A Química dos Combustíveis Florestais

Nuno Leitão

Para melhor compreender uma reação de combustão importa conhecer a composição química dos intervenientes. Nos incêndios florestais os combustíveis são o material vegetal vivo e morto, cuja constituição se pode descrever genericamente.
Um combustível é uma qualquer substância ou mistura composta susceptível de entrar em ignição e combustão. Para compreender a combustão nas florestas é importante conhecer a constituição química dos combustíveis existentes. Os combustíveis florestais resultam de arranjos complexos de celulose, hemiceluloses e lenhina, aos quais ainda se juntam uma série de extractivos, minerais e água. Apesar de toda a fito massa, material vegetal vivo ou morto, ser potencialmente combustível, num incêndio florestal não é consumida na sua totalidade. 
 
A celulose (C6H10O5)n é o principal constituinte dos combustíveis florestais, representando cerca 50 a 65% da fito massa total de um ecossistema florestal. É um hidrato de carbono constituído por cadeias de 15000 a 20000 unidades de glucose, com peso molecular variável de 300000 a 500000. O calor de combustão da celulose é de 3850 cal/g.
As hemiceluloses (pentosanas, hexosanas, poliuronídeos) são também polissacáridos como a celulose, mas são cadeias de glucose mais curtas. As hemiceluloses constituem 15% a 30% do material lenhoso. O calor de combustão das hemiceluloses é igual ao da celulose, mas bastante menor que o da lenhina ou o dos extractivos. 
A lenhina é um polímero aromático, composto por quatro ou mais monômeros de fenilpropeno em cada molécula, existindo várias formas de lenhina, em que os pesos moleculares variam de 400 a 960. A lenhina é o material que confere a rigidez à madeira e possui calor de combustão de 5860 cal/g. No entanto, arde principalmente por combustão incandescente, ou seja, por combustão sem chama, e assim, pouco deste calor contribui diretamente para a propagação da frente do fogo, embora contribua para a determinação da sua intensidade. A lenhina constitui cerca de 25% a 35% do peso seco do combustível nas florestas de coníferas e 16% a 25% no caso de folhosas, mas como é mais resistente do que a celulose à degradação biológica e térmica, na madeira decomposta chega a representar 75%. Esta proporção revela uma diferente combustão para a madeira que está em decomposição nos solos das florestas.
Quanto aos extractivos, dividem-se em duas classes particularmente importantes para a combustão nos incêndios florestais: os terpenos e as resinas.
Os terpenos são polímeros de isopreno (C6H12)n, e encontram-se especialmente em folhas e ramos finos, variando o teor de espécie para espécie, mas sendo, em geral, inferior a 2%, atingindo os 6% apenas em algumas espécies dos gêneros Cedrus e Pinus. Têm ponto de ebulição muito baixo, e basta haver um dia quente para serem responsáveis pelo cheiro característico dos pinhais nestes dias. Podem formar misturas voláteis inflamáveis bastante adiante da frente do fogo. 
As resinas são substâncias químicas não-voláteis, solúveis em éter, compostas principalmente por gorduras, ácidos gordos, álcoois gordos e fitosteróis.
Os extractivos considerados conjuntamente têm calor de combustão de 7720 cal/g, mais do dobro da celulose. São emitidos sob forma gasosa logo no início da pirólise e queimados na zona de chama. A grande quantidade de energia térmica libertada na combustão dos gases inflamáveis produzidos pelos extractivos, derivado de um pequeno “investimento” em energia de pré-aquecimento, permite elevar o calor de combustão a níveis que induzem a pirólise da celulose e outros materiais. É a presença de extractivos, em quantidades relativamente altas em agulhas e folhas vivas, que explica a sua combustibilidade mesmo com teores de umidade muito elevados. Também as variações sazonais de inflamabilidade observáveis em muitas formações vegetais têm a ver com flutuações do teor de extractivos.

Os minerais têm um papel importante na combustão, embora se encontrem em pequena quantidade nos combustíveis florestais. O teor em minerais nos combustíveis naturais, excluindo a sílica, varia entre 0.1% e 3% e o teor em cinza da madeira é geralmente inferior a 2%. As cascas das plantas contêm mais minerais e as folhas e as agulhas ligeiramente mais ainda. O teor médio de cinza de agulhas, folhas herbáceas e de árvores e arbustos caducifólios varia entre 5 a 10%. Arbustos de regiões áridas, como Atriplex e Tamorix, são casos excepcionais, que podem atingir os 40% de minerais em peso seco (são menos combustíveis). Os minerais, sobretudo o potássio (K), sódio (Na) e fósforo (P) podem intervir ativamente nas reações de pirólise e combustão, causando um aumento da produção de resíduos carbonosos e diminuição da produção de alcatrões. Como estes são importantes contribuintes de energia para a formação das chamas, a sua redução implica menor intensidade do fogo.
Devido ao facto de a sílica ser inerte, a proporção de cinza, excluída a sílica, apresenta melhor correlação – inversa – com a inflamabilidade, do que o teor total em cinza das plantas.
Tem sido sugerido que são os fosfatos os principais responsáveis pela supressão da inflamabilidade, pelo que se usam como ingredientes ativos em muitas caldas retardantes.Link
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