrícola no município. Os trabalhos de De Luca (2011) e Souza (2010) vêm dar visibilidade ao sistema de produção utilizado pelos agricultores na região e aos problemas encontrados na comercialização do carvão vegetal respectivamente. Em Santa Catarina, há também produção carvoeira em outras regiões, mesmo não constando nos dados oficiais de estatística, como identifica o trabalho de Steenbock (2009). Essas circunstâncias explicitam a relação agricultor/manejo da floresta, definida pelas características geográficas dos locais de uso da terra.. 6 .

(25) 2.3. Procedência da matéria prima Como se observa na tabela 3, os indicadores de carvão vegetal oriundos de lenha proveniente de florestas nativas ainda mostram um percentual bastante elevado, alcançando praticamente os 50% do total demandado por ano. Tabela 3. Origem da lenha para produção de carvão vegetal no Brasil. 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008. Floresta Nativa [milhões de mdc]. %. 7500 9115 9793 12216 19490 18862 17189 17653 15470. 30% 35% 37% 42% 53% 50% 49% 48% 47%. Floresta Plantada [milhões de mdc] 17900 17105 17027 16986 17430 19189 17936 19125 17554. %. Total [milhões de mdc]. 70% 65% 63% 58% 47% 50% 51% 52% 53%. 25400 26220 26820 29202 36920 38051 35125 36778 33024. Fonte: Calais, 2009. Na última década, o consumo de carvão atingiu seu ponto máximo em 2005, quanto foram produzidos e consumidos mais de 38 milhões de mdc1. Segundo Calais (2009) as “plantações florestais homogêneas não são capazes de suprir toda a demanda das empresas, havendo um déficit anual médio de quase 50% (no mínimo 100 mil ha) que é suprido com resíduos e manejo de florestas naturais”. 2.4. Processo produtivo do carvão vegetal Segundo a descrição de Valente (1986), a produção de carvão é uma atividade milenar, a qual, muito embora tenha obtido algumas melhoras tecnológicas nos últimos anos, ainda conserva certo grau de primitivismo.. 1. mdc - volume de carvão que cabe num cubo de 1 metro de aresta. 7 .

(26) O processo de carbonização pode ser entendido ao se estudar o comportamento dos três principais componentes da madeira: a celulose, as hemiceluloses e a lignina (OLIVEIRA et al., 1982). De acordo com Nogueira et al. (2000) a utilização da energia da biomassa representa a “fotossíntese inversa”, uma vez que se busca resgatar a energia solar armazenada no vegetal, consumindo-se o oxigênio atmosférico e restituindo ao ar o dióxido de carbono. Segundo Almeida e Rezende (1982), o objetivo principal da carbonização é aumentar o teor de carbono fixo na madeira por intermédio do tratamento térmico. Para que isso aconteça, é necessário que ocorram inúmeros processos, tanto físicos quanto químicos. Segundo a FAO (2003) o carvão vegetal pode ser definido como o produto resultante do esquentamento da madeira na ausência de ar em temperaturas que oscilam entre os 300 ºC e os 700 ºC.; e, de acordo com Benjamin (2011), a sua maior característica é de ser um material sólido, poroso e frágil com um conteúdo de carbono que oscila entre 70% e 90% e um poder calorífico que oscila entre 31.400 KJ/Kg e 33.700 KJ/Kg. Benjamín (2011) explica também que a estrutura porosa se forma quando os poros são desbloqueados de alcatrão e hidrocarbonetos, dando origem ao carvão vegetal, que está composto principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio. A diferenciação da classe de carvão corresponde à origem da matéria prima. Segundo Coelho Junior et. al. (2006), a floresta nativa consiste num conjunto de espécies que produz carvão vegetal de qualidade variada. Já o carvão oriundo de floresta plantada é homogêneo, proporcionando qualidade melhor e maior preço. As características físicas e químicas estão intrinsecamente ligadas a esse aspecto e são elas que definem a qualidade do carvão. Pela origem da matéria prima, observa-se a existência de duas opções: floresta nativa ou floresta plantada. Andrade (1999) salienta que, durante a conversão da madeira em carvão vegetal, além da concentração de carbono, ocorre também uma série de fenômenos físicos e químicos que resultam num resíduo sólido carbonoso (carvão) e numa fração gasosa. Uma parte dessa fração gasosa pode ser condensada, permitindo a obtenção do chamado líquido pirolenhoso, e a outra parte resulta em gases não condensáveis, em parte inflamáveis, a exemplo do CO, H2, CH4, C2H6, dentre outros. Sablowski (2008) explica que o líquido pirolenhoso, que pode ser obtido durante a conversão de lenha em carvão vegetal, é constituído por. 8 .

(27) água e por compostos químicos, como os ácidos acético e fórmico, o éter, os álcoois metílico e etílico, a acetona, o alcatrão, dentre outros. Dentro das pesquisas do projeto Infotec/Pró-Carvão (2000), em palavras de Sablowski (2008), concluiu-se que o líquido pirolenhoso, quando diluído em água e/ou urina bovina, encontra uma vasta aplicação no campo das culturas orgânica e convencional. E, como explica Sablowski (2008), o alcatrão, em virtude da sua composição constituída basicamente por compostos fenólicos, creosoto e piche, pode ser utilizado como combustível, conservador de madeira ou como uma importante matéria-prima nas indústrias química e farmacêutica. O carvão vegetal é usado principalmente como:  Combustível, seja no uso doméstico ou industrial  Pólvora preta  Agente redutor na indústria metalúrgica  Material absorvente e filtrante  Matéria prima na produção de carvão ativado. As etapas da produção de carvão foram descritas por Dias et al. (2002), que relatou a realidade da atividade carvoeira no estado de Minas Gerais e estudou os problemas de saúde relacionados à atividade. As etapas de carbonização (Tabela 4), assim como o tipo de forno, descritos por Dias, assemelham-se as que se observam no município de Biguaçu. Tabela 4. Processo de Carvoejamento. FASE I. TEMPERATURA (º C) até 200. II. 200-280. III. 280-380. FENÔMENOS E PRODUTOS Poucas relações importantes Perda de umidade Fase endotérmica Aumento de reação e eliminação de gases a madeira passa para a cor marrom arroxeada Fase endotérmica Importante fase de reações e grande eliminação de gases. 9 .

(28) . IV. 380-500. V. Acima de 500. Composição de gases: centena de componentes químicos orgânicos (acido acético, metanol, acetona, fenóis, aldeídos, hidrocarbonetos, etc.) O resíduo final já é o carvão vegetal, mas que ainda apresenta compostos voláteis na sua estrutura. Fase exotérmica Redução da saída de gases Purificação do carvão vegetal, o carvão torna se mais rico em carbono em sua estrutura. Fase exotérmica Degradação do carvão Término da carbonização e início da gaseificação do carvão Fase exotérmica. Fonte: Brito 1990. Souza (2010) explica que as etapas da produção de carvão ou carvoejamento podem ser divididas em: corte e transporte da madeira, abastecimento ou enchimento do forno, carbonização, esvaziamento do forno ou retirada do carvão, ensacamento e, por fim, transporte. 2.5. Fatores que influemciam no carvoejamento É importante identificar as variáveis que repercutem no produto final do processo de carvoejamento. Existem variáveis que comprometem diretamente as características técnicas finais do produto e o desenvolvimento do processo, algumas podem inclusive definir o risco de acidentes, a integridade física e patrimonial do agricultor. Segundo a descrição de Pinheiro (2009), as variáveis que repercutem no processo todo são as seguintes:  Temperatura de carbonização: é inversamente proporcional a velocidade de carbonização e implica diretamente na qualidade do carvão.. 10 .

(29)  Velocidade de carbonização: conforme citado anteriormente, quanto maior a temperatura, menor o tempo de carbonização e vice-versa, isso implica também em rendimento.  Combustão no forno de carbonização: como já citado, é o método em que haverá a combustão, se interna ou externa.  Tipo de biomassa: nesta variável, têm-se outros fatores que influenciaram no processo, como a composição da madeira, seu teor de umidade (que influenciará na primeira parte do processo de carbonização) e as dimensões da madeira.  Tipo do forno: com relação ao forno, têm-se perdas térmicas, entradas de ar, tiragem e pressão diferentes. 2.6. Os fornos de produção de carvão vegetal Sablowski (2008) indica que parte significativa do carvão vegetal no Brasil é obtida com o emprego de técnicas bastante rudimentares, mão de obra pouco qualificada e pequena alocação de recursos. Explica também que, no Brasil, a tecnologia adotada por grande parte dos produtores de carvão vegetal ainda é carente de novos processos. Produz-se de forma rudimentar em fornos de argila (tijolos), cuja construção exige um baixo nível de investimento e, segundo Carvalho et al. (2005), não raras vezes, a atividade de carvoejamento tem sido associada a condições desumanas de trabalho. Os fornos utilizados para a produção de carvão podem ser divididos em dois tipos em função do investimento inicial: os artesanais de baixo investimento e os de investimento alto ou desenvolvidos. 2.6.1. Fornos artesanais Os fornos artesanais, ou de baixo investimento econômico são os usados tradicionalmente, e o seu controle depende exclusivamente da habilidade e experiência do “operador”. O controle do processo de carvoejamento realiza-se em função dos seguintes aspectos: cor, cheiro, volume da fumaça e temperatura do forno, a qual é medida apalpando-se o forno. O principal objetivo desse método é a grande produtividade volumétrica e monetária (PINHEIRO, 2009). Entre os fornos artesanais se podem identificar os fornos seguintes:  Rabo-quente.  Colmeia  de Encosta  Mineirinho.. 11 .

(30) 2.6.2. Fornos desenvolvidos Segundo a descrição de Pinheiro (2009), “esses fornos visam realizar um controle avançado sobre a produção de carvão, usando medições de massa e umidade, medições de temperatura, a fim de garantir condições ótimas de carbonização, evitando a queima da carga, gerando maior rendimento, o qual é o grande objetivo desses tipos”. Entre eles se podem identificar os fornos:  Forno DPC: tem uma carbonização realizada em atmosfera controlada e na ausência de ar. Nesse tipo de processo, não existe a diluição dos produtos gasosos da carbonização com o nitrogênio do ar, Os produtos da carbonização possuem alto poder calorífico e são de fácil combustão. Outra vantagem é que os excedentes térmicos no processo podem ser usados em outros processos. Esse processo também utiliza um sistema chamado roll-on de carga e descarga, onde a carga de madeira é colocada na caçamba de um caminhão com essa tecnologia. Essa caçamba é colocada mecanicamente por braços pneumáticos dentro do forno. Após o processo, por esses mesmos braços, essa caçamba é retirada, já com o carvão pronto. (Pinheiro 2009)  Retorta Contínua Acesita: tem capacidade produtiva de 15 t/dia. O tempo total de carbonização é de seis horas; e o de resfriamento, quatro horas. Oferece um rendimento médio de 34%, mas pode variar entre 30 e 40% (Pinheiro 2009).  Carboval V&M 2009: é uma retorta de carbonização contínua, usando sistema Lambiotte Premery. Tem uma capacidade de produção de 7.500 t/ano. Oferece rendimento de 30 a 40%. (Pinheiro 2009).  Forno de Combustão Externa UFLA: é um protótipo desenvolvido para carbonização de madeira em escala piloto na Universidade Federal de Lavras, em 2008, que consta de uma unidade de carvoejamento, uma unidade isolante e a câmara de combustão externa.. 12 .

(31) Tabela 5. Características dos Fornos de Carvão. Forno. Rabo Quente não. Mineirinh o não. Retangul ar Não. Acesita. UFLA. sim. Não. Secagem da Lenha. Interna. Interna. Interna. Interna. Interna. Resfriamento. Interno. Interno. Interno. Interno. Interno. Produção media [t lenha dia] Suprimento de energia. 0,15. 0,25. 4,2. 4,5. 0,06. Lenha. Lenha, Voláteis. Lenha, Voláteis. Volátei s. Rendimento maximo. 30%. 39%. 39%. 40%. Lenha, Volátei s 33%. Subprodutos. não. não. não. sim. não. Mecanização. não. não. não. sim. não. Investimento [R$/forno]. 300. 800. 50000. 2 milhõe s. N/D. Produção contínua. Fonte: Adaptado de Pinheiro 2009.. Em termos práticos, na realidade da agricultura familiar brasileira e de pequenos agricultores, pode-se afirmar que a quase totalidade do carvão vegetal é obtida em fornos de alvenaria e argila, comumente chamados de fornos meia-laranja ou rabo quente. 2.7. O forno de combustão externa da UFLA. O sistema alternativo para carbonização de madeira em escala piloto foi construído nas dependências da Unidade Experimental de Secagem e Desdobro da Madeira, do Departamento de Ciências Florestais, na Universidade Federal de Lavras. O sistema está composto por três unidades: uma unidade de carvoejamento, que está composta por uma caçamba metálica com 13 .

(32) capacidade de 1m3st de lenha com tampa metálica plana; uma unidade isolante, que é uma estrutura confeccionada em alvenaria onde é inserida a unidade de carvoejamento e está em contacto com a câmara de combustão externa. A unidade isolante dispõe de uma porta metálica, revestida de lã de vidro para isolamento térmico. A produção de carvão vegetal é feita a partir de lenha de eucalipto, contendo no máximo 15 cm de diâmetro, e por um tempo máximo de 74 horas, atingindo uma temperatura final aproximada de 450ºC e resultando em um rendimento gravimétrico de 33% e teor de carbono fixo na faixa de 65% a 75%. 2.8. A avaliação ambiental através da avaliação de ciclo de vida O primeiro Código Internacional2 sobre Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) definia a ACV como “um processo objetivo para avaliar as cargas ambientais associadas a um produto, processo ou atividade, identificando e quantificando o uso de matéria e energia e os desperdícios no entorno” (DE LA RÚA, 2009). A ACV enfoca os aspectos ambientais e os impactos ambientais potenciais − uso de recursos naturais, incluindo o solo e as consequências de liberações para o meio ambiente − ao longo de todo o ciclo de vida de um produto, desde a aquisição das matérias-primas, passando pela produção, uso, tratamento pós-uso, reciclagem, até a disposição final (ABNT, 2009). A norma ainda define a palavra produto como qualquer bem tangível ou sistema de serviço. A Avaliação do Ciclo de Vida é uma ferramenta de apoio que permite gerenciar todo o ciclo de vida de um produto. Um estudo de ACV pode abordar um tema de pesquisa desde diferentes pontos de vista, seja ambiental, econômico ou social. A ACV é, sem dúvida, uma ferramenta importantíssima para o planejamento estratégico por auxiliar na compreensão acerca do desempenho ambiental dos produtos. A ABNT CB/38 (2009) define Ciclo de Vida como estágios consecutivos e encadeados de um sistema de produto, desde a aquisição da matéria-prima ou de sua geração a partir de recursos naturais, até a disposição final. O gerenciamento de um ciclo de vida permite acompanhar a rota do produto desde a sua concepção até o descarte. Com relação à Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), Chehebe (1998) a define como o método técnico para a avaliação dos aspectos ambientais e dos impactos potenciais associados a um produto,. 2. publicado pela SETAC em 1993. 14 .

(33) compreendendo etapas que vão desde a retirada dos recursos da natureza até a disposição do produto final. A natureza iterativa da ACV, dentro e entre as suas fases, favorece uma abordagem completa e consistente no estudo do produto e/ou serviço, já que as fases individuais de uma ACV são desenvolvidas com base nos resultados obtidos de fases anteriores. Porém, a mesma norma ressalta que a ACV é uma entre as várias técnicas de gestão ambiental e pode não ser a técnica mais apropriada para todas as situações, visto que o seu enfoque abrange os aspectos ambientais e os impactos ambientais potenciais como um todo, não especificando suas particularidades. Com relação aos dados, esses devem ser analisados e classificados principalmente nos seguintes aspectos: entrada de energia, matéria-prima e outras entradas físicas; produtos, coprodutos e resíduos; liberação para a atmosfera, água e solo; e outros aspectos ambientais, de acordo com a norma NBR ISO 14040 (ABNT, 2009). A análise do ciclo de vida envolve, basicamente, quatro estágios, conforme descreve Welford, (1995): 1. Identificação das áreas de impactos ambientais para viabilizar uma futura avaliação também denominada fase de “Inventário”. 2. Quantificação dos inputs de material e energia, outputs de emissões e dejetos e outros processos que representam perigo potencial ao ambiente dentro das áreas identificadas no tópico 1. Esta fase também recebe o nome de “Análise dos Impactos”. 3. Avaliação dos impactos ambientais e formas de impactos nas áreas identificadas no item 2. 4. Estabelecimento das opções e estratégias para melhorar cada fase do ciclo de vida do produto. Esta última fase é conhecida também como fase de “Aprimoramentos”. A norma define as quatro etapas de uma ACV: 1. O escopo de uma ACV, incluindo a fronteira do sistema e o nível de detalhamento, tem íntima relação com o objeto e o uso pretendido para o estudo. Dependendo da particularidade do objetivo do estudo, a profundidade e a abrangência da ACV podem variar consideravelmente. 2. A segunda fase de uma ACV é a fase de análise de inventário do ciclo de vida (ICV). Trata-se de um inventário dos dados de entrada e de saída associados ao sistema em estudo.. 15 .

(34) Essa fase envolve a coleta dos dados necessários que permitirão o alcance dos objetivos do estudo em questão. 3. A fase de avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV) é a terceira fase da ACV. O objetivo da AICV é prover informações adicionais para auxiliar a avaliação dos resultados do ICV de um sistema de produto, visando a otimizar o entendimento de sua significância ambiental. 4. Finalmente, a interpretação do ciclo de vida é a última fase do procedimento de uma ACV, na qual os resultados de um ICV e/ou de uma AICV, ou de ambos, são sumarizados e discutidos como base para conclusões, recomendações e tomada de decisão de acordo com a definição de objetivo e escopo. A terceira etapa da metodologia pressupõe o uso de um modelo de avaliação. Dentro dos diversos modelos de avaliação os mais utilizados são os métodos CML e o Eco-indicator. O modelo CML foi “desenvolvido por um grupo de cientistas liderados pelo Center of Environmental Science of Leiden University na Holanda e foi publicado em 2001 em um documento chamado operational guide to the ISO Standards” (BRINO, 2012). Nesse método, que contempla como elemento opcional na AICV a normalização, são propostas quatro categorias, variando por região e época: Holanda em 1997, Europa Ocidental em 1995 e Mundial em 1990 e 1995. Este método não possui os elementos de ponderação e agregação, é um método do tipo midpoint (ALVARENGA, 2010; ECOINVENT, 2010). O modelo Eco-indicator 99 foi “desenvolvido em 1997 por um grupo de cientistas da empresa Pré Consultants e foi publicado como Eco-indicator 99 no ano de 1999. Este é um método endpoint, o que significa que avalia os danos causados nas áreas de proteção, que são os pontos finais das categorias de impacto” (BRINO, 2012). O Ecoindicator 99 contempla etapas opcionais da AICV (normalização, ponderação e agregação). Na normalização, são empregados valores de referência com base em um inventário de massa e energia da Europa Ocidental no ano de 1993. (SILVA, 2010; ALVARENGA, 2010; ECOINVENT, 2010). 2.9. O município de Biguaçu O distrito onde foi realizado o estudo chama-se Três Riachos, o qual está inserido no município de Biguaçu, na região litorânea do estado de Santa Catarina. Biguaçu encontra-se encravado na grande Florianópolis, na porção leste do estado e é delimitado pelos municípios. 16 .

(35) de Tijucas, Governador Celso Ramos, São José, Antônio Carlos, São João Batista e Canelinha. Segundo dados do IBGE (2010), a população do município alcança os 58.206 habitantes. Possui uma área de 326 km², estando a aproximadamente 17 km da capital Florianópolis (IBGE, 2010). A colonização na região tem raízes açoriana e alemã (DE LUCA, 2011). “A principal corrente de colonização açoriana se instalou na região no ano de 1747 com a fundação de São Miguel. Somente em 1816 fundou-se o distrito de Três Riachos já com misturas étnicas de afrodescendentes, açorianos e alemães. Houve ainda um núcleo que se instalou em São Pedro de Alcântara e migrou para as localidades de Alto Biguaçu, Rachadel, Santa Maria e Três Riachos” (IBGE, 2010). Em 1833, São Miguel foi elevada à vila, mas teve seu posto tomado por Biguaçu em 1886. Em 1888, Biguaçu volta a ter sede em São Miguel, entretanto em 1894 retorna à localidade de Biguaçu, onde o município é instalado até os dias de hoje (IBGE, 2010). Segundo a pesquisa de Uller-Gómez e Gartner (2008) o município de Biguaçu, produz grama e palmeiras para jardinagem, assim como outras culturas. Agricultura, pecuária, pesca e empresas de serviços são atualmente as principais fontes geradoras de renda no município; além dos órgãos públicos fiscalizadores e executivos assentados na região. Figura 3. Município de Biguaçu.. 17 .

(36) . 18 .

(37) 3. Objetivos 3.1. Geral  Avaliar o desempenho produtivo e ambiental da implementação de uma nova tecnologia (forno modelo) de carvoejamento no município de Biguaçu-SC. 3.2. Específicos  Conhecer e descrever a capacidade produtiva do forno atual e do forno modelo.  Comparar o desempenho produtivo do novo forno com o atualmente utilizado.  Comparar o desempenho ambiental através da Análise de Ciclo de Vida.. 19 .

(38) . 20 .

(39) 4. Metodologia 4.1. Avaliação da capacidade produtiva Para calcular a capacidade produtiva instalada na comunidade, acompanhou-se, durante seis meses, a produção de carvão num forno de rabo quente piloto com capacidade máxima de 12,65 m3st de lenha. O acompanhamento teve o objetivo principal de estabelecer o valor do rendimento volumétrico estéreo, a densidade aparente, a massa de carvão ao final de cada processo e avaliar as características técnicas do carvão. Foram medidos 44% dos fornos na comunidade, em que foram obtidos dados do diâmetro dos fornos, da altura da porta, altura até à abóboda, espessura da parede, quantidade de chaminés e largura da porta. Com esses dados, realizaram-se os cálculos segundo os procedimentos seguintes: Onde:. ∗ ∗ 4. ∗. ∗. 6 O carvão esperado em volume foi calculado da seguinte maneira: Onde:. ã . é e o rendimento volumétrico médio é:. é. O carvão esperado em massa foi calculado: ∗ Onde: ã ã . é. 21 .

(40) A quantidade de sacas de carvão esperadas foi calculada em função da massa média de cada saca e a massa esperada de carvão. Já para o forno alternativo, a capacidade máxima de enchimento de lenha é fixa, 1m3st de lenha. Foram seguidas duas premissas a cada início de processo de carvoejamento: o perfil térmico e a quantidade de lenha colocada na câmara de combustão. Os testes foram feitos seguindo a premissa de que o volume de lenha colocada na câmara de combustão externa não ultrapasse 2m3st, já que o rendimento volumétrico real seria inferior a 30%. O perfil térmico seguido para o carvoejamento da lenha apresentou as seguintes características: uma etapa de esquentamento da câmara de 10 horas, a segunda etapa de 15 horas com uma temperatura de 175ºC e o esquentamento final de 10 horas até atingir 250ºC. O rendimento financeiro do intercâmbio comercial do carvão foi calculado com base em R$ 6,00 (seis Reais) por saca. 4.2. Avaliação do desempenho produtivo Para a avaliação do desempenho produtivo dos fornos, os aspectos colocados por Valente (1986) foram levados em conta, os quais indicam que: forma, dimensões, umidade, densidade, homogeneidade e teor de carbono fixo são as características desejáveis da madeira para carvoejamento, para se sejam obtidos bons rendimentos em carvão vegetal. Dentre os índices que caracterizam a qualidade da madeira, destaca-se a densidade básica, por estar intimamente relacionada com as demais propriedades (FERREIRA, 1979). Além da densidade, a constituição química é outra importante característica, com influência direta na produção e qualidade do carvão vegetal (COLLET, 1955). A comparação do desempenho produtivo dos fornos (alternativo e tradicional) foi realizada com base na Análise Imediata, tendo sido avaliados o teor de carbono fixo, o teor de voláteis e teor de cinzas em Termobalança Gravimétrica (TGA), conforme a norma ASTM 1762. Assim também foi estimado o poder calorífico superior por meio do calorímetro. Tabela 6. Indicadores do desempenho produtivo. Característica Análise imediata Poder Calorífico Superior. Indicador ASTM1762 DIN 51900. 22 .

(41) 4.3. Avaliação do desempenho ambiental Os aspectos relacionados ao impacto ambiental do processo de carvoejamento são importantes no momento da justificativa da implantação de uma nova tencologia de produção em detrimento de outra. Dentre as várias técnicas de avaliação do desempenho ambiental, escolheu-se a Análise de Ciclo de Vida. A avaliação do desempenho ambiental, tanto do forno tradicional como do alternativo, realizou-se através da norma ABNT NBR ISO 14040 (2009): Análise de Ciclo de Vida, durante o segundo semestre do ano 2012, na propriedade do agricultor em que o forno alternativo foi construído. Os modelos de avaliação dos impactos do ciclo de vida escolhidos foram o CML 2000, com base no ano de 1995, e o Ecoindicator, com base no ano de 1999. Foi utilizado o software Simapro7, versão para estudante, para realizar os cálculos correspondentes a cada modelo. 4.3.1. Metodologia de avaliação dos impactos do ciclo de vida (AICV) A AICV associa os resultados do levantamento de dados, ou seja, do Inventário do Ciclo de Vida, às categorias de impacto do ciclo de vida (indicador de categoria), calculando o resultado desse indicador. O conjunto dos resultados dos indicadores fornece informações sobre as questões ambientais associadas às entradas e saídas do sistema de produto, conforme NBR ISO 14040 (ABNT, 2009). Os elementos de AICV, ainda segundo a NBR ISO 14040 (ABNT, 2009), são divididos em elementos obrigatórios e elementos opcionais. Os elementos obrigatórios, na ordem em que devem ocorrer são: seleção de categorias de impacto; indicadores de categoria e modelos de caracterização; classificação (atribuição dos resultados de ICV); caracterização (cálculo dos resultados do indicador de categoria). Os elementos obrigatórios são utilizados para a geração do perfil ambiental. Os elementos opcionais, na ordem em que devem ocorrer são: normalização; agregação, ponderação e análise de qualidade de dados.. 23 .

(42) Figura 4. Elementos da Avaliação de Impactos do Ciclo de Vida de acordo com a NBR ISO 14040 (2009).. 4.3.2. Modelo de avaliação de impacto do ciclo de vida Na avaliação dos impactos do ciclo de vida foram utilizados dois modelos. Primeiramente buscou-se analisar sob uma abordagem de midpoint, em que foi pressuposta uma menor subjetividade na análise dos impactos. Neste cenário, foi utilizado o modelo CML 2000 com base no ano 1995. A justificativa para o uso dessa ferramenta é baseada em sua aplicabilidade para categorias de impacto, seguindo fielmente os preceitos da ISO associada a estudos de ACV. O segundo modelo utilizado foi o Eco-indicator 99 endpoint H/H. A justificativa para o uso dessa ferramenta é baseada no fato deste ser voltado aos danos causado por produtos ou processos, e não a diversas categorias de impacto.. 24 .

(43) As categorias de impacto utilizadas no método CML 2000 encontram-se na tabela abaixo: Tabela 7. Categorias de impacto utilizadas no método CML 2000. Categoria de impacto Esgotamento abiótico Acidificação Eutrofização Aquecimento Global Diminuição da camada de ozônio Toxicidade humana Eco toxicidade água doce Eco toxicidade água marinha Eco toxicidade terrestre Oxidação fotoquímica. Unidade kg Sb equivalente Kg So2 equivalente Kg PO4 equivalente Kg CO2 equivalente kg CFC 11 equivalente kg 1,4 DB equivalente kg 1,4 DB equivalente kg 1,4 DB equivalente kg 1,4 DB equivalente kg C2H4. As categorias de impacto utilizadas no método Eco-Indicator 99 encontram-se na tabela 13: Tabela 8. Categorias de impacto utilizadas no método Eco-Indicator 99. Categorias de impacto Carcinogênicos Resp. Orgânicos Resp. Inorgânicos (fuligem) Mudanças Climáticas Radiação Camada de Ozônio Eco Toxicidade Acidificação Eutrofização Uso da terra Minerais Combustíveis fósseis. Unidade Daly Daly Daly Daly Daly Daly PAF*m2yr PAF*m2yr PAF*m2yr MJ surplus MJ surplus. 25 .

(44) 5. O forno proposto como alternativo 5.1. Características do forno alternativo O forno proposto como alternativo está baseado no forno piloto de combustão externa UFLA, no município de Lavras, em Minas Gerais. No forno proposto como alternativo (figura 5), foram realizadas modificações nas seguintes unidades: isolante; de carvoejamento (caçamba); chaminé; e de combustão (queimador), além de incorporar uma moega (tamizador) e uma base de concreto como suporte para toda a estrutura. Figura 5. Componentes do forno alternativo. 26 .

(45) Figura 6. Visão Isométrica do forno alternativo.. A unidade de carvoejamento (figura 7) é composta por uma caçamba metálica com capacidade para aproximadamente 1m³st de lenha, com tampa metálica em formato de cone truncado, contendo dimensões internas aproximadas de 1m x 1m x 1m. A caçamba metálica está sustentada em dois eixos de metal com quatro rodas de bolacha de aço, diâmetro 25 cm. Utilizou-se na sua confecção chapa metálica do tipo SAE 1024 de 1 ¼” e de 1” de espessura. Figura 7. Unidade de carvoejamento.. 27 .

(46) A unidade isolante é uma estrutura confeccionada em alvenaria, com espessura de 32cm, com parede dupla de tijolos (figura 8) de concreto, sendo uma delas recheada com argila e revestida na parte interna com tijolo refratário. Durante sua confecção, procurou-se deixar uma folga de 7cm em relação à dimensão externa da unidade de carvoejamento. A unidade isolante apresenta 2,34m de altura, e nela foi inserida a unidade de carvoejamento. Figura 8. Detalhe da unidade isolante. A estrutura de alvenaria dispõe de uma porta metálica, revestida de lã de rocha para isolamento térmico. Figura 9. Visão lateral direita do forno alternativo. A câmara de combustão externa encontra-se inclusa na base de concreto (figura 9) por debaixo da unidade isolante e é conectada com ela por meio de um conduto de 225cm2 de superfície, situado a 25cm de. 28 .

(47) profundidade. Contém ainda uma subunidade de arejamento por debaixo de si, conectada por seis entradas transversais de 25 cm2. Todo o sistema foi operado, dispondo de uma porta metálica, comunicando-se diretamente com a base do forno. A comunicação foi feita por meio de uma entrada de gases quentes. Foi construída uma chaminé, de tiragem central, com seção interna de 40 cm x 19 cm para a saída dos gases. 5.2. Funcionamento do forno alternativo Em razão de o forno alternativo apresentar a câmara de combustão externa, pressupõe-se que o agricultor se mantenha perto durante o processo completo, colocando lenha na câmara, pelo menos a cada duas horas, para manter e incrementar a temperatura do forno, num processo que pode durar até quarenta horas. Ainda é preciso ter argila e água para selar as partes móveis da caçamba e a interface entre a porta metálica e a unidade isolante para cada processo de carvoejamento. Para o uso do forno foram consideradas as seguintes etapas: estocagem da lenha na base do forno (figura 10, na posição A); operação de carregamento da lenha na unidade de carvoejamento; selamento da unidade de carvoejamento; colocação da unidade de carvoejamento na unidade isolante; fechamento e selamento da porta (figura 10, na posição B); processo de carvoejamento (figura 10, na posição B e D); processo de descarregamento e ensacamento do carvão (figura 10, na posição C). Figura 10. Funcionamento do Forno Alternativo. B . A . D . C 29 . .

(48) O processo completo de carvoejamento dura aproximadamente 38 horas, considerando-se uma hora para o carregamento da unidade isolante, trinta minutos na etapa de fechamento e selamento do forno, trinta e seis horas para o processo e duas horas para o descarregamento e ensacamento do carvão vegetal. O processo de carvoejamento inicia-se com temperatura ambiente, completando-se o processo em 36 horas aproximadamente, passando pelas fases de “ressecamento da lenha” (quando o forno atinge 100ºC), saída de seus gases voláteis (a 280º C) e, como última etapa, ocorrendo a transformação da lenha em carvão (com temperaturas que podem chegar a 300ºC). O esfriamento, por sua vez, dá-se em aproximadamente 12 horas até atingir a temperatura ambiente.. 30 .

(49) 6. Resultados 6.1. As características da produção de carvão Os produtores têm dominado a técnica do forno de tijolos, em forma de iglus, os rabos quentes, há muitos anos. A produção de carvão é realizada através deles, em que, para a construção do forno, são necessários aproximadamente mil tijolos para que se obtenha uma produção de oitenta a cem sacos de aproximadamente 7 kg. A produção tradicional do carvão vegetal, para que se entenda a atividade, possui uma sequência de estágios bastante complexa. Inicialmente, detêm esses produtores um conhecimento vasto sobre a floresta e os recursos, que os possibilita eleger o tipo de madeira que oferece maior poder de queima ou “caloria”, palavra usada pelos próprios produtores para referir-se ao poder calorífico superior. Esses fornos ficam localizados em pontos de difícil acesso, geralmente nas partes mais altas dos morros, onde não raramente se caminha um quilômetro ou mais pela mata adentro para chegar a eles. O processo requer, inicialmente, o enchimento completo do forno, com lenha, úmida ou não, e de diferentes espécies e diâmetros, o que pode demorar até 12 horas, considerando-se o transporte da lenha da roça até a boca do forno, morro acima muitas vezes. Outra hora é necessária para construir o fechamento da boca do forno, também feita de tijolo e barro, contendo um pequeno orifício usado para acender o fogo. Cumpridas essas etapas, o produtor deve deitar-se no chão e, com a ajuda de um pedaço de pau, enfiar uma esponja em chamas para dentro do forno. O fogo nos fornos tradicionais atinge uma temperatura de 300º C, levando até três dias para “dar o ponto”, e outros oito para esfriar o carvão, contando-se que, em condições climáticas desfavoráveis, esse período aumenta relativamente. Todo o processo é constantemente monitorado pelo agricultor, controlando cor e cheiro da fumaça durante intervalos de duas horas, para que o ponto do carvão não seja perdido. Passada uma semana nesse processo, são despendidas aproximadamente seis a oito horas para o completo descarregamento e transporte do carvão até a sede do agricultor. Esse é, sem dúvida, um trabalho penoso e insalubre. A propensão dos produtores a doenças respiratórias é alta, pela aspiração de partículas finas em suspensão no ar no momento do descarregamento do forno, assim como são frequentes os problemas na coluna e articulações em virtude do peso da lenha e dos sacos de carvão transportados, sem falar na saúde das mãos e da própria pele, sempre expostas a picadas dos. 31 .

(50) insetos presentes na lenha, e nas queimaduras de 2º e 3º graus, pela alta temperatura do carvão e eventual fogo dentro dos fornos rabo quente. 6.2. A capacidade produtiva instalada e as características técnicas do carvão na comunidade Os dados recolhidos durante seis meses no forno de rabo quente piloto mostraram que, em média, se obtêm 117 sacas de carvão por batelada com uma massa média de 7,69 kg por saca e um volume aproximado de 0,052 mdc por saca. Dessa maneira, estabeleceu-se o rendimento volumétrico estéreo médio de 50%.. Densidade Aparente Kg/mdc 8 3. 147. Rend. Massa kg/kg 0,01 0,003. 0,09. Rend. Volume m3st/mdc 0,03 0,01. 0,50. Carvão por Saca kg/saca 0,44 0,16. 7,69. Sacas Um. 8 3. 117. 92 33. 903. Kg. Saída mdc 0,43 0,15. 6,13. Kg 389 139. 9.540. m3st 0,50 0,18. 12,33. Desvio Padrão Intervalo confiança. Média. Unidade. Ingresso. Tabela 9. Rendimento físico do forno piloto de acompanhamento. Estima-se que, na comunidade, existam 32 fornos, instalados e funcionando com uma produção média de 13,5 fornadas /ano por forno.. 32 .

(51) Figura 11. Forno de rabo-quente.. Os resultados do acompanhamento do forno piloto foram utilizados para o cálculo da capacidade total instalada. Em sequência, foi utilizada a relação de rendimento volumétrico estéreo de 0,5, densidade aparente 0,147 t/mdc e massa de 7,69 kg por saca de cimento de carvão, obtendo-se: Tabela 10. Resultado da medição dos fornos. Média. Desvio Padrão. Intervalo de Confiança. Volume total de lenha (m3st). 14,44. 3,26. 1,17. Volume de carvão esperado (mdc). 7,22. 1,63. 0,58. Massa carvão esperado (Kg). 1.063. 240. 85. 138. 31. 11. Sacas esperadas. A média de capacidade em metros estéreis de um forno de carvão na comunidade é de 14,4 m3st. Cada forno rende em média 72,5 quilos por metro estéreo. Em 2011, nos estabelecimentos agrícolas, por produtor, produziram-se em média 13,5 fornadas por forno utilizado; e o tempo médio total de uma fornada foi de 18 dias. Assim, foi possível calcular o requerimento de lenha, o volume e a massa de carvão esperado por mês e por ano para cada forno e para a comunidade como se apresenta na tabela 11.. 33 .