31.05.2023 by Dr. Carolin Fischer
É hora do churrasco! Escolha o melhor Charcoal!
arcarcO verão é tempo de churrasco. Mas você já se perguntou qual carvão vegetalé o melhor para usar? A qualidade do carvão vegetal pode ser caracterizada pela quantidade de compostos orgânicos, pelo teor de cinzas e pela energia liberada durante a combustão. Todas essas propriedades podem ser determinadas com o uso do analisador térmico simultâneo NETZSCH STA. Com a ajuda de uma medição TGA-DSC, é fácil verificar se a diferença de preço entre os produtos é justificada pela qualidade.
arcPara fins de comparação, três tipos diferentes de carvão comercial foram selected: carvão de madeira de faiaarc, carvão de marcaarce um carvão barato de uma loja de descontosarc.
As medições de TG-DSC foram realizadas com o analisador térmico simultâneo NETZSCH STA equipado com um transportador de amostras TG-DSC tipo S. As diferentes amostras de charcoal foram aquecidas como amostras em massa a 550 °C em atmosfera inerte e de 550 °C a 950 °C em atmosfera oxidante. Para obter informações detalhadas sobre as condições de medição, consulte a tabela 1.
arcOs resultados para a amostra de carvão de madeira de faia estão representados na figura 1. As três etapas de perda de massa foram acompanhadas por efeitos energéticos. A primeira etapa de perda de massa, a 81°C, foi provavelmente causada pela liberação de água, enquanto a segunda perda de massa, a 411°C, é uma indicação da PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise de compostos orgânicos residuais. Esses eventos causaram dois efeitos endotérmicos em temperaturas de pico de 67°C e 394°C e entalpias de 30 J/g e 5 J/g. A combustão do carbono restante em uma atmosfera de ar sintético resultou em uma perda de massa de 92% e um efeito ExotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é exotérmica se houver geração de calor.exotérmico com uma entalpia de -23.315 J/g. Essa não é a entalpia de combustão completa, pois um STA é um sistema aberto que emite parte da energia gerada com os gases de purga e os gases liberados. Esse valor só pode ser usado para comparação relativa. A massa residual relacionada ao Conteúdo de cinzasA cinza é uma medida do conteúdo de óxido mineral em uma base de peso. A análise termogravimétrica (TGA) em uma atmosfera oxidativa é um método comprovado para determinar o resíduo inorgânico, comumente chamado de cinza, em materiais orgânicos, como polímeros, borrachas etc. Portanto, a medição de TGA identificará se um material é preenchido e calculará o conteúdo total de preenchimento.conteúdo de cinzas foi de 3%.
A Figura 2 mostra a comparação dos resultados da TGA para as diferentes amostras de charcoal. O programa de temperatura fornecido levou a duas etapas de perda de massa para cada amostra em uma atmosfera inerte. Em termos de teor de água, o charcoal de marca apresentou o valor mais alto, seguido pelo charcoal de desconto e pelo charcoal de madeira de faia. A diferença no teor de água provavelmente se deve às diferentes condições de armazenamento, mas também pode ser causada por diferenças nas propriedades das superfícies que permitem a absorção de água.
arcPor outro lado, a proporção de compostos orgânicos fornece informações sobre o nível de conclusão do processo de produção do carvão vegetal e dos briquetes:arcarcQuanto menor o conteúdo orgânico, melhor a PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise da madeira inicial em carvão vegetal durante o processo de produção, produzindo um carvão vegetal de maior qualidade.arcComparando as três amostras, novamente o carvão de madeira de faia apresentou o valor mais baixo, seguido pelo carvão de marcaarce pelo carvão de descontoarc. Esse processo ainda não foi concluído a 550°C para o carvão de desconto charc, o que significa que a amostra ainda contém compostos orgânicos a essa temperatura.
Depois de mudar para uma atmosfera oxidante, o carbono residual foi queimado com oxigênio e liberou dióxido de carbono e monóxido de carbono. Também aqui foram observadas diferenças entre as três amostras. Um teor de carbono de mais de 90% foi determinado para o carvão de madeira de faiaarcoal, enquanto o carvão de marcaarcoal e o carvão de descontoarcoal apresentaram valores de cerca de 75% de carbono. Um alto teor de carbono indica alta pureza do charcoal.
Consequentemente, as três amostras também diferem em termos de sua massa residual, o que caracteriza o teor de cinzas do charcoal. Surpreendentemente, o carvão de marca charcproduziu mais de 10% de cinzas, enquanto os outros dois apresentaram valores entre 3% e 5%. O teor de cinzas também pode ser visto como um critério de qualidade. Quanto menor o teor de cinzas, menor a proporção inicial de produtos secundários não reativos, como cargas ou minerais.
arcA comparação dos sinais de DSC , mostrada na figura 3, revelou que o carvão de madeira de faia liberou a maior parte do calor durante a combustão oxidativa. Como as amostras foram medidas em um sistema aberto e não AdiabáticoAdiabático descreve um sistema ou modo de medição sem nenhuma troca de calor com o ambiente. Esse modo pode ser realizado usando um dispositivo de calorímetro de acordo com o método de calorimetria de taxa acelerada (ARC). O principal objetivo desse dispositivo é estudar cenários e reações de fuga térmica. Uma breve descrição do modo adiabático é "sem entrada de calor - sem saída de calor".adiabático, esses valores não podem ser considerados como o calor da combustão. A entalpia medida é significativamente menor do que o calor da combustão, pois os gases quentes da reação deixam a amostra e levam consigo o calor liberado. No entanto, o calor liberado pode ser usado como uma boa comparação relativa entre as três amostras.
Outra medição foi feita com uma amostra de madeira de faia, veja a figura 4. Como esperado, a quantidade de água e o conteúdo orgânico foram muito maiores. A primeira etapa de perda de massa, que se refere à água, resultou em 5,13%. O aumento da temperatura levou a uma Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição em dois estágios do conteúdo orgânico, totalizando 68,35%.arcarcA comparação com o carvão de madeira de faia mostrou que o processo de produção de carvão pirolisando a madeira estava quase completo. O conteúdo orgânico foi reduzido de cerca de 78% para menos de 3%. O menor teor de carbono da madeira também se reflete na entalpia exotérmica detectada durante a combustão oxidativa.
Resumo
arcAs características de qualidade do carvão vegetal, como umidade, teor de cinzas e calor liberado, podem ser detectadas com a ajuda do analisador térmico simultâneo STA, da NETZSCH Analyzing & Testing.arcFoi possível demonstrar a alta qualidade do carvão de madeira de faiaarccom relação a essas propriedades, enquanto o carvão de marcaarcnão apresentou valores significativamente melhores do que uma amostra de carvão de desconto nesse caso específico.arcAlém disso, o método TG-DSC é adequado para controlar a conclusão do processo de produção do carvão vegetal em relação à PiróliseA pirólise é a decomposição térmica de compostos orgânicos em uma atmosfera inerte.pirólise de material orgânico.
Esperamos que você aproveite seu churrasco!
