Quality classification of black wattle trees biomass for energetic purposes

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509871436

Keywords:

Bioenergy, Energy variables, Biomass components

Abstract

One of the main difficulties in choosing forest biomass for energetic purposes is the evaluation of its quality. Thus, the objective of this research was to propose a classification of the biomass of black wattle stands based on the variables gross calorific value, energy density, ash content and biomass stock. For this purpose, commercial stands of the species were sampled in three growing regions (Cristal, Encruzilhada do Sul and Piratini) in Rio Grande do Sul, with 1 to 10 years old classified into age groups I, II, III and IV. In these stands, 670 trees were felled, their biometric and energetic variables were measured. From these locations, meteorological and edaphic variables were also collected. Cluster analysis was used to separate the predictor variables into three quality classes called low, medium and high. Discriminant analysis revealed two functions capable of classifying new observations into quality classes. The discriminant functions were able to correctly classify more than 51% of the trees based on gross calorific value, 65% based on energy density, 89% on ash content and 85% on energy stock. The biometric, energetic and meteorological variables contributed to the discrimination of the quality classes.

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Author Biographies

Sérgio Costa Junior, Universidade Federal do Paraná

Bacharel em Biomedicina (2017) pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Especialista em Microbiologia Clínica (2020) pela Universidade de Pernambuco (UPE). Mestre em Medicina Tropical (2020) pela UFPE e Doutor em Ciências Biológicas (2022) pela UFPE. Técnico da Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Tem experiência nas áreas de Análises Clínicas e bromatológicas, Microbiologia Médica, Nanotecnologia Farmacêutica e Bioninformática. Exerceu função de Analista Clínico Microbiologista em laboratórios de apoio em Medicina Laboratorial. Possui experiência em análises de biologia molecular, genética de microrganismos, Reação em Cadeira da Polimerase em Tempo Peral (qPCR) e técnicas de Sequenciamento de Nova Geração (NGS).

Dimas Agostinho da Silva, Universidade Federal do Paraná

Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (1979), mestrado em Ciências Florestais pela Universidade de São Paulo - ESALQ/USP (1987) e doutorado em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná - UFPR (2001). Foi aluno especial do curso Doutorado em Energia na Agricultura da UNESP. Atua e tem experiência na Área de Ciências Agrárias: Recursos Florestais e Engenharia Florestal, Bioenergia e Tecnologia Aplicada, Culturas Energéticas e Energia de Biomassa.

Alexandre Behling, Universidade Federal do Paraná

É professor adjunto do Departamento de Ciências Florestais da Universidade Federal do Paraná (UFPR). Atualmente, exerce o cargo de Coordenador do programa de pós-graduação em Engenharia Florestal da UFPR. Atua nas disciplinas relacionadas a experimentação florestal e análise multivariada. Suas pesquisas possuem foco nas áreas de estatística, experimentação e linguagens de programação na Engenharia Florestal, com ênfase em manejo florestal. 

Henrique Soares Koehler, Universidade Federal do Paraná

Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (1975), Mestrado em Forestry pela Michigan State University / USA (1979) e Doutorado em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (2002). Atualmente é Professor Titular da Universidade Federal do Paraná. Tem experiência na área de Recursos Florestais e Engenharia Florestal, com ênfase em Estatística Aplicada, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem, inventário florestal, programação, sistemas computacionais.

Jonathan William Trautenmüller, Universidade Federal Rural da Amazônia

Engenheiro Florestal formado pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) (2012), Mestre em Agronomia: Agricultura e Ambiente pela UFSM (2015), Doutor em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) (2019) e Pós-Doutorado pela UFPR (2019-2021), Docente na UFMT (2020-2021) no curso de Engenharia Florestal Campus Sinop, possui experiência em Inventário Florestal Nacional, implantação de experimentos florestais, quantificação e modelagem de biomassa e carbono em Floresta Estacional Decidual e Floresta Ombrófila Mista. Atualmente é bolsista BJT-FAPESPA (PPGCF-UFRA), com projeto relacionado a biomassa e carbono em florestas nativas no estado do Pará.

Athina Costa, Universidade Federal do Paraná

Estudante em Engenharia Ambiental na Universidade Federal do Paraná. Tem interesse na área de Engenharia Ambiental e Sanitária, com ênfase em poluição atmosférica e residuos sólidos. Desenvolve atividades relacionadas a educação ambiental, gestão de resíduos e poluição.

References

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D2395-14: standard test methods for specific gravity of wood and wood-based materials. Conshohocken: ASTM International, 2014. 13 p.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. ASTM D1762-84: standard test method for chemical analysis of wood charcoal. West Conshohocken: ASTM International, 2013. 2p.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. ASTM D5865-13: standard test method for gross calorific value of coal and coke. West Conshohocken: ASTM International, 2013. 19 p.

BEHLING, A. A produção de biomassa e o acúmulo de carbono em povoamentos de acácia negra em função de variáveis bioclimáticas. 2014.158p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2014.

CHAVES, A. M. B. VALE, A. T.; MELIDO, R. C. N.; ZOCH, V. P. Características energéticas da madeira e carvão vegetal de clones de Eucalyptus spp. Enciclopédia Biosfera, Goiânia, v.9, n.17, p.533-542, 2013.

COSTA JUNIOR, S.; SILVA, D. A.; BEHLING, A.; KOEHLER, H. S.; SIMON, A. A.; COSTA, A. Propriedades energéticas da biomassa de Acacia mearnsii De Wild. em diferentes idades e locais de cultivo. Scientia Forestalis, v. 49, n. 131, e3406. 2021. DOI: https://doi.org/10.18671/scifor.v49n131.04. DOI: https://doi.org/10.18671/scifor.v49n131.04

COSTA JUNIOR, S.; SILVA, D. A.; SANQUETTA, C. R.; BEHLING, A.; SIMON, A. A.; TRAUTENMULLER, J. W.; FERRAZ, F. A. Quantificação dos estoques de biomassa de Acacia mearnsii de Wild. em diferentes idades e locais de cultivo. Scientia Forestalis, Piracicaba, v.46, n.120, p.614-625, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.18671/scifor.v46n120.10. DOI: https://doi.org/10.18671/scifor.v46n120.10

ELOY, E. Produção e qualidade da biomassa de florestas energéticas no norte do Rio Grande do Sul, Brasil. 2015. 157p. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2015.

ELOY, E.; CARON, B. O.; SILVA, D. A.; SCHMIDT, D.; TREVISAN, R.; BEHLING, A.; ELLI, E. F. Influência do espaçamento nas características energéticas de espécies arbóreas em plantios de curta rotação. Revista Árvore, Viçosa, v.38, n.3, p.551-559, 2014. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-67622014000300018

MIRANDA, R. L.; MARTINS, E. M.; LOPES, K. A Potencialidade Energética da Biomassa no Brasil. Revista Desenvolvimento Socioeconômico em Debate. v.5, n.1, p.94-106, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.18616/rdsd.v5i1.4829. DOI: https://doi.org/10.18616/rdsd.v5i1.4829

MOCHIUTTI, S. Produtividade e sustentabilidade de plantações de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) no Rio Grande do Sul. 2007. 270 p. Tese (Doutorado em Ciências Florestais) - Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2007. DOI: https://doi.org/10.5380/rf.v37i2.8654

MOMOLLI, D.R.; SCHUMACHER, M.V. Sustentabilidade de povoamentos de Acacia mearnsii De Wild. em diferentes idades: uma revisão da ciclagem de nutrientes. Revista Brasileira de Gestão Ambiental e Sustentabilidade. v.6, n.12, p.263-272, 2019. DOI: https://doi.org/10.21438/rbgas.061220. DOI: https://doi.org/10.21438/rbgas.061220

NUNES, L. J. R. A utilização de biomassa como alternativa energética para a sustentabilidade e competitividade da indústria portuguesa. 2015. 240 p. Tese (Doutorado Engenharia e Gestão industrial) - Universidade da Beira Interior, Covilhâ, 2015.

PICARD, N.; SAINT-ANDRÉ, L.; HENRY, M. Manual for building tree volume and biomass allometric equations: from field measurement to prediction. Rome e Montpellier: Food and Agricultural Organization of the Unites Nations and Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, 2012. 215p.

PROTÁSIO, T. P.; BUFALINO, L.; TONOLI, G. H. D.; COUTO, A. M.; TRUGILHO, P. F.; GUIMARÃES JUNIOR, M. Relação entre o poder calorífico superior e os componentes elementares e minerais da biomassa vegetal. Pesquisa Florestal Brasileira, v.31, n.66, p.113-122, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.4336/2011.pfb.31.66.113. DOI: https://doi.org/10.4336/2011.pfb.31.66.113

SILVA, D. A.; BEHLING, A.; SANQUETTA, C. R.; RUZA, M. S.; CORTE, A. P. D.; PSCHIEDT, H.; COSTA JUNIOR, S. Potencial dendroenergético dos diferentes compartimentos de Acacia mearnsii cultivada no estado do Rio Grande do Sul. Biofix scientific journal, Curitiba, v.2, n.2, p.71-75, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.5380/biofix.v2i2.55777. DOI: https://doi.org/10.5380/biofix.v2i2.55777

TANAC, Matéria prima. Manejo responsável, focado no bem do planeta. Disponível em: https://www.tanac.com.br/materia-prima/. Acesso em 04 ago. 2021.

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Published

2023-07-13

How to Cite

Costa Junior, S., Silva, D. A. da, Behling, A., Koehler, H. S., Trautenmüller, J. W., & Costa, A. (2023). Quality classification of black wattle trees biomass for energetic purposes. Ciência Florestal, 33(2), e71436. https://doi.org/10.5902/1980509871436

Issue

Vol. 33 No. 2 (2023): Publicação Contínua

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