Produção Moderna de biocombustíveis: Visão Perspectiva III

A Pirólise de Elevado Rendimento Gravimétrico da Fase Sólida
Um rendimento de carvão vegetal entre 38 e 48% foi obtido no Hawaii Natural Energy Institute-HNEI, da Universidade do Havaí. O processo baseia-se na pirólise sob pressão elevada, com taxas de aquecimento e temperatura final controladas, em um reator de leito fixo. A mistura de biomassa age como um catalisador na reação de pirólise, aumentando o rendimento de carvão vegetal. Devido à alta pressão, as fases de vapor da pirólise (H2O e líquidos da pirólise) estão em contato efetivo com as fases sólidas, maximizando a formação de carvão vegetal. O poder calorífico, teor de carbono fixo e de voláteis no carvão foram semelhantes a outros carvões comercializados.
O Processo Contínuo de Produção de Carvão Vegetal e de Melhoramento Energético da Biomassa
A empresa ACESITA desenvolveu um processo contínuo de pirólise para a produção de carvão vegetal com recuperação de líquidos que esteve em operação no final da década de 80 e início dos anos 90. O conceito deste tipo de forno concebia a recirculação dos gases da pirólise para queima e aproveitamento da sua entalpia sensível. A tecnologia previa também a separação e recuperação dos líquidos da pirólise. Os rendimentos médios alcançados em carvão vegetal e alcatrão 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 carvão vegetal. Esta unidade se encontra atualmente desativada.
Nos últimos anos tem-se verificado também uma evolução em relação ao conceito de processo de torrefação. A torrefação é considerada um processo de pré-pirólise durante a qual são liberadas desde a partícula de biomassa durante seu aquecimento a taxas controladas, somente água e algumas das substâncias voláteis mais leves (menor peso molecular). Este procedimento tecnológico apresenta um potencial muito promissor quando se trata do desenvolvimento de novos materiais que possam competir no mercado dos energéticos densos de biomassa, como é o caso da lenha e o carvão vegetal de lenha.
A principal vantagem deste conceito é que a biomassa, previamente densificada, pode alcançar melhores propriedades energéticas através do tratamento termoquímico da sua estrutura morfológica, melhorando-se as suas propriedades físico-químicas. Trate-se, por outro lado, de uma alternativa tecnológica que tende a reduzir os negativos impactos ambientais produzidos pelas particulares atividades predatórias relacionadas com a produção de carvão vegetal de lenha.
Embora tem-se demonstrado que a tecnologia de torrefação de resíduos densificados é economicamente viável devido, principalmente, ao baixo custo dos resíduos de biomassa em estado polidisperso (de 9 a 20 R$/ton em função da distância de transporte), as expectativas para a tecnologia, num horizonte de curto prazo (próximos 10 anos), estão sustentadas na possibilidade de redução dos custos envolvidos nos processos intermediários, tratando-se só da utilização destes resíduos. Estes processos consideram a preparação da matéria-prima e a sua densificação. Para se ter uma idéia da importância dos processos de preparo da matéria-prima e sua densificação, são relevantes dizer que uma unidade de fabricação de briquetes de alta densidade (BAD) de 500 kgh-1 de capacidade de processamento de resíduos requer uma potência nominal instalada da ordem de 105 kW.
No mundo hoje, existem poucas opções tecnológicas conhecidas de equipamentos para a densificação de biomassa polidispersa. Por outro lado, estes equipamentos de densificação, pelo seu elevado preço no mercado, podem tornar inviável o projeto de uma unidade de torrefação de briquetes de biomassa.
Estimativas realizadas a partir de estudos técnico-econômicos e de viabilidade desta tecnologia mostram custos unitários de produção na fabricação de BAD em torno de US$38/ton. de madeira torrefada ou R$120/ton. de madeira torrefada (câmbio de US$1=R$3,14). O material torrificado tem em torno de 40% de carbono fixo e PCS-Poder Calorífico Superior variando entre 21e 24 MJkg-1. O processo demonstrou ter uma eficiência global de conversão de cerca de 90% [3].
Dadas as atuais restrições ambientais impostas aos recursos dendroenergéticos e as necessidades de melhoramentos efetivos dos processos de pirólise, principalmente na atual indústria mundial de fabricação de carvão vegetal a partir de lenha, a tendência para os próximos 10 a 15 anos é a modernização do parque tecnológico carvoeiro mediante a utilização de tecnologias modernas, mais eficientes e avançadas de produção de carvão vegetal, com sistemas integrados de recuperação de alcatrão e de produção de insumos energéticos e químicos.