Variabilidade radial das propriedades anatômicas e químicas de espécies de bambus para biocarvões

Abstract

O bambu é destacado por suas características de rápido crescimento, alta produtividade e capacidade de sequestro de carbono, tornando-se uma alternativa promissora para diversificar a matriz energética e contribuir para a mitigação das mudanças climáticas. O primeiro capítulo investiga as variações anatômicas e químicas ao longo da parede do colmo de quatro espécies de bambu: Guadua chacoensis, Dendrocalamus strictus, Bambusa nutans e Dendrocalamus asper. Foram analisadas as dimensões anatômicas, a composição química e a densidade básica das espécies. As espécies apresentaram padrões semelhantes de distribuição dos elementos anatômicos, com variações significativas entre as posições radiais do colmo. A periferia do colmo mostrou maior proporção de fibras, enquanto o interior apresentou maior quantidade de células de parênquima. Os teores de lignina foram maiores na periferia, exceto para Dendrocalamus asper. Os teores de carboidratos foram mais elevados no centro do colmo. A análise de componentes principais (PCA) identificou que a densidade básica e a composição química são fatores determinantes na diferenciação entre as espécies. O segundo capítulo avalia o potencial das espécies de bambu para a produção de biocarvão, considerando suas propriedades químicas e físicas após a pirólise. Os biocarvões foram produzidos em forno mufla, e suas propriedades foram analisadas. Bambusa nutans e Dendrocalamus strictus destacaram-se pelo alto teor de carbono e baixo teor de cinzas, indicando eficiência energética elevada. O biocarvão de Guadua chacoensis apresentou o maior poder calorífico superior, enquanto Dendrocalamus asper teve o menor desempenho devido ao alto teor de cinzas. A análise termogravimétrica e de difração de raios X revelou a estabilidade térmica e a composição cristalina dos biocarvões. A dissertação conclui que as espécies Bambusa nutans e Dendrocalamus strictus são as mais promissoras para aplicações energéticas, devido às suas propriedades químicas e físicas favoráveis. O estudo contribuiu para a valorização do bambu como matéria-prima sustentável, fornecendo entendimentos valiosos sobre suas propriedades e potencial para produção de bioenergia. Palavras-chave: Bioenergia; Densidade básica; Dendrocalamus strictus; Bambusa nutans; Guadua chacoensisBamboo stands out for its fast growth, high productivity and carbon sequestration capacity, making it a promising alternative to diversify the energy matrix and contribute to the mitigation of climate change. The first chapter investigates the anatomical and chemical variations along the culm wall of four bamboo species: Guadua chacoensis, Dendrocalamus strictus, Bambusa nutans and Dendrocalamus asper. The anatomical dimensions, chemical composition and basic density of the species were analyzed. The species presented similar patterns of distribution of anatomical elements, with significant variations between the radial positions of the culm. The periphery of the culm showed a higher proportion of fibers, while the interior presented a greater amount of parenchyma cells. Lignin contents were higher at the periphery, except for Dendrocalamus asper. Carbohydrate contents were higher in the center of the culm. Principal component analysis (PCA) identified that basic density and chemical composition are determining factors in the differentiation between species. The second chapter evaluates the potential of bamboo species for biochar production, considering their chemical and physical properties after pyrolysis. The biochars were produced in a muffle furnace, and their properties were analyzed. Bambusa nutans and Dendrocalamus strictus stood out for their high carbon content and low ash content, indicating high energy efficiency. The biochar from Guadua chacoensis presented the highest superior calorific value, while Dendrocalamus asper had the lowest performance due to its high ash content. Thermogravimetric and X-ray diffraction analysis revealed the thermal stability and crystalline composition of the biochars. The dissertation concludes that the species Bambusa nutans and Dendrocalamus strictus are the most promising for energy applications, due to their favorable chemical and physical properties. The study contributed to the valorization of bamboo as a sustainable raw material, providing valuable insights into its properties and potential for bioenergy production. Keywords: Bioenergy; Basic density; Dendrocalamus strictus; Bambusa nutans; Guadua chacoensis