A relevância da floresta no contexto atual é incontestável, sobretudo no que diz respeito ao ciclo do carbono e à conservação ambiental. Estes ecossistemas desempenham uma função primordial como reservatórios naturais de carbono, capturando quantidades significativas de CO₂ atmosférico, o que se revela crucial para a mitigação das alterações climáticas. Ademais, as florestas contribuem para a regulação do ciclo hidrológico, a proteção dos solos e a preservação da biodiversidade.As florestas também produzem resíduos que, se mal geridos, aumentam o risco de incêndios. A combustão controlada destes resíduos é essencial para reduzir a propagação de fogos, permitindo ainda a produção de bioenergia, transformando resíduos em energia sustentável.Esta dissertação enquadra-se nos objetivos do projeto BioWaste2Carbon, que diz respeito à captura criogénica de carbono proveniente da combustão de resíduos florestais. O principal objetivo é a análise termoquímica de vários cenários de combustão e oxi-combustão de biomassa florestal, avaliando parâmetros fundamentais como a temperatura adiabática de chama, a energia libertada e o caudal mássico. Utilizou-se o Matlab® para desenvolver um modelo de cálculo termoquímico numa caldeira de 150 kW, comparando diferentes cenários de combustão.Os resultados mostram que a humidade relativa do ar tem um impacto reduzido nos parâmetros analisados, ao contrário da humidade da biomassa, que provoca uma diminuição tanto da temperatura de chama como da energia libertada. Por outro lado, o aumento da humidade da biomassa conduz a um maior caudal mássico dos gases de combustão, uma vez que é necessário evaporar a água presente no material durante o processo de queima. Além disso, os dados obtidos permitem concluir que a oxi-combustão é um processo mais eficiente em comparação com a combustão convencional, podendo ser ainda otimizada através da recirculação de gases.

The relevance of forests in the current context is undeniable, particularly regarding the carbon cycle and environmental conservation. These ecosystems play a key role as natural carbon reservoirs, capturing significant amounts of atmospheric CO₂, which is crucial for mitigating climate change. Additionally, forests contribute to the regulation of the hydrological cycle, soil protection, and biodiversity preservation.Forests also generate waste which, if poorly managed, increases the risk of wildfires. The controlled combustion of this waste is essential to reducing fire spread while enabling bioenergy production, transforming waste into a sustainable energy source.This dissertation aligns with the objectives of the BioWaste2Carbon project, which focuses on the cryogenic capture of carbon from forest waste combustion. The main objective is the thermochemical analysis of various combustion and oxy-combustion scenarios involving forest biomass, assessing key parameters such as adiabatic flame temperature, released energy, and mass flow rate. Matlab® was used to develop a thermochemical calculation model for a 150 kW boiler, comparing different combustion scenarios.The results show that relative air humidity has little impact on the analyzed parameters, unlike biomass moisture, which reduces both flame temperature and released energy. On the other hand, increased biomass moisture leads to a higher mass flow rate of combustion gases, as water evaporation is required during burning. Furthermore, the findings indicate that oxy-combustion is more efficient than conventional combustion and can be further optimized through gas recirculation.

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia