Estudio térmico e infrarrojo de cinco tipos de madera comercializadas en norte de santander, para su posible uso como fuente de energía Estudio térmico e infrarrojo de cinco tipos de madera comercializadas en norte de santander, para su posible uso como fuente de energía

Abstract

Antecedentes: La madera es uno de los recursos naturales más explotados por el hombre; sin embargo, su aprovechamiento conlleva a la producción de cantidades considerables de residuos, los cuales contaminan debido a su descomposición. Por ello, se han buscado posibles usos para estos residuos, dentro de los cuales, está su aprovechamiento potencial para la producción de energía; sin embargo, los residuos contienen diferentes tipos de madera por lo que no se conoce su potencial. Objetivo: En el presente trabajo se determinaron las propiedades térmicas de cinco tipos de madera frescas y secas, comercializadas en el departamento Norte de Santander: cedro (Cedrela montana), pino (Cupressus lusitánica mil), eucalipto (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) y pardillo (cordia gerascanthus); adicionalmente, se llevó a cabo un análisis Infrarrojo de las mismas. Métodos: El comportamiento térmico se determinó con un equipo SDT-Q600 de T.A. Instruments, que realiza simultáneamente Análisis Termogravimétrico y Calorimetría Diferencial de Barrido (TGA/DSC). El contenido energético, fue estudiado usando una bomba de combustión Phillipson modificada y el análisis infrarrojo se llevó a cabo usando un espectrofotómetro infrarrojo FT-IR SHIMADZU Prestige-21 con ATR. Resultados: El análisis térmico mostró la presencia de dos pérdidas de masa y tres eventos térmicos (dos endotérmicos y uno exotérmico), relacionados con la evaporación del agua y la degradación de sus componentes químicos, en cuanto al calor de combustión, se encontró una diferencia significativa entre las maderas analizadas. El análisis Infrarrojo permitió corroborar la presencia de celulosa, lignina, hemicelulosa y otros compuestos orgánicos. Conclusión: Los análisis realizados a las muestras de madera permitieron establecer sus diferencias y similitudes; adicionalmente, se encontró que pueden utilizarse como fuente de energía o material de construcción.

Palabras claves: Análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), calorimetría de combustión, espectrofotometría infrarroja (FTIR), madera.

Abstract

Background: Wood is one of the most exploited natural resources by man; however, its use leads to the production of considerable amounts of waste, which pollute due to its decomposition. For this reason, several investigations have search different possible uses for this wastes, among which is, its use as a source of energy; however, waste contains different types of wood so, its potential is unknown. Objective: In this work, we determined the thermal properties, infrared analysis and combustion heat of five types of wood fresh and dry, marketed in Norte de Santander: cedar (Cedrela montana), pine (Cupressus lusitánica mil), eucalyptus (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) and pardillo (Cordia gerascanthus). Methods: Thermal behavior was determined using an equipment SDT-Q600 de T.A. Instruments with simultaneous thermogravimetric analysis (TGA) / differential scanning calorimetry (DSC). The energetic content was studied using a Phillipson modified combustion bomb, and infrared analysis using an infrared spectrophotometer FT-IR-ATR, SHIMADZU Prestige-21. Results: Thermal analysis showed the presence two weight losses and three thermal events (2 endothermic and 1 exothermic), these events are due to the moisture and the degradation of the chemical components. Each wood has different combustion heat. Infrared analysis allowed corroborating the presence of cellulose, lignin, hemicellulose and other organic compounds. Conclusion: The analysis carried out on the wood samples allowed to establish their differences and similarities that can be used to choose each as a source of energy or as a construction material.

Keywords: Thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), combustion calorimetry, infrared spectroscopy(FTIR), wood.

Resumo

Antecedentes: A madeira é um dos recursos naturais mais explorados pelo homem; no entanto, seu aproveitamento leva à produção de quantidades consideráveis de resíduos, os quais contaminam devido a sua decomposição. Portanto, os possíveis usos para esses resíduos têm sido procurados, dentro deles estaria seu aproveitamento potencial para a produção de energia; no entanto, os resíduos contem diferentes tipos de madeira pelo qual não se conhece seu verdadeiro potencial. Objetivo: No presente trabalho determinaramse as propriedades térmicas de cinco tipos de madeira seca e fresca, comercializadas no estado de Norte de Santander: cedro (Cedrela montana), pinheirinho (Cupressus lusitanica mil), eucalipto (Eucalyptus globulos labill), guadua (Guadua angustifolia) e cordia (Cordia gerascanthus); além disso, foi realizada análise de espectrofotometria no Infra-vermelho das mesmas. Métodos: O comportamento térmico se determinou com um equipo SDT-Q600 de T.A. Instruments, que realiza simultaneamente Análise Termogravimétrica e Calorimetria Diferencial de Varredura (ATG/CDV). O conteúdo energético foi estudado usando uma bomba de combustão Phillipson modificada e a análise infravermelha foi realizada usando um espectrofotómetro no Infra-vermelho FTIR SHIMADZU Prestige-21 com ATR. Resultados: A análise térmica mostrou a presença de duas perdidas de massa e três eventos térmicos (dois endotérmicos e um exotérmico), relacionados com a evaporação da agua e a degradação de seus componentes químicos, em quanto ao calor de combustão, se encontrou uma diferença significativa entre as madeiras analisadas. A análise no Infra-vermelho permitiu corroborar a presença de celulosa, lignina, hemicelulosa e outros compostos orgânicos. Conclusão: As análises realizadas às amostras de madeira permitiram estabelecer suas diferenças e similitudes; além disso, descobriu-se que elas podem ser usadas como fonte de energia ou material de construção.

Palavras-chave: análise termogravimétrica (ATG), calorimetria de combustão, calorimetria diferencial de varredura (CDV), espectrofotometria no Infra-vermelho (EIV), Madeira.