Carline Andréa Welter

Cellulose nanocrystals (CNC) receive great attention for their physical and optical properties, high surface area, high tensile strength, rigidity (Young’s modulus up to 140 GPa), and ease of surface modification. However, controlling the properties of CNC is still challenging, given the wide variety of pulp sources and the complexity of finding suitable processing conditions. In the present study, acid hydrolysis efficiently isolated CNC from wood Acacia mearnsii brown kraft pulp (AMKP). Initially, the AMKP was delignified by the treatment with acidified sodium chlorite. The Acacia mearnsii kraft pulp obtained was then subjected to acid hydrolysis with sulfuric acid at concentrations of 50 to 58% 45 °C for 60 min. The hydrolysate was sonicated in an ultrasonic processor for 30 min. The chemical composition was determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), crystallinity by X-ray diffraction (XRD), zeta potential by Zetasizer ZS equipment, thermal stability by thermogravimetric analysis (TGA), and morphology by transmission electron microscopy (TEM) to verify the effect of acid concentration on the yield and properties of CNC. The optimization of the isolation process demonstrated that the maximum yield of 41.95% can be obtained when AMWP was hydrolyzed with sulfuric acid at a concentration of 54%. It was possible to isolate CNC with a crystallinity index between 71.66% and 81.76%, with the onset of thermal degradation at 240 °C; zeta potential of −47.87 to 57.23 mV; and rod-like morphology, with lengths and widths between 181.70 nm and 260.24 nm and 10.36 nm and 11.06 nm, respectively. Sulfuric acid concentration significantly affected the yield of acid hydrolysis, allowing the isolation of CNC with variable dimensions, high thermal stability, high crystallinity index, and great colloidal stability in aqueous medium.

A madeira de Paulownia tomentosa Steud. tem potencial para o desenvolvimento de produtos com alto valor agregado. A madeira é leve e macia, com excelentes propriedades de usinagem e acabamento, e por isso é usada para fabricação de materiais compósitos, chapas de madeira, móveis, papel e instrumentos musicais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar as características físicas e químicas da madeira de P. tomentosa, a fim de recomendar seu uso para a obtenção e geração de bioprodutos. Cinco árvores, com treze anos de idade foram abatidas para retirada de discos em diferentes alturas, os quais foram processados em cunhas e serragem. Para a determinação da densidade básica, foi empregada a metodologia descrita na norma NBR 11941. Os teores de extrativos totais, ligninas e holocelulose foram determinados segundo as normas da Technical Association of the Pulp and Paper industry – TAPPI. Análises de espectrometria no infravermelho, de química imediata (materiais voláteis, carbono fixo e cinzas) e termogravimétrica da madeira também foram realizadas. Os resultados obtidos para a madeira de P. tomentosa foram: densidade básica de 0,269 g/cm³, 17,3% de extrativos totais, 17,1% da lignina Klason, 1,15 de relação S/G e teores de holocelulose de 67,7%. A análise química imediata da madeira resultou em 86,5% de materiais voláteis, 12,9% de carbono fixo e 0,6 % de cinzas. A baixa densidade básica da madeira de P. tomentosa, bem como o baixo teor de lignina e de carbono fixo da madeira são características desfavoráveis do ponto de vista energético. Por outro lado, devido ao alto teor de holocelulose e baixo teor de lignina, a madeira de P. tomentosa se mostra promissora para a produção de bioprodutos de base celulósica, como a nanocelulose.

Paulownia tomentosa wood has chemical properties that satisfy the requirements for good raw material to obtain cellulose-based products, such as nanocellulose. Cellulose nanocrystals (CNC) are derived from naturally occurring cellulosic fibers, constituted of cellulose chains with an organizational setting that results in rigid rod-shaped crystals. This study assessed the wood wastes from Paulownia tomentosa Steud. as raw material for producing cellulose nanocrystals (CNC) using alkaline and delignification treatments, followed by a hydrolysis process with sulfuric acid at the 52% and 58% concentrations. The isolation of CNC from Paulownia tomentosa wood wastes was confirmed through different spectroscopic analyses.

RESUMO A importância do emprego de fontes alternativas de energia, que sejam renováveis e provoquem menores danos ao meio ambiente, como menor poluição atmosférica e estabilidade do ciclo do carbono, traz em destaque a biomassa florestal. Nesse contexto, avaliou-se a produção de briquetes, produzidos a partir de resíduos florestais encontrados nas diversas fases de produção das fábricas de celulose, os quais foram analisados quimicamente, bem como suas propriedades físicas e mecânicas. Foram realizados dez tratamentos a partir de quatro classes de resíduos amostrados, utilizando delineamento estatístico inteiramente casualizado (DIC), com 10 repetições por tratamento. Para a análise estatística, realizou-se teste Tukey de comparação de médias e análise de componentes principais para explicar a estrutura da variância. Os tratamentos 4 e 10 apresentaram maior poder calorífico devido ao seu maior percentual de lignina, bem como obtiveram os melhores resultados de densidade energética. Quanto a densidade e a resistência mecânica, os valores encontrados foram adequados e condizentes aos citados na literatura, sendo que a última variável não diferiu estatisticamente entre os tratamentos. A análise dos componentes principais foi adequada, sendo os teores de extrativos, umidade, lignina, e a densidade energética as variáveis mais importantes na análise, com os mais elevados coeficientes da componente principal 1, a qual representa 70,9% da variância total explicada. O tratamento 4, contendo apenas casca de Pinus taeda, se destacou pelas suas melhores características para energia.

APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS FLORESTAIS COMO ALTERNATIVA AO CONSUMO DE LENHA NA FUMICULTURA DO SUL DO BRASIL   CARLINE ANDRÉA WELTER¹, JORGE ANTONIO DE FARIAS², LUANA DESSBESELL³ RAFAEL DA SILVA RECH⁴, FÁBIO EDUARDO ROESCH^{5   1} Doutoranda do PPG em Engenharia Florestal – UFSM, Av. Roraima nº 1000, prédio 44B, bairro Camobi, CEP 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil. carlinewelter@gmail.com ²  Professor do Departamento de Ciências Florestais – UFSM, Av. Roraima nº 1000, prédio 44B, bairro Camobi, CEP 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil. fariasufsm@gmail.com ³ PhD Forest Sciences, Natural Resources Management Department- Lakehead University (LU), 955 Oliver Road, Postal Code: P7B 5E1, Thunder Bay, Ontario, Canada. luana.dessbesell@gmail.com ⁴ Engenheiro Florestal – UFSM, Av. Roraima nº 1000, prédio 44B, bairro Camobi, CEP 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil. raafael.rech@hotmail.com ⁵ Japan Tobacco International. Centro de Desenvolvimento Agronômico, Extensão e Treinamento (Adet), Estrada Cerro Alegre Baixo s/n, CEP 96860-000, Santa Cruz do Sul, RS, Brasil. Fabio.Roesch@jti.com   RESUMO: Os objetivos do trabalho foram: caracterizar a fumicultura na região sul do Brasil; verificar o consumo de biomassa na cura do tabaco; verificar a disponibilidade de resíduos do processamento mecânico da madeira como alternativa de fornecimento de biomassa para fins energéticos. O tabaco, mesmo ocupando 18% da área das propriedades, foi responsável por, em média, 53% da renda do produtor na safra 2017/2018. Observou-se um consumo maior de lenha em comparação à serragem, para cada kg de tabaco curado, 2,75 e 2,69 kg, respectivamente. Com relação à disponibilidade de resíduos florestais, foi demonstrado que existe um volume significativo para aproveitamento energético, e ainda ocioso, principalmente os oriundos do processamento de madeira. O uso da serragem em substituição à lenha foi tecnicamente viável e elevaria o nível de comprometimento do setor com a sustentabilidade da atividade fumageira. Palavras-chave: tabaco, energia de biomassa, agricultura familiar FOREST RESIDUES ENERGY USE AS AN ALTERNATIVE TO FIREWOOD IN TOBACCO FARMING OF SOUTHERN BRAZIL ABSTRACT: The objective was to characterize the tobacco culture in the southern states of Brazil also analyze the consumption of biomass in tobacco curing, and access availability of mechanical processing wood residues as an alternative supply of biomass for energy purposes. Tobacco, despite occupying only 18% of the properties area, it accounted for an average 53% of the farmers income in 2017/2018 crop. There was also a higher consumption of firewood compared to sawdust for each kg of cured tobacco, 2.75 and 2.69 kg, respectively. Regarding the forest residues availability, there is a significant amount of forest residues for energy recovery level that still idle, especially those from the wood processing. The sawdust usage to replace firewood was technically practicable and would raise the level of commitment of tobacco sector bringing more sustainability to this activity. Keywords: tobacco, biomass energy, family farming

The tobacco production requires annually a large volume of firewood used in the cure process of tobacco leaves, representing up to 10% of its production cost. An alternative is the use of agroindustry residues, such as sawdust or pellets. The objective of this study was to analyze the consumption and to characterize forestry biomass used in the tobacco cure process in farmers from Candelária, Southern Brazil, aiming the culture energetic efficiency. Forestry biomass consumption, residues formation after combustion and biomass quality were verified. In terms of available energy, the consumption for each kilogram of dry tobacco was 77.23 MJ for firewood, 61.40 MJ for sawdust and 37.51 MJ for pellets. Pellets presented the best physicochemical characteristics for use as energy, as well as the lowest consumption and the lowest organic fraction present in combustion residues.

Economic and environmental aspects of residues energetic use in Brazil are extremelly important. In one hand, the country is today a recognized bioenergy producer in a global scenario; on the other, it is still struggling to provide a reliable renewable energy supply to rural communities. Local demand could be supplied through small investments using local forest mill residues as feedstock to produce value-add bio-based energy fuels. Therefore, this work aims at evaluating wood pellets production as an alternative source for supplying regional heat demand for drying grains and tobacco in the Rio Pardo Watershed (RPW), Brazil. It presents techno-economic analysis and risk assessment for a pellet plant supplied by sawmill residues available at the RPW. The results showed the economic feasibility of pellets production in the RPW. The pellets can be a clean, renewable alternative energy source to firewood for supplying farms demand for drying grains and tobacco.

O trabalho teve como objetivo geral avaliar a demanda de madeira para as serrarias no Vale do Rio Pardo e, ainda, analisar a viabilidade financeira de implantar uma base florestal que supra a capacidade ociosa de processamento dessa região. O estudo foi desenvolvido na área central do Rio Grande do Sul, abrangendo 13 municípios que compõem a Bacia Hidrográfica do Rio Pardo. Para a obtenção dos dados foram realizadas entrevistas semiestruturadas com proprietários de serrarias da região. Essas foram avaliadas quanto ao seu consumo e capacidade instalada, que, respectivamente, foram de 7.005 m³.mês-1 e 12.330 m³.mês-1, apresentando uma capacidade ociosa na ordem de 63.900 m³.ano-1. O abastecimento de 30.336 m³.ano-1 ocorre através de fornecedores de fora da região. Com isso, verificou-se a necessidade de 1.836 ha para suprir a demanda anual destas serrarias. A substituição da importação de matéria-prima e o incremento da capacidade ociosa seriam responsáveis por gerar 55 empregos nas atividades de produção florestal e 471 empregos na indústria. Conforme análise financeira pelo Método de Monte Carlo, a receita anual gerada pelo empreendimento seria na ordem de R$ 1.756.347,00, correspondente a uma área de colheita estimada em 122,40 ha, distribuída nos municípios da região.