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COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
171656
Pirólise rápida como alternativa para produção de biocombustíveis Ana Paula de Souza Silva Gerhard Ett
Pôster apresentado na 4.Escola de Combustão, Belém, 2013 .
A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________
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Hilton Belém Hotel 24 a 29 de junho de 2013 Belém-Pará
Realização: Apoio:
INTRODUÇÃO Em termos energéticos, biomassa é todo recurso renovável originado de
matéria orgânica, principalmente vegetal, utilizado para a produção de
energia, tendo como vantagem o aproveitamento direto, que pode ser feito
com a queima em fornos ou caldeiras e, ainda, em sistemas melhorados
como gaseificação e pirólise.
A pirólise rápida de materiais lignocelulósicos é um dos processos
termoquímicos de conversão de biomassa visando a otimização de produtos
líquidos. Segundo Aguado (1999) e Perez (2004), o maior rendimento líquido
é obtido em temperatura moderada e baixo tempo de residência. De acordo
com Bridgwater (2001), as condições operacionais da pirólise rápida
necessitam de temperaturas na faixa de 450 a 550ºC com curtos tempos de
residência dos vapores e biomassa com baixa granulometria produzindo
75% de líquidos, 12% de finos de carvão e 13% de gás.
Este trabalho foi realizado com o objetivo de abordar as possibilidades da
utilização do processo de pirólise rápida como alternativa para produção de
biocombustíveis.
MEDODOLOGIA A metodologia utilizada consistiu no levantamento e análise do estado da
arte sobre o processo de pirólise rápida considerando: as bases de dados
disponíveis no portal de periódicos da Capes; bibliotecas digitais de teses e
dissertações de universidades nacionais e internacionais; bancos de dados
bibliográficos das principais instituições de pesquisa e ensino superior
nacionais e internacionais, entre outros, direcionados para as palavras-
chaves: pirólise rápida, biomassa, bio-óleo e reatores.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A biomassa de materiais lignocelulósicos possui misturas complexas de
polímeros naturais de carboidratos que são a celulose, hemicelulose, lignina,
extrativos e cinzas. A composição da biomassa influenciará na distribuição
dos produtos obtidos por meio de pirólise rápida. De acordo com Arruda
(2009), a lignina, por exemplo, se decompõe no intervalo de uma ampla faixa
de temperatura comparada à celulose e à hemicelulose, que se degradam
rapidamente em faixas de temperaturas mais estreitas. A taxa e extensão da
decomposição de cada um destes componentes dependem dos parâmetros
do processo, tais como a temperatura e pressão do reator, além da taxa de
aquecimento da biomassa.
BagaçPlantio de Eucalipto. Foto Ana Silva
Figura 1: Bagaço de cana-de-açúcar. Foto: Weber Sian. Figura 2: Plantio de Eucalipto. Foto Ana Silva
No Brasil pelas condições favoráveis há abundância de biomassas que podem ser
plantadas como o eucalipto (Figura 1) e capim elefante e, ainda pode se utilizar os
resíduos florestais ou agrícolas como é o caso do bagaço (Figura 2) e da palha da
cana-de-açúcar.
.
De acordo com Bridgwater (2011), as principais características do processo
de pirólise rápida, visando máximas quantidades de líquido pirolítico (bio-
óleo) são:
• Altas taxas de aquecimento e de transferência de calor, requerendo uma
biomassa finamente moída;
• Temperatura de reação controlada em torno de 500°C;
• Baixo tempo de residência dos vapores, tipicamente menor que 2
segundos;
• Resfriamento rápido dos vapores.
O processo de pirólise rápida compreende ainda uma fase de secagem da
biomassa a teores de até 10% e uma de moagem da biomassa para obter
tamanho de partículas suficientemente pequeno.
Um dos componentes mais importantes do equipamento de pirólise rápida é
o reator e, há uma grande variedade de configurações de reatores sendo
pesquisados que mostram diversidade e inovação no cumprimento dos
requisitos básicos do processo de pirólise rápida. Segundo Bridgwater
(2011), o melhor reator ainda não está estabelecido, sendo que a maioria
apresenta rendimentos líquidos entre 65 e 75%.
O principal produto da pirólise rápida é o bio-óleo, conhecido também como
óleo de pirólise, bio-óleo bruto, alcatrão pirolítico, alcatrão pirolenhoso, licor
pirolenhoso, líquido de madeira, óleo de madeira, condensado da fumaça e
destilado da madeira. Trata-se de um líquido de coloração marrom escura,
quase negra, e odor característico de fumaça com composição química
elementar próxima à da biomassa. Segundo Almeida (2006), o bio-óleo é
uma mistura complexa de compostos oxigenados com uma quantidade
significativa de água. O bio-óleo apresenta características bem diferentes do
óleo combustível originário de fonte fóssil, como por exemplo menor poder
calorífico e maior densidade.
O bio-óleo pode ser utilizado como um substituto de óleo combustível ou
diesel em aplicações estáticas, incluindo caldeiras, máquinas, fornos e
turbinas (BRIDGWATER e PEACOCKE, 2000). Para queima em motores a
diesel, as principais dificuldades são a difícil ignição, formação de coque e
corrosividade. Para o uso direto em máquina à diesel, o bio-óleo precisa ser
aperfeiçoado ou misturado (HUBER et al., 2006). Experiências relevantes no
uso de bio-óleo para geração de eletricidade foram recentemente relatadas
por Chiaramonti et al. (2007). Vários produtos químicos incluindo
flavorizantes, hidroxi-acetaldeído, resinas e agroquímicos e fertilizantes
podem ser também extraídos ou derivados do bio-óleo. Outra alternativa
para o bio-óleo seria usá-lo como um fluido transportador de energia,
“energy carrier”.
CONSIDERAÇÕES FINAIS O processo de pirólise rápida é um processo de conversão de biomassa em
energia densa em estado líquido (bio-óleo). Há uma grande variedade de
reatores que podem ser utilizados.
O bio-óleo pode ser produzido a partir de diferentes biomassas e apresenta
potencial para substituir matérias-primas na indústria do petróleo, contudo é
necessário pesquisas para melhorar as suas características tecnológicas.
Recomendam-se também estudos para aplicações químicas e industriais
visando a comercialização desse produto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGUADO, R. Z. Combustion and pirolisis de residuos de madera en spouted bed conico. Tese de Doutorado, Universidade del País Vasco, 1999. Almeida (2006).
ALMEIDA, M.B.B. Bio-óleo a partir da pirólise rápida, térmica ou catalítica, da palha da cana de açúcar e seu co-processamento com gasóleo em craqueamento
catalítico. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química, 2006, 149p.
ARRUDA, E.B. Estudo da pirólise de biomassa em leito de jorro. Relatório Parcial de Pós Doutorado. Programa: PRODOC/CAPES/UFU. UberlândIa, 2009. 84p.
BRIDGWATER, A., V.; PEACOCKE, G. V. C.. Fast pysolysis process for biomass. Renewable and Sustanaible Energy Reviews, 4, p. 1-7, 2000
BRIDGWATER, A.V. Towards the bio-refinery fast pyrolysis of biomass. Renewable energy world, Jan.-Feb., 2001.
BRIDGWATER, A.V., Rewiew of fast pyrolysis of biomass and product upgranding, Biomass and Bioenergy (2011), doi:10.1016/j.biombioe.2011.01.048
CHIARAMONTI, D.;OASMAA, A.;SOLANTAUSTA, Y.. "Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass". Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 11, n. 6, ,
2007,p. 1056-1086.
HUBER, G. W.; IBORRA, S.; COMOA, A.. Synthesis of transportation fuels from biomass: chemistry, catalysis and engineering. Chemical Reviews, 106, p. 4044-
4098.2006.
PÉREZ, J. M. M., Testes em uma planta de pirólise rápida de biomassa em leito fluidizado: critérios para sua otimização. Tese de Doutorado, Universidade Estadual de
Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, 2004.
PIRÓLISE RÁPIDA COMO ALTERNATIVA PARA
PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS Ana Paula de Souza Silva e Gerhard Ett
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