{"id":1097,"date":"2009-01-23T10:24:22","date_gmt":"2009-01-23T10:24:22","guid":{"rendered":""},"modified":"2021-07-10T20:33:55","modified_gmt":"2021-07-10T23:33:55","slug":"a_tecnologia_de_pirolise_no_contexto_da_producao_moderna_de_biocombustivies_uma_visao_perspectiva","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/localhost\/energia\/artigos_energia\/a_tecnologia_de_pirolise_no_contexto_da_producao_moderna_de_biocombustivies_uma_visao_perspectiva.html","title":{"rendered":"A Tecnologia de Pir\u00f3lise no Contexto da Produ\u00e7\u00e3o Moderna de Biocombust\u00edvies: Uma Vis\u00e3o Perspectiva"},"content":{"rendered":"\n

1. Introdu\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Este material aborda o estado atual e as perspectivas de desenvolvimento para a tecnologia de pir\u00f3lise no contexto mais abrangente das fontes renov\u00e1veis de energia. Apresenta-se a tecnologia convencional para a obten\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal, suas principais caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas e operacionais. A pir\u00f3lise n\u00e3o convencional \u00e9 considerada sobre a base do atual desenvolvimento tecnol\u00f3gico e suas perspectivas futuras.<\/p>\n\n\n\n

No Brasil a tecnologia de pir\u00f3lise r\u00e1pida \u00e9 uma novidade em termos de implementa\u00e7\u00e3o, sendo verificada a exist\u00eancia de s\u00f3 uma unidade piloto para testes e demonstra\u00e7\u00e3o da tecnologia. A planta tem uma capacidade nominal de 100 kgh-1 (base seca), e pertence \u00e0 Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP. Tal unidade \u00e9 operada na forma de testes para pesquisa e desenvolvimento da tecnologia pelo grupo de bio-combust\u00edveis da pr\u00f3pria Universidade, o qual agrupa pesquisadores e professores do N\u00facleo Interdisciplinar de Planejamento Energ\u00e9tico-NIPE e da Faculdade de Engenharia Agr\u00edcola-FEAGRI da UNICAMP, e os s\u00f3cios da Bioware Tecnologia, pequena empresa de base tecnol\u00f3gica incubada na Incubadora de Empresas de Base Tecnol\u00f3gica-INCAMP tamb\u00e9m da UNICAMP.<\/p>\n\n\n\n

S\u00e3o abordados alguns dos aspectos mais relevantes na atual situa\u00e7\u00e3o de desenvolvimento da tecnologia de pir\u00f3lise r\u00e1pida e que se constituem em barreiras, tais como, scale-up da tecnologia, redu\u00e7\u00e3o de custos, aprendizado, dissemina\u00e7\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es acerca do bio-\u00f3leo e da tecnologia, entre outros. Finalmente, s\u00e3o discutidas as poss\u00edveis tend\u00eancias e os desafios para a tecnologia em um horizonte de curto e m\u00e9dio prazo.<\/p>\n\n\n\n

2. A Pir\u00f3lise e o Processo Convencional: Conceitua\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A pir\u00f3lise pode ser definida como a degrada\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de qualquer material org\u00e2nico na aus\u00eancia parcial ou total de um agente oxidante, ou at\u00e9 mesmo, em um ambiente com uma concentra\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio capaz de evitar a gaseifica\u00e7\u00e3o intensiva do material org\u00e2nico. A pir\u00f3lise geralmente ocorre a uma temperatura que varia desde os 400\u00b0C at\u00e9 o in\u00edcio do regime de gaseifica\u00e7\u00e3o intensiva.<\/p>\n\n\n\n

Os gases, l\u00edquidos e s\u00f3lidos s\u00e3o gerados em propor\u00e7\u00f5es diferentes, dependendo dos par\u00e2metros considerados como, por exemplo, a temperatura final do processo, press\u00e3o de opera\u00e7\u00e3o do reator, o tempo de resid\u00eancia das fases s\u00f3lidas, l\u00edquidas e gasosas dentro do reator, o tempo de aquecimento e a taxa de aquecimento das part\u00edculas de biomassa, o ambiente gasoso e as propriedades iniciais da biomassa. O principal objetivo no processo de pir\u00f3lise \u00e9 a obten\u00e7\u00e3o de produtos com densidade energ\u00e9tica mais alta e melhores propriedades do que \u00e0quelas da biomassa inicial. Na Tabela 1 se mostram os principais processos mais comumente conhecidos para se realizar a pir\u00f3lise de materiais lignocelul\u00f3sicos.<\/p>\n\n\n\n

O processo de pir\u00f3lise mais usado \u00e9 a carboniza\u00e7\u00e3o para a produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal de madeira para a produ\u00e7\u00e3o de energia.<\/p>\n\n\n\n

Tabela 1. Principais processos b\u00e1sicos de pir\u00f3lise<\/strong><\/td><\/tr>
Variantes do processo<\/strong><\/td>Tempo de resid\u00eancia<\/strong><\/td>Taxa de aquecimento<\/strong><\/td>Ambiente de rea\u00e7\u00e3o<\/strong><\/td>Temperatura m\u00e1xima de por\u00f3lise, o<\/sup>C<\/strong><\/td>Produtos obtidos<\/strong><\/td><\/tr>
Carboniza\u00e7\u00e3o<\/td>Horas\/dias<\/td>muito pequena<\/td>Produtos da combust\u00e3o<\/td>400 – 450<\/td>carv\u00e3o vegetal<\/td><\/tr>
Convencional<\/td> 5- 30 min<\/td>pequena<\/td>Produtos prim\u00e1rios y secund\u00e1rios<\/td>At\u00e9 600<\/td>bio-\u00f3leo, carv\u00e3o e g\u00e1s<\/td><\/tr>
R\u00e1pida<\/td>0,5 – 5 seg<\/td>de moderadas para altas<\/td>Produtos prim\u00e1rios<\/td>500 – 550<\/td>bio-\u00f3leo<\/td><\/tr>
Flash:<\/td><\/td><\/td>Produtos prim\u00e1rios<\/td><\/td><\/td><\/tr>
\n

L\u00edquido<\/p>\n

G\u00e1s<\/p>\n<\/td>

\n

menor de 1 seg<\/p>\n

menor de 1 seg<\/p>\n<\/td>

\n

alta<\/p>\n

alta<\/p>\n<\/td>

<\/td>\n

menor de 650<\/p>\n

menor de 650<\/p>\n<\/td>

bio-\u00f3leo produtos qu\u00edmicos e g\u00e1s combust\u00edvel<\/td><\/tr>
\n

V\u00e1cuo<\/p>\n

Hidropir\u00f3lise<\/p>\n<\/td>

\n

2 – 30 seg<\/p>\n

menor de 10 seg<\/p>\n<\/td>

\n

moderadas<\/p>\n

alta<\/p>\n<\/td>

\n

v\u00e1cuo<\/p>\n

H2<\/sub> y produtos prim\u00e1rio<\/p>\n<\/td>

\n

400<\/p>\n

menor de 500<\/p>\n<\/td>

\n

bio-\u00f3leo<\/p>\n

bio-\u00f3leo e produtos qu\u00edmicos<\/p>\n<\/td><\/tr>

\n

Metanopie\u00f3lise<\/p>\n<\/td>

menor de 10 seg<\/td>alta<\/td>CH4<\/sub> y produtos prim\u00e1rios<\/td>maior de 200<\/td>produtos qu\u00edmicos<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

No Brasil, maior produtor mundial de carv\u00e3o vegetal do mundo, esse produto \u00e9 usado, principalmente, na ind\u00fastria como agente redutor e fonte de energia na fabrica\u00e7\u00e3o de ferro-gusa e a\u00e7o. Quantidades bem menores de carv\u00e3o vegetal s\u00e3o usadas no setor residencial para a coc\u00e7\u00e3o de alimentos, principalmente em regi\u00f5es rurais, al\u00e9m de aquelas comercializadas como carv\u00e3o vegetal para churrasco.<\/p>\n\n\n\n

No Brasil, a Vallourec & Mannesmann Tubes do Brasil (V&MT) desenvolveu um forno retangular de alta capacidade para a fabrica\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal a partir de madeira e recupera\u00e7\u00e3o do alcatr\u00e3o. Esse forno opera para o fornecimento de carv\u00e3o vegetal para as empresas produtoras de ferro-gusa, substituindo os fornos redondos tradicionais usados nas suas antigas instala\u00e7\u00f5es. O forno aumenta o rendimento da carboniza\u00e7\u00e3o, a utiliza\u00e7\u00e3o de produtos derivados, a produtividade, a qualidade do carv\u00e3o vegetal, al\u00e9m de melhorar as condi\u00e7\u00f5es ambientais e ocupacionais. A reciclagem de produtos (gases) \u00e9 usada como fonte de energia durante a carboniza\u00e7\u00e3o e para iniciar novos ciclos de carboniza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

O alcatr\u00e3o \u00e9 recuperado e armazenado para uso posterior para a produ\u00e7\u00e3o de energia ou para a obten\u00e7\u00e3o de produtos mais valiosos por meio da sua destila\u00e7\u00e3o. A empresa BIOCARBO IND\u00daSTRIA E COM\u00c9RCIO LTDA. agrega valor a este subproduto da pir\u00f3lise por meio da sua destila\u00e7\u00e3o fracionada, embora com rendimentos muito baixos de aproximadamente 50% (em massa), obtendo-se produtos qu\u00edmicos que j\u00e1 t\u00eam mercado na Europa e os Estados Unidos.<\/p>\n\n\n\n

Uma avalia\u00e7\u00e3o termodin\u00e2mica global simplificada deste processo de carboniza\u00e7\u00e3o oferece os resultados mostrados na Tabela 2.<\/p>\n\n\n\n

A partir da d\u00e9cada de 90 come\u00e7aram a ser desenvolvidas tecnologias e equipamentos de pir\u00f3lise mais eficientes visando a sua utiliza\u00e7\u00e3o na produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal. O principal objetivo destes empreendimentos tecnol\u00f3gicos foi o de aumentar o rendimento gravim\u00e9trico da fase s\u00f3lida, diminuir o tempo de fabrica\u00e7\u00e3o do carv\u00e3o aumentando a efici\u00eancia energ\u00e9tica do processo, melhorar tecnicamente alguns processos intermedi\u00e1rios, al\u00e9m de recuperar os l\u00edquidos e gases como fontes de energia ou para outras finalidades. A seguir, s\u00e3o descritos alguns equipamentos e tecnologias desenvolvidas para melhorar a produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal.<\/p>\n\n\n\n

Tabela 2. Par\u00e2metros termodin\u00e2micos globais do processo V&MT2<\/sup><\/strong>

<\/p>\n

\n<\/td><\/tr>
<\/td>Forno 1<\/sup><\/strong>  <\/td><\/tr>
 Par\u00e2metros<\/strong><\/td> Produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal<\/strong><\/td> Produ\u00e7\u00e3o de Bio-\u00d3leo<\/strong><\/td><\/tr>
<\/td> Madeira<\/strong><\/td>Carv\u00e3o Vegetal <\/strong> <\/td>1o<\/sup> sistema <\/strong><\/td>2o <\/sup>sistema<\/strong> <\/td><\/tr>
\n
\n<\/td><\/tr>
 Quantidade, ton3<\/sup><\/td>75 <\/td>25 <\/td>2 <\/td>4 <\/td><\/tr>
 Efici\u00eancia gravim\u00e9trica do processo, % <\/td>  33<\/td> 84<\/sup>  <\/td>154 <\/sup> <\/td><\/tr>
 Propriedades qu\u00edmicas do carv\u00e3o vegetal<\/td>\n

Teor de umidade = 4,5 3<\/sup><\/p>\n

Teor de carbono fixo = 74 3 <\/sup><\/p>\n<\/td>

<\/td><\/td><\/tr>
 Total de bio-\u00f3leo produzido (ton\/m\u00eas)<\/td><\/td>  350<\/td><\/tr>
 Total de bio-\u00f3leo comercializado (ton\/m\u00eas) 6<\/sup> <\/td><\/td>  30 – 50<\/td><\/tr>
 Total de bio-\u00f3leo combustionado (ton\/m\u00eas)<\/td><\/td>  300 – 320 <\/td><\/tr>
\n
\n

 1<\/sup> Forno retangular met\u00e1lico com sistema independente de recupera\u00e7\u00e3o dos compostos vol\u00e1teis e ciclo de corboniza\u00e7\u00e3o de 14 dias<\/p>\n

 2<\/sup> Valores m\u00e9dios<\/p>\n

 3<\/sup> Base seca.<\/p>\n

 4<\/sup> Base carv\u00e3o vegetal produzido<\/p>\n

 5<\/sup> Base \u00famida<\/p>\n

 6 <\/sup>Comercializado pela BIOCARBO IND\u00daSTRIA E COM\u00c9RCIO LTDA, Brasil<\/p>\n

\n<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

3. A Pir\u00f3lise de Elevado Rendimento Gravim\u00e9trico da Fase S\u00f3lida<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Um rendimento de carv\u00e3o vegetal entre 38 e 48% foi obtido no Hawaii Natural Energy Institute-HNEI, da Universidade do Hava\u00ed. O processo baseia-se na pir\u00f3lise sob press\u00e3o elevada, com taxas de aquecimento e temperatura final controladas, em um reator de leito fixo. A mistura de biomassa age como um catalisador na rea\u00e7\u00e3o de pir\u00f3lise, aumentando o rendimento de carv\u00e3o vegetal. Devido \u00e0 alta press\u00e3o, as fases de vapor da pir\u00f3lise (H2O e l\u00edquidos da pir\u00f3lise) est\u00e3o em contato efetivo com as fases s\u00f3lidas, maximizando a forma\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal. O poder calor\u00edfico, teor de carbono fixo e de vol\u00e1teis no carv\u00e3o foram semelhantes a outros carv\u00f5es comercializados [2].<\/p>\n\n\n\n

4. O Processo Cont\u00ednuo de Produ\u00e7\u00e3o de Carv\u00e3o Vegetal e de Melhoramento Energ\u00e9tico da Biomassa
<\/strong>
A empresa ACESITA desenvolveu um processo cont\u00ednuo de pir\u00f3lise para a produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal com recupera\u00e7\u00e3o de l\u00edquidos que esteve em opera\u00e7\u00e3o no final da d\u00e9cada de 80 e in\u00edcio dos anos 90. O conceito deste tipo de forno concebia a recircula\u00e7\u00e3o dos gases da pir\u00f3lise para queima e aproveitamento da sua entalpia sens\u00edvel. A tecnologia previa tamb\u00e9m a separa\u00e7\u00e3o e recupera\u00e7\u00e3o dos l\u00edquidos da pir\u00f3lise. Os rendimentos m\u00e9dios alcan\u00e7ados em carv\u00e3o vegetal e alcatr\u00e3o foram de 33 e 11% respectivamente. A planta, com capacidade de processamento de 0,5 tonh-1 de madeira, produzia em torno de 0,2 tonh-1 de carv\u00e3o vegetal. Esta unidade se encontra atualmente desativada.<\/p>\n\n\n\n

Nos \u00faltimos anos tem-se verificado tamb\u00e9m uma evolu\u00e7\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o ao conceito de processo de torrefa\u00e7\u00e3o. A torrefa\u00e7\u00e3o \u00e9 considerada um processo de pr\u00e9-pir\u00f3lise durante a qual s\u00e3o liberadas desde a part\u00edcula de biomassa durante seu aquecimento a taxas controladas, somente \u00e1gua e algumas das subst\u00e2ncias vol\u00e1teis mais leves (menor peso molecular). Este procedimento tecnol\u00f3gico apresenta um potencial muito promissor quando se trata do desenvolvimento de novos materiais que possam competir no mercado dos energ\u00e9ticos densos de biomassa, como \u00e9 o caso da lenha e o carv\u00e3o vegetal de lenha.<\/p>\n\n\n\n

A principal vantagem deste conceito \u00e9 que a biomassa, previamente densificada, pode alcan\u00e7ar melhores propriedades energ\u00e9ticas atrav\u00e9s do tratamento termoqu\u00edmico da sua estrutura morfol\u00f3gica, melhorando-se as suas propriedades f\u00edsico-qu\u00edmicas. Trate-se, por outro lado, de uma alternativa tecnol\u00f3gica que tende a reduzir os negativos impactos ambientais produzidos pelas particulares atividades predat\u00f3rias relacionadas com a produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal de lenha.<\/p>\n\n\n\n

Embora tem-se demonstrado que a tecnologia de torrefa\u00e7\u00e3o de res\u00edduos densificados \u00e9 economicamente vi\u00e1vel devido, principalmente, ao baixo custo dos res\u00edduos de biomassa em estado polidisperso (de 9 a 20 R$\/ton em fun\u00e7\u00e3o da dist\u00e2ncia de transporte), as expectativas para a tecnologia, num horizonte de curto prazo (pr\u00f3ximos 10 anos), est\u00e3o sustentadas na possibilidade de redu\u00e7\u00e3o dos custos envolvidos nos processos intermedi\u00e1rios, tratando-se s\u00f3 da utiliza\u00e7\u00e3o destes res\u00edduos. Estes processos consideram a prepara\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria-prima e a sua densifica\u00e7\u00e3o. Para se ter uma id\u00e9ia da import\u00e2ncia dos processos de preparo da mat\u00e9ria-prima e sua densifica\u00e7\u00e3o, \u00e9 relevante dizer que uma unidade de fabrica\u00e7\u00e3o de briquetes de alta densidade (BAD) de 500 kgh-1 de capacidade de processamento de res\u00edduos requer uma pot\u00eancia nominal instalada da ordem de 105 kW.<\/p>\n\n\n\n

No mundo hoje, existem poucas op\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas conhecidas de equipamentos para a densifica\u00e7\u00e3o de biomassa polidispersa. Por outro lado, estes equipamentos de densifica\u00e7\u00e3o, pelo seu elevado pre\u00e7o no mercado, podem tornar invi\u00e1vel o projeto de uma unidade de torrefa\u00e7\u00e3o de briquetes de biomassa.<\/p>\n\n\n\n

Estimativas realizadas a partir de estudos t\u00e9cnico-econ\u00f4micos e de viabilidade desta tecnologia mostram custos unit\u00e1rios de produ\u00e7\u00e3o na fabrica\u00e7\u00e3o de BAD de cerca de 38 US$\/ton de madeira torrefada ou 120 R$\/ ton de madeira torrefada (c\u00e2mbio de US$1=R$3,14). O material torrificado tem em torno de 40% de carbono fixo e PCS-Poder Calor\u00edfico Superior variando entre 21e 24 MJkg-1. O processo demonstrou ter uma efici\u00eancia global de convers\u00e3o de cerca de 90% [3].<\/p>\n\n\n\n

Dadas as atuais restri\u00e7\u00f5es ambientais impostas aos recursos dendroenerg\u00e9ticos e as necessidades de melhoramentos efetivos dos processos de pir\u00f3lise, principalmente na atual ind\u00fastria mundial de fabrica\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal a partir de lenha, a tend\u00eancia para os pr\u00f3ximos 10 a 15 anos \u00e9 a moderniza\u00e7\u00e3o do parque tecnol\u00f3gico carvoeiro mediante a utiliza\u00e7\u00e3o de tecnologias modernas, mais eficientes e avan\u00e7adas de produ\u00e7\u00e3o de carv\u00e3o vegetal, com sistemas integrados de recupera\u00e7\u00e3o de alcatr\u00e3o e de produ\u00e7\u00e3o de insumos energ\u00e9ticos e qu\u00edmicos.<\/p>\n\n\n\n

5. A Pir\u00f3lise R\u00e1pida para a Obten\u00e7\u00e3o de Bio-\u00d3leo
<\/strong>
Nas tr\u00eas \u00faltimas d\u00e9cadas, o uso potencial da biomassa como fonte de combust\u00edveis l\u00edquidos, produtos qu\u00edmicos e materiais, deu um novo impulso ao uso conceitual da pir\u00f3lise. O conceito de pir\u00f3lise r\u00e1pida para a produ\u00e7\u00e3o de l\u00edquidos org\u00e2nicos desperta cada vez mais o interesse, junto \u00e0s pesquisa e \u00e0s aplica\u00e7\u00f5es comerciais dos diversos produtos obtidos a partir do bio-\u00f3leo, seu principal produto, os quais se desenvolvem rapidamente, principalmente na Am\u00e9rica do Norte e na Europa. A pir\u00f3lise r\u00e1pida \u00e9 um conceito advindo da necessidade de se produzir insumos l\u00edquidos energ\u00e9ticos e n\u00e3o energ\u00e9ticos.<\/p>\n\n\n\n

Atrav\u00e9s do controle dos principais par\u00e2metros do processo tais como: taxa de aquecimento, temperatura de opera\u00e7\u00e3o do reator, tempo de resid\u00eancia das fases dentro do reator, tempo de aquecimento das part\u00edculas de biomassa e da press\u00e3o de opera\u00e7\u00e3o, dentre outras, \u00e9 poss\u00edvel a condu\u00e7\u00e3o do processo visando o maior rendimento gravim\u00e9trico da fase l\u00edquida.<\/p>\n\n\n\n

As principais caracter\u00edsticas do processo de pir\u00f3lise r\u00e1pida s\u00e3o: curtos tempos de aquecimento das part\u00edculas e de resid\u00eancia para os vapores que se formam dentro do reator, elevadas taxas de aquecimento, elevados coeficientes de transfer\u00eancia de calor e massa, e temperaturas moderadas da fonte de aquecimento. Em geral, o tempo de resid\u00eancia dos vapores no reator deve ser inferior a 2-5 segundos. Todas as tecnologias de pir\u00f3lise em desenvolvimento no mundo aplicam estes princ\u00edpios b\u00e1sicos visando maximizar o rendimento gravim\u00e9trico de bio-\u00f3leo. A produ\u00e7\u00e3o de um derivativo l\u00edquido que poderia ser facilmente armazenado e transportado \u00e9, com certeza, a principal vantagem potencial da pir\u00f3lise r\u00e1pida em compara\u00e7\u00e3o aos outros processos de convers\u00e3o termoqu\u00edmica da biomassa.<\/p>\n\n\n\n

O l\u00edquido da pir\u00f3lise da biomassa produzido desta forma (o bio-\u00f3leo) \u00e9 um \u201calcatr\u00e3o\u201d prim\u00e1rio. Ele \u00e9 formado a partir de sucessivas rea\u00e7\u00f5es de decomposi\u00e7\u00e3o, craqueamento, condensa\u00e7\u00e3o e polimeriza\u00e7\u00e3o, e tem um elevado teor de \u00e1gua na sua composi\u00e7\u00e3o (\u00e1gua procedente do pr\u00f3prio insumo e \u00e1gua de forma\u00e7\u00e3o). Rea\u00e7\u00f5es secund\u00e1rias entre as fases dentro do reator de pir\u00f3lise s\u00e3o evitadas procurando aumentar o teor de l\u00edquido na corrente trif\u00e1sica. A obten\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo deve ser realizada fazendo-se um r\u00e1pido resfriamento dos vapores. Por\u00e9m, os aeross\u00f3is formados durante o pr\u00f3prio processo de resfriamento dos vapores da pir\u00f3lise r\u00e1pida s\u00e3o de dif\u00edcil separa\u00e7\u00e3o, necessitando-se de projetos espec\u00edficos a partir da combina\u00e7\u00e3o de conceitos f\u00edsicos, tais como, condensa\u00e7\u00e3o, impacto, coalesc\u00eancia e separa\u00e7\u00e3o nas fases g\u00e1s-l\u00edquido, al\u00e9m da necessidade de se conhecer as propriedades qu\u00edmicas desta mistura l\u00edquida.<\/p>\n\n\n\n

Nos \u00faltimos 20 anos t\u00eam sido realizadas muitas pesquisas e testes em reatores pilotos e demonstrativos, baseados em diversos conceitos tecnol\u00f3gicos de pir\u00f3lise r\u00e1pida. Alguns desses reatores ainda est\u00e3o em opera\u00e7\u00e3o, produzindo finos de carv\u00e3o vegetal e bio-\u00f3leo. Por\u00e9m, at\u00e9 hoje, nem o pr\u00f3prio processo nem a composi\u00e7\u00e3o exata do bio-\u00f3leo s\u00e3o muito conhecidos. Isto porque as rea\u00e7\u00f5es termoqu\u00edmicas que ocorrem durante o processo s\u00e3o muito complexas Estudam-se os principais aspectos fenomenol\u00f3gicos, tecnol\u00f3gicos, industriais, econ\u00f4micos e s\u00f3cio-ambientais, na sua estreita rela\u00e7\u00e3o com a qualidade requerida do produto para uma dada aplica\u00e7\u00e3o comercial.<\/p>\n\n\n\n

Um dos principais objetivos na atualidade \u00e9 o desenvolvimento em escala industrial de plantas para a produ\u00e7\u00e3o de bio-\u00f3leo visando-se sua aplica\u00e7\u00e3o como combust\u00edvel para a produ\u00e7\u00e3o de entalpia e energia el\u00e9trica, atrav\u00e9s do uso de caldeiras, fornos e sistemas de gera\u00e7\u00e3o estacion\u00e1ria.<\/p>\n\n\n\n

5.1. Custos de Produ\u00e7\u00e3o do Bio-\u00d3leo<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Segundo avalia\u00e7\u00e3o econ\u00f4mica realizada no in\u00edcio dos anos 90, uma planta de pir\u00f3lise ablativa com capacidade de 907 toneladas de biomassa\/dia poderia produzir 680 toneladas de bio-\u00f3leo bruto por dia, a um custo de 100 d\u00f3lares a tonelada. Essa estimativa corresponde a uma taxa de juros de 20% ao ano, e a biomassa a um pre\u00e7o de 44 d\u00f3lares a tonelada. O custo total seria de 58,7 d\u00f3lares por tonelada de biomassa seca (53% do custo total). A estimativa de custo do equipamento \u00e9 de 11 milh\u00f5es de d\u00f3lares e o investimento total a ser feito de 44,5 milh\u00f5es de d\u00f3lares. Para uma planta menor, com capacidade de 227 toneladas de biomassa por dia, o custo do bio-\u00f3leo seria de 158 d\u00f3lares por tonelada, indicando um importante efeito de escala.<\/p>\n\n\n\n

Um estudo sobre a avalia\u00e7\u00e3o dos custos de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo obtido por pir\u00f3lise r\u00e1pida de biomassa realizado no New Hampshire Department of Resources and Economic Development, da Universidade de New Hampshire, UK, projeto identificado com o t\u00edtulo \u201cIdentifying and Implementing Alternatives to Sustain the Wood-Fired Electricity Generating Industry in New Hampshire\u201d, de  Janeiro de 2002, estimou a tend\u00eancia mostrada no gr\u00e1fico da Figura 1 abaixo apresentada [4]. Trata-se da avalia\u00e7\u00e3o da varia\u00e7\u00e3o do custo unit\u00e1rio de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo (em US$\/litro) como fun\u00e7\u00e3o da umidade inicial do insumo (aparas de madeira ou woodchips) para uma planta com capacidade de 8,3 tonh-1. Observa-se um pronunciado incremento do custo unit\u00e1rio de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo para umidades da biomassa acima de 35% (base \u00famida). Foi verificado tamb\u00e9m, neste estudo, que o custo unit\u00e1rio de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo n\u00e3o \u00e9 mais praticamente influenciado pela capacidade das plantas para valores deste par\u00e2metro acima de aproximadamente 4 tonh-1. Este comportamento foi similar para as tr\u00eas umidades da biomassa testadas, de 25, 35 e 55% (base \u00famida).<\/p>\n\n\n\n

\"q\"\/<\/figure>\n\n\n\n

<\/span><\/div>\n\n\n\n

Figura 1. Varia\u00e7\u00e3o do custo unit\u00e1rio de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo (US$\/litro) como fun\u00e7\u00e3o da umidade inicial do insumo (aparas de madeira ou woodchips) para uma planta com capacidade de 8,3 tonh-1.<\/p>\n\n\n\n

No Brasil, atualmente, poucas pesquisas est\u00e3o em andamento na \u00e1rea de pir\u00f3lise r\u00e1pida de biomassa. O grupo de bio-combust\u00edveis da Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP trabalha na obten\u00e7\u00e3o de bio-\u00f3leo a partir da tecnologia de reator de leito fluidizado borbulhante. Na Figura 2 mostra-se uma foto da planta de pir\u00f3lise r\u00e1pida pertencente a este grupo de desenvolvimento [5]. Suas principais rotas de trabalho s\u00e3o: desenvolvimento de uma tecnologia pr\u00f3pria, obten\u00e7\u00e3o e melhoramento da qualidade do bio-\u00f3leo, redu\u00e7\u00e3o dos custos envolvidos, estudo para a expans\u00e3o das aplica\u00e7\u00f5es dos produtos e co-produtos do processo de pir\u00f3lise, e o estudo do aumento de escala da tecnologia.<\/p>\n\n\n\n

\"q\"\/<\/figure>\n\n\n\n

<\/span><\/div>\n\n\n\n

Figura 2. Planta de pir\u00f3lise r\u00e1pida com tecnologia da UNICAMP (100 kgh-1 base seca)<\/p>\n\n\n\n

5.2. Mercado para o Bio-\u00d3leo<\/strong><\/p>\n\n\n\n

O bio-\u00f3leo \u00e9 uma mistura org\u00e2nica muito complexa, formada por centenas de compostos diferentes pertencentes a muitos grupos qu\u00edmicos. O Poder Calor\u00edfico Superior-PCS do bio-\u00f3leo varia, em m\u00e9dia, entre 18 e 20 MJkg-1, ou seja, aproximadamente metade do valor do PCS do \u00f3leo combust\u00edvel convencional[[1]]. O teor de \u00e1gua pode variar de 15% a aproximadamente 40% (em peso). A densidade do bio-\u00f3leo \u00e9 tamb\u00e9m alta, cerca de 1,2 kgl-1.<\/p>\n\n\n\n

S\u00e3o sugeridas algumas aplica\u00e7\u00f5es para o bio-\u00f3leo. Combust\u00edveis l\u00edquidos (Premium), como os hidrocarbonetos leves e a mistura arom\u00e1tica de gasolina e subst\u00e2ncias como o diesel, poderiam ser produzidos por cat\u00e1lise. O uso como \u00f3leo combust\u00edvel em motores estacion\u00e1rios em substitui\u00e7\u00e3o ao \u00f3leo diesel \u00e9 poss\u00edvel, embora seja necess\u00e1rio resolver problemas como a corros\u00e3o, baixo valor de aquecimento e envelhecimento (rea\u00e7\u00f5es de polimeriza\u00e7\u00e3o) durante o armazenamento.<\/p>\n\n\n\n

O bio-\u00f3leo \u00e9 tamb\u00e9m uma fonte de produtos qu\u00edmicos refinados, com um alto pre\u00e7o no varejo. Por exemplo, com o bio-\u00f3leo \u00e9 poss\u00edvel produzir compostos para aditivos e aroma de alimentos como a alilsiringol (que custa US$ 1000,00 por kg), siringalde\u00eddo e siringol (ambos custam US$ 400,00 por kg).<\/p>\n\n\n\n

Nos \u00faltimos anos tem sido dispensada uma aten\u00e7\u00e3o especial ao desenvolvimento de materiais com o uso de fra\u00e7\u00f5es do bio-\u00f3leo. O derivados fen\u00f3licos presentes no bio-\u00f3leo insol\u00favel, principalmente derivados da despolimeriza\u00e7\u00e3o da lignina, s\u00e3o utilizados com \u00eaxito para substituir o fenol petroqu\u00edmico durante a formula\u00e7\u00e3o de resinas do tipo fenol-formalde\u00eddo (PF-resinas). Este tipo de resina \u00e9 utilizada como ligante em v\u00e1rios tipos de madeira compensada e tamb\u00e9m \u00e9 um material b\u00e1sico nas ind\u00fastrias de abrasivos e adesivos. A substitui\u00e7\u00e3o de 50% (em peso) de fenol \u00e9 vi\u00e1vel, sem alterar ou afetar o desempenho da resina.<\/p>\n\n\n\n

Fibras curtas de carbono ativado, que servem para a fabrica\u00e7\u00e3o de filtros para tratamento da \u00e1gua, podem ser produzidas com o uso de material residual da destila\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo ou do alcatr\u00e3o da pir\u00f3lise lenta. O piche residual recuperado durante a destila\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo tamb\u00e9m serve como ligante em eletrodos. O bio-piche, como \u00e9 conhecido, \u00e9 mais reativo do que o piche de alcatr\u00e3o de carv\u00e3o f\u00f3ssil, resultando em uma rede transversalmente ligada com coque.<\/p>\n\n\n\n

5.3. Produ\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica a partir do Bio-\u00d3leo
<\/strong>
A produ\u00e7\u00e3o de eletricidade a partir da pir\u00f3lise de biomassa \u00e9 uma das alternativas tecnol\u00f3gicas cuidadosamente considerada nos projetos de P&D. Uma das vantagens potenciais dessa tecnologia \u00e9 a desvincula\u00e7\u00e3o da produ\u00e7\u00e3o de eletricidade com a produ\u00e7\u00e3o de biomassa, isto \u00e9, o \u00f3leo resultante da pir\u00f3lise poderia ser transportado at\u00e9 as centrais el\u00e9tricas e as limita\u00e7\u00f5es relativas ao tamanho da planta e aos impactos ambientais poderiam ser superadas.<\/p>\n\n\n\n

A pir\u00f3lise r\u00e1pida da biomassa e o subseq\u00fcente uso do combust\u00edvel l\u00edquido nos motores de combust\u00e3o interna \u00e9 um processo tecnol\u00f3gico novo que ainda deve apresentar-se com mais pesquisa. Por\u00e9m, apesar da fase de desenvolvimento incipiente desta tecnologia estudos pr\u00e9vios indicam que poder\u00e1 haver um potencial nicho de mercado para a produ\u00e7\u00e3o de eletricidade por meio de pir\u00f3lise r\u00e1pida em unidades de pequena escala (capacidade entre 5 e 25 MW), principalmente no atendimento das cargas de ponta. As recentes an\u00e1lises de viabilidade apresentadas na literatura exploram mais a vantagem da desvincula\u00e7\u00e3o da produ\u00e7\u00e3o de bio-\u00f3leo e da sua utiliza\u00e7\u00e3o na produ\u00e7\u00e3o de eletricidade, permitindo uma melhor explora\u00e7\u00e3o do conceito de economia de escala para regi\u00f5es com potencial disponibilidade de insumos de biomassa.<\/p>\n\n\n\n

5.4. Tend\u00eancias e Desafios para a Pir\u00f3lise R\u00e1pida de Biomassa<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A viabilidade econ\u00f4mica da produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo \u00e9 altamente dependente de fatores como:<\/p>\n\n\n\n

1. Par\u00e2metros de custo: Neste caso s\u00e3o considerados os seguintes aspectos:<\/p>\n\n\n\n

a. Da aplica\u00e7\u00e3o que se tenha para o bio-\u00f3leo o qual define, a princ\u00edpio, o seu pre\u00e7o de venda (consideram-se o mercado de energ\u00e9ticos e o mercado de insumos qu\u00edmicos);<\/p>\n\n\n\n

b. Do pre\u00e7o de venda do insumo (a biomassa) na regi\u00e3o onde se instalariam as plantas de bio-\u00f3leo.<\/p>\n\n\n\n

2. Tamanho da planta:<\/p>\n\n\n\n

Trata-se da capacidade em alimenta\u00e7\u00e3o de biomassa das plantas (economia de escala).<\/p>\n\n\n\n

3. Desempenho da planta:<\/p>\n\n\n\n

Trata-se da efici\u00eancia de separa\u00e7\u00e3o e recupera\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo. Os finos de biocarv\u00e3o, a princ\u00edpio, n\u00e3o interessam muito nesta an\u00e1lise, mas que podem beneficiar os custos e a an\u00e1lise de viabilidade econ\u00f4mica \u00e9 uma realidade.<\/p>\n\n\n\n

4. Par\u00e2metros financeiros:<\/p>\n\n\n\n

Refere-se ao cen\u00e1rio financeiro, taxas de juro consideradas, impostos, etc.<\/p>\n\n\n\n

Estes resultados s\u00e3o fruto de uma an\u00e1lise de sensibilidade param\u00e9trica realizada para a escala da planta de pir\u00f3lise r\u00e1pida da UNICAMP. Esta unidade foi instalada e operada em regime de pesquisa e demonstra\u00e7\u00e3o dentro das depend\u00eancias do Centro de Tecnologia Canavieira-CTC em Piracicaba-SP, usando-se gram\u00edneas como capim elefante e palha de cana como insumo.<\/p>\n\n\n\n

A partir destes resultados podemos inferir que para se obter um balan\u00e7o econ\u00f4mico satisfat\u00f3rio na produ\u00e7\u00e3o e comercializa\u00e7\u00e3o deste produto \u00e9 preciso a observ\u00e2ncia de quest\u00f5es tais como:<\/p>\n\n\n\n

1. Disponibilidade de insumo de biomassa (res\u00edduos) e de m\u00e9todos de coleta e condicionamento a custos competitivos e com a qualidade requerida;<\/p>\n\n\n\n

2. Efici\u00eancias de recupera\u00e7\u00e3o de bio-\u00f3leo acima de 60 % ;<\/p>\n\n\n\n

3. As plantas devem ter uma capacidade acima de 200 kgh-1 (prev\u00eaem-se plantas de 500 a 1000 kgh-1 de capacidade, com 1 ou v\u00e1rios reatores em paralelo) e;<\/p>\n\n\n\n

4. Mercado atraente financeiramente para os produtos do processo.<\/p>\n\n\n\n

Algumas aplica\u00e7\u00f5es podem n\u00e3o ser atraentes. Na verdade, uma an\u00e1lise multivari\u00e1vel deve ser feita em cada caso.<\/p>\n\n\n\n

O desafio a curto e m\u00e9dio prazo deve estar direcionado ao equacionamento dos seguintes aspectos:<\/p>\n\n\n\n

Desenvolvimento dos processos tecnol\u00f3gicos unit\u00e1rios relacionados com a sua produ\u00e7\u00e3o visando aperfei\u00e7oar a qualidade e efici\u00eancia de obten\u00e7\u00e3o: Neste caso \u00e9 importante salientar que mais estudos devem ser realizados sobre formas de recupera\u00e7\u00e3o dos aeross\u00f3is da pir\u00f3lise r\u00e1pida (bio-aeross\u00f3is), forma\u00e7\u00e3o, crescimento, composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica, deposi\u00e7\u00e3o, precipita\u00e7\u00e3o e separa\u00e7\u00e3o do fluxo de gases, al\u00e9m de serem testados novos sistemas de separa\u00e7\u00e3o;<\/p>\n\n\n\n

Desenvolvimento das aplica\u00e7\u00f5es e dos processos para sua implementa\u00e7\u00e3o: no caso do seu uso como energ\u00e9tico, o desenvolvimento das misturas de bio-\u00f3leo com \u00e1lcoois poderia representar um passo de avan\u00e7o importante, dada a sua incompatibilidade com hidrocarbonetos convencionais;<\/p>\n\n\n\n

\u201cScale-up\u201d da tecnologia: o \u201cscale-up\u201d da tecnologia deve levar em conta os efeitos da mudan\u00e7a de escala no rendimento gravim\u00e9trico e energ\u00e9tico e a qualidade do bio-\u00f3leo. Estudos nesta dire\u00e7\u00e3o est\u00e3o sendo realizados;<\/p>\n\n\n\n

Redu\u00e7\u00e3o de custos: recentes estudos t\u00eam demonstrado que o custo de produ\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo encontra-se ainda entre 10 e 100% do custo de produ\u00e7\u00e3o do \u00f3leo combust\u00edvel;<\/p>\n\n\n\n

Estabelecimentos de normas para os produtores e usu\u00e1rios da tecnologia e os produtos: s\u00e3o necess\u00e1rios trabalhos de caracteriza\u00e7\u00e3o e estandardiza\u00e7\u00e3o no uso e a distribui\u00e7\u00e3o do bio-\u00f3leo. Estabelecimentos de normas relacionadas com a sa\u00fade ambiental e seguran\u00e7a no manuseio, transporte e uso final do bio-\u00f3leo;<\/p>\n\n\n\n

Dissemina\u00e7\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es sobre o uso do bio-\u00f3leo e dos benef\u00edcios econ\u00f4micos e ambientais decorrentes da tecnologia e dos produtos.<\/p>\n\n\n\n

Para se alcan\u00e7ar uma maturidade tecnol\u00f3gica que permita a aplica\u00e7\u00e3o desta tecnologia e seus produtos em escala comercial s\u00e3o necess\u00e1rias ainda pesquisas b\u00e1sicas e aplicadas. Uma dada aplica\u00e7\u00e3o ter\u00e1 impacto de escala quando seja atraente economicamente em cada uma das etapas dos processos envolvidos.<\/p>\n\n\n\n

6. Bibliografia<\/strong><\/p>\n\n\n\n

[1] V&MT. Raad, T., SG\/C \u2013 Florestal. Pessoal Comunication. In: tulraad@vmtubes.com.br. Access by http:\/\/www.vmtubes.com.br;<\/p>\n\n\n\n

[2] Walter, A.C. da Silva; Faaij, A. and Bauen, A. New Technologies for Modern Biomass Energy Carries. In: Rosillo-Calle, F.; Bajay S. and Rothman, H. Industrial Uses of Biomass Energy: The example of Brazil. First Edition. London, England, published by Taylor & Francis, volume \u00fanico, 2000, p. 200-253.<\/p>\n\n\n\n

[3] Felfli, F. Torrefa\u00e7\u00e3o de Biomassa. Viabilidade T\u00e9cnica e Potencial de Mercado. Tese de Doutorado. Faculdade de Engenharia Mec\u00e2nica-FEM, Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP, Campinas, S\u00e3o Paulo, 2003;<\/p>\n\n\n\n

[4] NH Department of Resources and Economic Development.  \u201cIdentifying and Implementing Alternatives to Sustain the Wood-Fired Electricity Generating Industry in New Hampshire\u201d, New Hampshire, UK, January 2002. Access by http:\/\/www.unh.edu;<\/p>\n\n\n\n

[5] Olivares-G\u00f3mez E. Estudo da Pir\u00f3lise R\u00e1pida de Capim Elefante em Leito Fluidizado Borbulhante mediante a Caracteriza\u00e7\u00e3o dos Finos de Carv\u00e3o. Tese de doutorado. FEAGRI, Universidade Estadual de Campinas-UNICAMP, Campinas, S\u00e3o Paulo, 2002;<\/p>\n\n\n\n

[[1]] O PCS do \u00f3leo combust\u00edvel convencional \u00e9 considerado como sendo em torno de 40 MJkg-1<\/p>\n\n\n\n

Edgardo Olivares G\u00f3mez
\nProfessor e Pesquisador Associado ao N\u00facleo Interdisciplinar de Planejamento Energ\u00e9tico-NIPE
\nUniversidade Estadual de Campinas-UNICAMP<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Este material aborda o estado atual e as perspectivas de desenvolvimento para a tecnologia de pir\u00f3lise no contexto mais abrangente das fontes renov\u00e1veis de energia. <\/a><\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":2,"featured_media":1098,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1454],"tags":[23,51,11,48],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1097"}],"collection":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1097"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1097\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5570,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1097\/revisions\/5570"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1098"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1097"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1097"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1097"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}