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Biocarvão: biocarbono energético

Crédito Depositphotos

Celso Oliveira
Diretor da Brasil Biomassa Consultoria Engenharia Tecnologia e presidente da Associação Brasileira das Indústrias de Biomassa e Energia Renovável

A biomassa é uma matéria-prima abundante, renovável e com um baixo custo econômico (principalmente de origem agroindustrial). A substituição do combustível convencional por biomassa para combustão (combustível para substituição do carvão e como fonte de bioeletricidade) tem despertado um grande interesse até o momento, na tentativa de alcançar a produção de energia sustentável.

A biomassa in natura tem propriedades problemáticas que estão ligadas às características de combustão não homogêneas, a higroscopicidade (armazenamento e aumento dos custos de transporte), baixo poder calorífico, alta umidade e baixa densidade aparente dos tipos de matéria-prima.

A maioria desses problemas é eliminado pela atualização térmica da biomassa pela pirólise lenta para obtenção de biocarbono que agrega valor energético à biomassa, confere homogeneidade ao combustível sólido, melhora a moagem, reduzindo assim os custos de transporte e armazenamento, e aumenta a homogeneidade da combustão, reduzindo substancialmente a retenção de água do produto.

Inovação

A Brasil Biomassa está desenvolvendo um novo produto de biocarvão/biocarbono que pode substituir o carvão fóssil tradicional. O biocarbono é altamente energético com a tecnologia que converte os biomassa de origem florestal e do processo industrial da madeira, dos resíduos da agricultura e do beneficiamento agroindustrial e sucroenergético, gerando um produto neutro em carbono com zero emissões dos GEE.

Utilizando a tecnologia promissora da pirólise (lenta e alta temperatura) para a produção de energia alternativa e produtos químicos. Seus produtos são obtidos através do processamento de matérias-primas orgânicas renováveis e abundantes e, principalmente, biomassa residual de baixo custo derivada de práticas agrícolas e florestais.

O biocarbono é principal produto sólido obtido por meio de vários processos de conversão térmica (pirólise). Durante o craqueamento térmico da matéria orgânica que produz vapores condensáveis como o bio-óleo (produto líquido de despolimerização de celulose, hemiceluloses e lignina), os gases sintéticos (principalmente monóxido de carbono, dióxido de carbono e metano, com quantidades menores de hidrogênio, etano e etileno) e o biocarbono (carvão rico em carbono).

Soluções

O biocarbono que estamos desenvolvendo resolve alguns problemas:

1. A matéria-prima utilizada é de resíduos sem o aproveitamento comercial em abundância no Brasil como a biomassa da agricultura/agroindustrial do caroço do algodão, casca do amendoim, palha e casca do arroz, casca do cacau, casca e pergaminho do café, casca e fibra do coco verde, resíduos da colheita e do processo da mandioca, palha do feijão, palha e sabugo e colmo do milho, palha e restolhos da ceifa e da casca da soja, palha do trigo, palha e bagaço da cana-de-açúcar, resíduos da fruticultura como o bagaço da laranja e da colheita do sorgo e da biomassa da colheita florestal e do processo industrial da madeira.

2. No Brasil, os resíduos da agricultura (palha do feijão, soja, milho) e do beneficiamento agroindustrial (sabugo do milho) e sucroenergético (palha da cana-de-açúcar) ficam em decomposição no solo ou queimados em incêndios (palha) ou em aterros sanitários (coco verde), causando poluição do ar e risco ambiental. A produção do biocarbono envolve as reduções das emissões atividade agrícola. O NH3 é o gás mais emitido pelas atividades agrícolas, compondo 78% das emissões totais na atmosfera e possuem relação na decomposição em aterros e nas queimadas dos resíduos.

3. O biocarbono é um novo produto energético sustentável, eficiente, produz zero em emissões dos gases de efeito estufa e no objetivo social vai gerar a criação de novos empregos e econômico com os benefícios tributários para os municípios e Estados brasileiros e de dividendos aos usuários industriais com a obtenção de crédito de carbono.

4. O biocarbono poderá ajudar as indústrias siderúrgicas, cimenteiras, cerâmicas (este produto compartilha muitas das propriedades químicas e características do carvão fóssil tradicional permitindo uma fácil integração da indústria e permitirá que os produtores de aço e cimento reduzam suas emissões de CO2) como um produto em substituição do carvão e do coque de petróleo e ainda poderá ser uma fonte zero carbono em elevado poder energético para uso como bioeletricidade (industrial e nas usinas).

Com a abundância de resíduos no Brasil (ABIB Brasil Atlas com potencial de biomassa da agroindustrial e sucroenergético de 1.128.930 mil toneladas/ano e florestal e da madeira de 180.350 mil toneladas/ano) que podem ser convertidos em biocarbono/agropellets poderá o Brasil no líder mundial em energia verde contribuindo as reduções das emissões de gases de efeito estufa e, ao mesmo tempo, fornecer à indústria as ferramentas para manter a produção econômica limpa e sustentável.

Pirólise

Dependendo da composição da matéria-prima, trabalhamos com a tecnologia de pirólise lenta para a produção do biocarbono com um substituto direto do carvão. A pirólise lenta produz maiores rendimentos na composição final do biocarbono (alta qualidade e poder energético).

A pirólise (lenta e alta temperatura) gera gases, líquidos e produtos sólidos. O gás sintético pode ser usado para fornecer energia para alimentar o próprio processo de pirólise. O Bio-óleo líquido é uma fonte de produtos químicos que podem ser extraídos antes do uso ou processamento.

Pode ser usado como óleo combustível de baixo grau e para geração de energia em caldeiras ou motores e uma nova fonte de combustível de transporte. O bio-óleo também pode ser gaseificado para produzir gás de síntese limpo e sem alcatrão. O biocarbono é um coproduto potencialmente valioso para inúmeras aplicações, como substituto do carvão/coque.

Desenvolvemos dezenas de testes industriais e as condições ideais para a produção de biocarbono variam de uma temperatura máxima de 238°C para a biomassa de origem florestal e do processo industrial da madeira e a 286°C para os resíduos de origem da colheita da agricultura e sucroenergético (palha), do beneficiamento agroindustrial (sabugo, casca).

A conversão dessas matérias-primas em biocarbono reduz a higroscopia em cerca de 60% e aumenta o poder calorífico em 40 a 56%. Em ambos os casos, 84 a 89% da energia da biomassa original é recuperada no biocarbono.

Resultado

Os resíduos agroindustriais, sucroenergético e da madeira fornecem um biocarbono ativado com uma área de superfície elevada de cerca de 490 m2/g. A ativação do dióxido de carbono aumenta muito a área de superfície do biocarbono.

Importante destacar que matérias-primas com alto teor de lignina são mais propensas a produzir um biocarbono com alto poder calorífico/energético com reduzida umidade, sendo um combustível ideal para a substituição dos combustíveis fósseis.

As vantagens de usar o biocarbono para combustão (industrial) ou nos fornos são baseadas nas emissões líquidas negativa de carbono uma vez que é produzido a partir de uma fonte renovável (biomassa).

Existem muitas aplicações do biocarbono (coproduto sólido da pirólise) como: substituto do carvão em processos de combustão; utilizado como o bio coque como substituto do coque metalúrgico e do petróleo; como uma promissora de sequestro de carbono e uma nova fonte carbono renovável para materiais avançados à base de carbono, como nanotubos de carbono, fibras de carbono e compósitos e cargas à base de carbono.

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