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Title: Biomassa agroflorestal residual: quantificação e caracterização para fins energéticos
Authors: Enes, Teresa Raquel Duarte
Advisor: Lousada, José Luís Penetra
Aranha, José Tadeu Marques
Fonseca, Teresa de Jesus Fidalgo
Keywords: Energia
Resíduos agrícolas
Issue Date: 18-May-2020
Abstract: A biomassa vegetal residual (ex. restos de podas agrícolas, pontas e ramos sobrantes de exploração florestal) representa, atualmente, um problema em Portugal. Por um lado, não existe destino a dar a estes resíduos, por outro a sua acumulação em terrenos rurais constitui um risco permanente de incêndio rural. Devido à dependência de Portugal em combustíveis fósseis e à grande disponibilidade de biomassa vegetal no país, é essencial promover a utilização destes resíduos. A biomassa vegetal é considerada um resíduo quando não tem qualquer aproveitamento. No entanto, se for transformada em matéria-prima para uma outra atividade, passa a ser um subproduto da atividade agroflorestal. A caracterização, quantificação e georreferenciação dos locais de maior acumulação de biomassa será uma mais-valia, tanto a nível ecológico, como a nível económico, uma vez que esta biomassa pode ser utilizada para fins energéticos. Acresce, ainda, que a crescente procura de biomassa vegetal para produção de energia, esperada para os próximos anos em Portugal, faz com que se intensifique o interesse e as preocupações relativamente à sua disponibilidade e caraterização. Os objetivos gerais propostos no presente trabalho vão ao encontro das carências mencionadas e respeitam à quantificação e caracterização termoquímica de biomassa tanto de espécies arbustivas em áreas ardidas, como de resíduos agrícolas e florestais. Tendo ainda em consideração a existência de uma lacuna no conhecimento de gestão da regeneração natural de pinheiro-bravo é também aqui apresentada uma nova abordagem de apoio à gestão, assente na trajetória de densidade máxima atingível nos estágios iniciais de desenvolvimento da espécie de pinheiro-bravo. O modelo proposto fornece suporte com base ecológica para definir diretrizes de silvicultura para a gestão do pinheiro-bravo, podendo ser uma ferramenta da gestão do crescimento desta espécie em áreas ardidas e, intrinsecamente de quantidades de biomassa produzida. Para a concretização dos objetivos foram selecionadas parcelas de estudo instaladas, maioritariamente, no Norte de Portugal, contando ainda com dados recolhidos na zona Centro. A quantificação da biomassa dos matos foi feita através do recurso a equações alométricas, apresentando-se ainda novos modelos de quantificação. Os estudos desenvolvidos permitem concluir que nas áreas de estudo, a quantidade de biomassa estimada disponível poderá suprir as necessidades da população. As análises termoquímicas consistiram, essencialmente, na avaliação do Poder Calorífico Superior, na quantificação de Macromoléculas, nomeadamente extrativos, lenhina e holocelulose e, por último, na análise/ avaliação dos elementos químicos existentes em cada tipo de biomassa. De um modo geral, a biomassa das espécies arbustivas, foi aquela que apresentou melhores características para fins energéticos, principalmente através de processos de combustão.
Residual vegetal biomass (eg. material from pruning, tips and branches left from thinning) is currently a problem in Portugal. On the one hand, there is no destination for this waste, on the other hand their accumulation on rural land constitutes a permanent risk of wildfire. Due to Portugal's dependence on fossil fuels and the large availability of vegetal biomass in the country, it is essential to promote the use of these wastes. Plant biomass is considered a waste when it has no use. However, if it becomes raw material for another activity, it becomes a by-product of agroforestry activity. The characterization, quantification and georeferencing of sites with the highest biomass accumulation will be an asset both at ecological and economic level, as this biomass can be used for energy purposes. In addition, the growing demand for plant biomass for energy production expected in the coming years in Portugal raises concerns about its availability and characterization. The general objectives proposed in this paper meet the deficiencies mentioned and concern the quantification and thermochemical characterization of biomass of shrub species in burnt areas, as well as agricultural and forest residues. Also taking into consideration the existence of a gap in the management knowledge of the natural regeneration of maritime pine, a new management support approach is also presented here, based on the maximum density trajectory attainable in the early stages of development of maritime pine. The proposed model provides ecologically based support for defining forestry guidelines for species management and can be a tool for managing the growth of this species in burnt areas and intrinsically the amount of biomass produced. To achieve the objectives, study plots were selected, mainly located in the North of Portugal, with some data collected in the Centre. The biomass quantification of the shrubs was made through the use of allometric equations, presenting new quantification models. The studies carried out allow us to conclude that in the study areas, the estimated amount of available biomass may meet the needs of the population. The thermochemical analyses consisted essentially in the evaluation of the Superior Calorific Power, the quantification of Macromolecules, namely extractives, lignin and holocellulose and, finally, in the analysis / evaluation of the chemical elements in each type of biomass. In general, the biomass of the shrub species showed the best characteristics for energy purposes, mainly through combustion processes.
Description: Tese de Doutoramento em Ciências Agronómicas e Florestais
URI: http://hdl.handle.net/10348/9978
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:TD - Teses de Doutoramento

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