Ministério de Ciência e TecnologiaPrograma Nacional do Biodiesel

Workshop: Co-Produtos do Biodiesel

Rio de Janeiro, 30 e 31 de maio de 2005

Tratamento pela Conversão a baixa Temperatura dos Resíduos e Borras

gerados ao longo da Cadeia Produtiva do Biodiesel

Raimundo Damasceno - Gilberto Romeiro

Ernst Stadlbauer

Prof. Ernst Bayer (1927-2002)

1980-2 - E. Bayer e M. Kutubuddin Alemanha

1985 - H.W Campbell e T.R. Bridle Canadá

1990 - T.R. Bridle - Austrália

1996 – R. Damasceno e G. Romeiro e R. N. Damasceno (UFF) - Brasil + E. Bayer e M. Kutubuddin (Univ. de Tübingen)Agências: CNPq (Brasil) e DLR/BMBF (Alemanha)

Histórico da LTC

Grupos/Subgrupos da LTC no Brasil desde 1996

UFF (Prof. Damasceno e Prof. Gilberto Romeiro): biomassas (lodos de ETEs, resíduos agrícolas, borras e tortas, resíduos industriais orgânicos), borras petroquímicas petrolíferas, pneus)

CENPES: borras de refinaria FAENQUIL (Lorena, S.Paulo): biomassas, pneus,

lixo urbano) UFSM/RS – Palha e casca de arroz) FISC/IEL: borras e lodos de curtumes

Definição

A Conversão a baixa Temperatura (LTC, CBT ou NTK) é um processo (químico) térmico (380 -450 º C), catalítico, em atmosfera inerte (ausência de oxigênio).

Em outras palavras, trata-se de uma pirólise a baixa temperatura

O Processo

LTC Matéria Orgânica (C,H,N,O,S,Cl...) Matéria

Orgânica (rica em C, H)

=>O processo da LTC emula em laboratório/escala de tempo industrial o que a natureza leva milhões de ano para formar em escala de tempo geológico (combustíveis fósseis)

Vantagens da LTC

Custo energético menor em comparação com os demais processos pirolíticos

Matérias-primas de baixo ou sem valor comercial Não formação de dioxinas, furanos, COP... Processo imobilizador de carbono (seqüestro de

carbono) Imobilização dos metais pesados Fração líquida condensável é um óleo

semelhante ao Diesel de petróleo Produto: combustível universal

Produtos e Subprodutos da LTC

• Óleo (‘bio-óleo)• Carvão (qualidade dependente da matéria

prima)• Água de reação• Material não condensável (CO2, CO, CH4...)

Protocolo de Pesquisa de Biomassas pela LTC

Analise Elementar e termogravimétrica Secagem (< 90%, teor de umidade) Conversão a baixa temperatura (bancada) Balanço de massa Determinação das propriedades físicas,

químicas e físico-química (reológicas) dos produtos

Ativação e caracterização do carvão

Propriedades dos Produtos da LTC

Óleo (líquido condensável): Faixa de cadeia de carbono: semelhante ao

do óleo Diesel Viscosidade = 33,7 (cstks) (reator contínuo) Poder calorífico = 39 MJ/kg Praticamente, ausência de aromáticos Não formação de dioxinas e furanos

Propriedades do Óleo da LTC (lodos de ETE)

Propriedades Valor% Carbono Elementar 70-80 Poder Calorífico, kJ/g 38-40% Aromáticos < 4% Enxofre (S) < 0,5% Nitrogênio (N) < 0,8Estado físico a 25º C Líquido% (v/v) SOx 0,0002 % (v/v) NOx 0,002Alcanos C8 – C18

Composição química das Matérias-Primas X Produtos

+ Proteínas + óleo

+ carboidratos + carvão

+ lignina e celulose + água de reação

Exemplo: 1 ton de casca seca produz

Cacau Coco

Óleo 81 kg 73 kg

Carvão ativado 100 kg 180 kg

Adsorção (mg/g) 100 (azul de metileno)

150 (azul de metileno)

550 (índice de iodo)

850 (índice de iodo)

Comparação do N.º de Iodo de várias Biomassas do Brasil

Biomassa N.º de Iodo

Lodo ativado 95

Lodo digerido 80

Lodo de Álcool 160

Bagaço de Cana 400

Cana 1100

Casca de Cacau 550

Casca de Coco 1150

Norit D10 630

Norit D35 935

Poder calorífico do óleo obtido a partir da aplicação do processo de LTC em biomassas Variadas.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

PT BE CC SCr Pneu SM

PC Mcal/Kg

Pt = lodo petroquímico/ Be = lodo residual da indústria bebida/ CC = Coco residual verde/ SCr = Serragem cromadaPneu / SM = sabugo de milho.

LTC com várias Biomassas

Matéria-prima % de òleo % de Carvão % de Ácidos Graxos no Óleo

Lupinus mutabilis 32,5 26,4 35,0

Lupinus albus 24,0 27,6 29,5

Torta de Azeite de Oliva

15,5 38,6 26,0

Semente de Oliveira

17,1 34,0 26,5

Torta de colza 44,5 22,5 38,3

LTC – Borra de Café Solúvel (tese – Eliane Carollo)

Fração Composição (%)

Fração Líquida Orgânica (bio-óleo)

50 (80% ácidos graxos)

Substrato (carvão) 29

Voláteis 15

Água de Reação 6

Reator de Bancada - UFF

Reator contínuo

Reator para produzir carvão ativado - UFF

Estágios em Desenvolvimento Tecnológico da LTC no Brasil

Escala Local

Bancada UFF

Semi-Piloto UFF/ PLASTIMASSA, CENPES

Piloto FAENQUIL (Londrina0

Os novos passos da LTC

Lodos de ETEs: avaliação da economicidade do processo; sistema de secagem por luz solar direta (estufas), implantação de uma planta industrial demonstrativa na Alemanha e no Brasil

Integração com o Programa Brasileiro do Biodiesel (Ex.: degradação da ricina e ricinina durante o processo de conversão a baixa temperatura)

P&D para resíduos industriais Integração: lodo e lixo

Integração da LTC com Biodiesel: completa sinergia

Produção Anual de Biomassa (2002) - ton

Mundial 120 x 109

Brasileira (só resíduos de milho, soja, arroz e trigo)

108,4 x 106

Programa do Biodiesel (2%)

4x 106 (considerando 50% de umidade e que a semente corresponde a 0,1%)

Estimativa da Produção Anual (ton) de Bio-Óleo e Carvão dos Resíduos do Programa do Biodiesel (LTC)

Óleo 2 x 105 ( 5%)

Carvão 2,4 x 106 (60%)

Vantagens da Integração LTC - Biodiesel

Agregação de valor aos resíduos Solução ambiental e econômica Logística ideal: não envolve custos de transporte Aproveitamento da mesma estrutura operacional Fomento ao empreendedorismo e à geração de

renda e de emprego Créditos de carbono e MDL

Um Conceito: Polos Integrados de Biodiesel

Unidade Integradora: fornecimento de energia elétrica e matéria prima

Unidade 1: Obtenção do ÓleoUnidade 2: Proução do biodiesel

e glicerinaUnidade 3: Especialidades

Química e Refino

Metas do Projeto LTC-Biodiesel

Estudo sistemático dos resíduos das espécies que serão utilizadas ao longo da cadeia produtiva do biodiesel: restos agrícolas, resíduos, tortas e borras

Caracterização dos produtos: bio-óleo e carvão Ativação do carvão e sua caracterização Upgrade do óleo e carvão: refino, extração de

sub-produtos... Compatibilização das propriedades de óleo

combustível

Instituições a serem envolvidas

Universidade Federal Fluminense Universidade de Ciências Aplicadas de Giessen Universidade do Norte Fluminense TECBIO PESAGRO/RJ FAENQUIL (Lorena)?

APOIO: SECTI/FAPERJ, MCT (Programa do Biodiesel), CNPq, Fundos Setorias...)

Referência

Prof. Raimundo Damasceno Universidade Federal Fluminense

Instituto de Química

E-mail: damascen@vam.uff.br

OBRIGADO