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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.106.2022.tde-19122022-205835
Document
Author
Full name
Mônica Joelma do Nascimento Anater
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Coelho, Suani Teixeira (President)
Barros, Virginia Parente de
Hocevar, Luciano Sergio
Júnior, Ananias Francisco Dias
Labate, Carlos Alberto
Nogueira, Alex Rodrigues
Title in Portuguese
Desempenho ambiental e energético da produção de carvão vegetal para uso doméstico no Brasil
Keywords in Portuguese
Avaliação de Ciclo de Vida
Carvão vegetal
Qualidade
Uso de terras degradadas
Uso industrial
Uso residencial
Abstract in Portuguese
O Brasil é o maior produtor mundial de carvão vegetal, utilizado majoritariamente no setor industrial e residencial. No setor industrial, é o único país que utiliza o carvão vegetal em larga escala para produção de ferro-gusa e aço. No setor residencial, seu uso está relacionado a particularidades de cada região. Historicamente, a produção de carvão vegetal esteve associada ao desmatamento ilegal de florestas nativas, condições degradantes de trabalho e de vida dos trabalhadores, uso de fornos de baixo rendimento e pelo baixo nível de inovações tecnológicas do setor. Entretanto, nos últimos anos, há evidências de modificação deste cenário, com preferência por matéria-prima de origem plantada, fornos com rendimentos superiores e melhores condições de trabalho. Porém, sabe-se que parte significativa da produção ainda é feita de forma tradicional, principalmente por pequenos produtores, que em geral, não possuem acesso às condições para melhoria do sistema produtivo. Esses fatores contribuem para a produção do carvão vegetal de baixa qualidade, que é em geral direcionado ao uso residencial. Diante deste contexto, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho energético e ambiental da produção de carvão vegetal dedicado ao setor residencial brasileiro. A partir do levantamento de dados secundários e aplicação da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), foram verificados os principais impactos da produção de carvão vegetal em duas diferentes rotas: Rota 1 que realiza produção de carvão vegetal a partir de madeira de desmatamento ilegal e forno do tipo rabo-quente e, Rota 2 que produz o carvão vegetal a partir de plantações florestais em áreas degradadas com uso de forno com fornalha, que permite a queima prévia dos gases oriundos do processo de carbonização. A Rota 1 é típica de sistemas ilegais e/ou expansão de terras com pastagem para criação animal, principalmente na Amazônia Legal. A Rota 2 é apontada como uma das alternativas promissoras no cenário atual, pois possibilita a recuperação de áreas degradadas para a produção de florestas plantadas. Como principais resultados, foi verificado que, devido à falta de rastreabilidade do setor, não é possível garantir a origem florestal da lenha utilizada para a produção de carvão vegetal. Além disso, verifica-se que o uso do biocombustível está relacionado a especificidades de cada região brasileira, onde estudos expõem que, em geral, o combustível possui baixa qualidade para uso residencial. Por fim, no estudo de ACV, foi verificado que a produção de carvão vegetal na Rota 2 (aperfeiçoada) teve melhor desempenho em todas as categorias de impacto analisadas (mudanças climáticas, acidificação, eutrofização, toxicidade humana, ecotoxicidade terrestre e oxidação fotoquímica), como esperado. A partir desses resultados, foi possível concluir que o aproveitamento de terras degradadas para plantações florestais, é uma estratégia viável ambiental e economicamente, por proporcionar o suprimento da demanda por lenha ao passo que diminui a pressão sob florestas nativas. Fomentar políticas públicas, garantir a fiscalização e investir na cadeia produtiva deste setor são ações que podem colaborar com as Contribuições Nacionais Determinadas firmadas pelo governo brasileiro no âmbito do Acordo de Paris.
Title in English
Environmental and energy performance of charcoal production for domestic use in Brazil
Keywords in English
Charcoal
Degraded land use
Industrial use
Life Cycle Analysis
Quality
Residential use
Abstract in English
Brazil is the world's largest producer of charcoal, used mainly in the industrial and residential sectors. In the industrial sector, it is the only country that uses charcoal on a large scale to produce pig iron and steel. In the residential sector, its use is related to the particularities of each region. Historically, charcoal production has been associated with illegal deforestation of native forests, degrading working, and living conditions of the workers, use of low yield kilns and a low level of technological innovations in the sector. However, in recent years, there is evidence that this scenario has changed, with a preference for raw material of planted origin, kilns with higher yields and better working conditions. However, it is known that a significant part of the production is still made in a traditional way, especially by small producers, who generally do not have access to conditions to improve the production system. These factors contribute to the production of low-quality charcoal, which is generally intended for households use. In this context, the objective of this research was to evaluate the energy and environmental performance of charcoal production dedicated to residential sector. Based on secondary data collection and the application of the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, the main impacts of charcoal production were verified in two different routes: Route 1, which produces charcoal from illegally deforested wood, and a hot-tail kiln, and Route 2, which produces charcoal from forest plantations in degraded areas, using a furnace, which allows the previous burning of the gases from the carbonization process. Route 1 is typical of illegal systems and/or expansion of land with pasture for animal breeding, mainly in the Legal Amazon. Route 2 is pointed out by specialists as one of the promising alternatives in the current scenario, because it allows the recovery of degraded areas to produce planted forests. As main results, it was verified that, due to the lack of traceability of the sector, it is not possible to guarantee the forest origin of the firewood used for charcoal production. In addition, it was verified that the use of biofuel is related to the specificities of each Brazilian region, where studies expose that, in general, the fuel has low quality for residential use. Finally, in the LCA study, it was verified that charcoal production on Route 2 (improved) performed better in all impact categories analyzed (climate change, acidification, eutrophication, human toxicity, terrestrial ecotoxicity, and photochemical oxidation). From these results, it was possible to elucidate that the use of degraded land for forest plantations is an environmentally and economically viable strategy since it provides the supply of firewood demand while decreasing the pressure on native forests. Promoting public policies, guaranteeing inspection, and investing in the productive chain of this sector can collaborate with the Nationally Determined Contributions signed by the Brazilian government under the Paris Agreement.
 
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Publishing Date
2023-01-23
 
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