Machado, G. O., et al. 184
J. Biotec. Biodivers. v. 5, N.2: pp. 182-193 May 2014
se uma massa sólida composta de carvão e cinzas (coque). O coque é um resíduo resistente à degradação térmica e sua combustão constitui a etapa de maior duração do processo. É um material rico em carbono, que queima sem fazer fumaça (combustão incandescente) e; portanto, sem formação de chamas, de forma lenta, em temperaturas acima de 600 C, desprendendo altas intensidades de calor em pontos específicos e formando como resíduo final, as cinzas (Cortez et al. 2009).
Segundo dados do Balanço Energético Nacional (BEN, 2013), a lenha tem uma participação significativa de 6,5 % no consumo final de energia por fonte, sendo que no setor residencial a madeira é utilizada principalmente para a cocção de alimentos e em menor escala, principalmente em regiões de clima temperado, no aquecimento domiciliar (Rosillo-Calle et al. 2005; Seixas et al. 2006). No contexto de consumo de energia térmica pelas famílias, a lenha tem participação de 27,2%, equivalente ao do gás liquefeito de petróleo de 26,9%, que segundo Brito (2007), vem sendo o substituto natural na maioria das residências urbanas e para o qual, ao contrário da madeira, políticas oficiais de incentivos sempre se fizeram presentes.
A obtenção de energia da biomassa é realizada tradicionalmente por meio da queima direta (combustão) da lenha ou em menor escala do carvão vegetal, em equipamentos térmicos denominados de “fogões à lenha ”. Porém, a eficiência desses fogões, que pode variar de 5% a 30%, depende da taxa de conversão da energia da lenha em calor, da tecnologia e do tipo de construção do equipamento, (Nogueira e Lora, 2003). Adicionalmente, é necessário um excesso de ar da ordem de 110 a 130% para que a combustão seja processada de forma completa; como os fogões à lenha não operam com excesso de ar, a conseqüência imediata é a ocorrência constante de combustão incompleta (Lora e Venturini, 2012).
A combustão incompleta da madeira produz emissões de muitas substâncias tóxicas na atmosfera ou no ambiente onde o fogão está instalado. Os compostos mais frequentemente gerados compreendem os materiais finamente particulados (aerossóis, 7 a 30 g/kg), fuligem (0,3 a 5 g/kg), compostos orgânicos voláteis de natureza ácida (1,8 a 2,4 g/kg) e aromática (7 a 27 g/kg), monóxido de carbono (80 a 370 g/kg) e resíduos minerais. O composto orgânico volátil
mais comum formado na queima incompleta da madeira é o metano (CH 4, 14 a 25 g/kg). Outro poluente bastante significativo é o monóxido de carbono (CO). O CO é um forte indicativo de combustão incompleta, sendo altamente tóxico e de grande impacto na saúde do usuário de fogões à lenha (Air Quality Wood Cooking Stove, 2013).
Os fogões à lenha convencionais apresentam uma baixa eficiência energética, em torno de 7% na região Sudeste-Sul do Brasil. Borges (1997) relata que a ineficiência dos fogões potencializa a emissão de voláteis tóxicos, tais como o monóxido de carbono, além de promover um grande consumo de madeira. Adicionalmente, há uma grande ocorrência de desflorestamento, uma vez que a maioria da lenha utilizada não provém de florestas plantadas e sim de coletas manuais em matas nativas.
Devido a todos os inconvenientes que um fogão tradicional pode apresentar, um fogão mais eficiente e que gere menos voláteis tóxicos propicia uma combustão mais limpa, bem como economia financeira e de esforço físico da família para a coleta da lenha e seu armazenamento. O menor consumo de lenha gera por fim uma diminuição no desmatamento. Esta pesquisa teve por objetivo principal construir um fogão à lenha portátil e avaliar sua qualidade em termos de eficiência, potência, consumo de lenha e liberação de voláteis. Adicionalmente, por meio de uma simulação teórica de uso em uma cozinha hipotética, estimar a concentração e exposição ao gás tóxico CO em condições reais de uso. A pesquisa foi embasada em dados da população das áreas periféricas e rurais da cidade de Irati/PR, que ainda faz uso freqüente de fogões à lenha (Lau et al., no prelo 2013). Por fim, os resultados obtidos nesta pesquisa foram comparados com os obtidos por Lau et al. (no prelo 2013) no qual os autores citados determinaram a eficiência energética de três modelos de fogões à lenha metálicos característicos das residências unifamiliares da cidade de Irati/Pr.
MATERIAL E MÉTODOS
O fogão metálico portátil foi construído a partir de sucatas adquiridas em ferro velho da cidade de Irati/PR sendo, dessa forma, totalmente feito de materiais reutilizáveis, cumprido desta forma o objetivo de ser acessível à comunidade como