BR102021026827A2

BR102021026827A2 - SOLID BIOFUEL FROM BIOMASS ORIGINED FROM AEROBIC BIOGIDISTRATION AND THE RESPECTIVE PRODUCTION PROCESS

Info

Publication number: BR102021026827A2
Application number: BR102021026827-1A
Authority: BR
Inventors: Fernando Pereira De Sá; Elisangela Cardoso De Lima Borges; Luciana Lopes Kuramoto Moreira; Lara Lysse Vieira De Souza; Marcos Aurélio Leandro Alves Da Silva
Original assignee: Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia De Goiás
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-07-04

Abstract

Esta invenção refere-se a um processo para produção de pellets de biocombustível sólido de biomassa oriunda de biodigestão aeróbia e ao biocombustível resultante deste processo. A matéria-prima para obtenção do biocombustível é proveniente da compostagem ou oriunda da biodigestão aeróbia realizada com inserção de ar pressurizado e não filtrado. O produto dessa invenção consiste em um biocombustível sólido, formado, essencialmente, pela homogeneização de matéria orgânica compostada com gordura animal bovina e suína. O pellet de biocombustível sólido da presente invenção possui baixa umidade, odor característico de material humificado, resistência ao transporte e poder calorífico para ser utilizado na geração de energia térmica e possível conversão em elétrica, em substituição a outros combustíveis oriundos de biomassa.

This invention refers to a process for producing solid biofuel pellets from biomass derived from aerobic digestion and the biofuel resulting from this process. The raw material for obtaining biofuel comes from composting or comes from aerobic biodigestion carried out with the insertion of pressurized and unfiltered air. The product of this invention consists of a solid biofuel, essentially formed by the homogenization of organic matter composted with bovine and pork animal fat. The solid biofuel pellet of the present invention has low humidity, characteristic odor of humified material, resistance to transport and calorific value to be used in the generation of thermal energy and possible conversion into electricity, replacing other fuels from biomass.

Description

SOLID BIOFUEL FROM BIOMASS ORIGINED FROM AEROBIC BIOGIDISTRATION AND THE RESPECTIVE PRODUCTION PROCESS

field of invention

[001] A presente invenção refere-se ao processo de produção de biocombustíveis sólidos (pellets) de biocompostos oriundos da biodigestão aeróbia de resíduos orgânicos para serem utilizados na geração de energia térmica. A matéria-prima para obtenção dos pellets é proveniente do processo de compostagem ou oriunda da biodigestão aeróbia de resíduos alimentares, realizada em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado, não filtrado.[001] The present invention refers to the production process of solid biofuels (pellets) of biocompounds derived from the aerobic digestion of organic waste to be used in the generation of thermal energy. The raw material for obtaining the pellets comes from the composting process or comes from the aerobic digestion of food waste, carried out in a closed environment with the insertion of pressurized, unfiltered air.

[002] A presente invenção aplica-se à confecção de pellets passíveis de serem utilizados na geração de energia térmica e possível conversão em energia elétrica. Para este propósito são aproveitados biocompostos advindos da compostagem ou de processo de biodigestão aeróbia, realizada em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado, possibilitando uma nova aplicação desse material que, atualmente, é destinado somente à biofertilização. Esta aplicação possibilita reduzir custos com utilização de pellets produzidos com outros tipos de biomassa, além de trazer um maior benefício para o meio ambiente.[002] The present invention applies to the manufacture of pellets that can be used in the generation of thermal energy and possible conversion into electrical energy. For this purpose, biocompounds arising from composting or from the aerobic biodigestion process are used, carried out in a closed environment with the insertion of pressurized air, allowing a new application of this material, which is currently intended only for biofertilization. This application makes it possible to reduce costs with the use of pellets produced with other types of biomass, in addition to bringing a greater benefit to the environment.

[003] Para a elaboração do produto biocombustível a metodologia consiste na aglutinação de um blend oleaginoso composto de gordura animal (bovina e suína), na proporção de 50% de gordura bovina e 50% gordura suína, misturado ao biocomposto numa proporção de 25% desses aglutinantes em relação à massa total do bioproduto (pellets), transformando-o em um material facilmente peletizado.[003] For the preparation of the biofuel product, the methodology consists of agglutinating an oleaginous blend composed of animal fat (beef and pork), in the proportion of 50% bovine fat and 50% pork fat, mixed with the biocompound in a proportion of 25% of these binders in relation to the total mass of the bioproduct (pellets), transforming it into an easily pelletized material.

Fundamentals of the invention

[004] Esta invenção refere-se a novo processo de utilização de biocompostos oriundos do processo de compostagem ou de biodigestão aeróbia, realizada em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado, e ao bioproduto (pellets) resultante deste processo. Os pellets são, essencialmente, formados pela compactação de matéria orgânica compostada ou biodigerida aerobiamente em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado, adicionada à gordura animal bovina e suína.[004] This invention refers to a new process of using biocompounds from the composting process or aerobic biodigestion, carried out in a closed environment with the insertion of pressurized air, and the bioproduct (pellets) resulting from this process. Pellets are essentially formed by compacting composted or aerobically biodigested organic matter in a closed environment with the insertion of pressurized air, added to beef and pork animal fat.

[005] O produto dessa invenção consiste em um biocombustível sólido, homogêneo, resistente ao transporte e de fácil aquecimento, podendo ser utilizado para geração de energia térmica e elétrica, em substituição a outros combustíveis oriundos de biomassa vegetal.[005] The product of this invention consists of a solid, homogeneous, transport-resistant and easily heated biofuel, which can be used to generate thermal and electrical energy, replacing other fuels from plant biomass.

[006] O documento de patente JPS5975993 (A) apresenta um método de fabricação de um eficaz biocombustível sólido que pode ser queimado em um queimador, misturando carvão seco pulverizado ou resíduos de madeira com uma gordura (de origem vegetal ou animal) fundida a cerca de 150 °C. O enxofre, que é um poluente ambiental, é completamente removido pelo uso de um fio de platina e o combustível sólido pode ser usado como uma fonte de calor para um queimador. A presente invenção difere-se desta patente quanto ao uso de resíduos de alimentos e resíduos ricos em carbono biodigeridos e cuja biomassa é aglutinada somente com gordura animal, sem a geração do gás SO2 e sem o custo adicional do fio de platina para a minimização do impacto do gás transformando-o em ácido sulfúrico.[006] The patent document JPS5975993 (A) presents a method of manufacturing an effective solid biofuel that can be burned in a burner, mixing dry pulverized coal or wood waste with a fat (of vegetable or animal origin) melted about of 150°C. Sulfur, which is an environmental pollutant, is completely removed by using a platinum wire and the solid fuel can be used as a heat source for a burner. The present invention differs from this patent regarding the use of biodigested food residues and residues rich in carbon and whose biomass is agglutinated only with animal fat, without the generation of SO2 gas and without the additional cost of platinum wire to minimize the impact of the gas turning it into sulfuric acid.

[007] A patente US 20060283220 (A1) traz um sistema e processo para compostagem de alta eficiência adicionando um secador ao sistema de compostagem para evaporar a umidade dos resíduos de estrume animal, estrume de aves e/ou lodo de esgoto de estações de tratamento de águas residuais municipais. O produto fermentado é transformado em um pellet ou grânulo desidratado se aproximando de 100% desidratado para ser aplicado como biofertilizante. A presente invenção difere-se desta patente quanto ao sistema da compostagem regular ou acelerado, utilizando resíduos alimentares e resíduos ricos em carbono com inserção de ar pressurizado para o crescimento de bactérias não-patógenas, obtendo um produto humificado em até 14 dias com umidade controlada entre 40 e 60%, que então é seco em estufa entre 20 e 40 °C. Durante a compostagem regular ou acelerada, o controle da umidade por meio de resíduos ricos em carbono propicia a obtenção de biocomposto com características de poder de combustão. Assim, o produto desta biodigestão pode ser usado tanto para biofertilização como pode ser aglutinado com gordura bovina e suína para pelletização e ser usado como biocombustível como proposto na presente invenção.[007] US patent 20060283220 (A1) brings a system and process for high efficiency composting by adding a dryer to the composting system to evaporate moisture from animal manure waste, poultry manure and/or sewage sludge from treatment plants of municipal wastewater. The fermented product is transformed into a dehydrated pellet or granule approaching 100% dehydrated to be applied as a biofertilizer. The present invention differs from this patent regarding the regular or accelerated composting system, using food residues and residues rich in carbon with insertion of pressurized air for the growth of non-pathogenic bacteria, obtaining a humified product in up to 14 days with controlled humidity between 40 and 60%, which is then dried in an oven between 20 and 40 °C. During regular or accelerated composting, humidity control through residues rich in carbon allows obtaining biocompost with characteristics of combustion power. Thus, the product of this biodigestion can be used both for biofertilization and can be agglutinated with bovine and pork fat for pelletization and used as biofuel as proposed in the present invention.

[008] O documento de patente CA3031475C refere-se a um material e/ou combustível produzido a partir de biomassa e a um aparelho para o tratamento de misturas sólidolíquido, em particular de biomassa, compreendendo pelo menos um reator para receber a mistura sólido-líquido, uma planta para a produção de energia a partir de biomassa, incluindo pelo menos um aparelho para o tratamento da biomassa. A presente invenção difere-se desta patente quanto ao custo reduzido do processo de obtenção da biomassa de pellet por meio do processo de compostagem regular ou acelerado, utilizando um biodigestor cuja temperatura é mantida pelas bactérias do processo de decomposição aeróbia de alimentos e resíduos ricos em carbono, não ultrapassando a temperatura de 20 °C e 65 °C, pressão do ambiente, fluxo de ar com uma bomba de até 3 l/min.[008] The patent document CA3031475C refers to a material and/or fuel produced from biomass and to an apparatus for treating solid-liquid mixtures, in particular biomass, comprising at least one reactor to receive the solid-liquid mixture liquid, a plant for the production of energy from biomass, including at least one apparatus for treating the biomass. The present invention differs from this patent regarding the reduced cost of obtaining pellet biomass through the regular or accelerated composting process, using a biodigester whose temperature is maintained by bacteria from the aerobic decomposition process of food and waste rich in carbon, not exceeding the temperature of 20 °C and 65 °C, ambient pressure, air flow with a pump of up to 3 l/min.

[009] O documento de patente WO2008036605 (A3) traz um método de fabricação de pellet de combustível compreendendo biomassa agrícola que inclui milho inteiro, espigas de milho, palha de milho, trigo, farelo de trigo, palha de trigo, soja, casca de soja, fibra de cotilédone de soja, alfafa, grãos de destilaria secos, aveia, palha de aveia, polpa de beterraba sacarina e/ou cascas de girassol. Outros materiais de biomassa agrícola adequados que podem ser usados para formar os grânulos de combustível incluem coprodutos de processos de moagem de milho (por exemplo, alimentação de glúten de milho, fibra branca), cascas de aveia, cascas de arroz, farinha de colza, frações de colza. A presente invenção difere-se desta patente quanto aos resíduos da biomassa de fabricação do pellet que são resíduos alimentares, resíduos ricos em carbono como a serragem e gordura bovina e suína, com o propósito de reduzir e reciclar os resíduos gerados em grande volume nos espaços urbanos e rurais.[009] The patent document WO2008036605 (A3) brings a method of manufacturing a fuel pellet comprising agricultural biomass that includes whole corn, corn cobs, corn straw, wheat, wheat bran, wheat straw, soybeans, soybeans, soy cotyledon fiber, alfalfa, dried distillers grains, oats, oat straw, sugar beet pulp and/or sunflower husks. Other suitable agricultural biomass materials that can be used to form the fuel granules include by-products of corn milling processes (e.g. corn gluten feed, white fiber), oat husks, rice husks, rapeseed meal, rapeseed fractions. The present invention differs from this patent in terms of biomass residues from the manufacture of the pellets, which are food waste, waste rich in carbon such as sawdust and bovine and pork fat, with the aim of reducing and recycling the waste generated in large volumes in spaces urban and rural.

[0010] A patente US8216336 (B2) traz o método para geração de energia integrada e produção de fertilizante orgânico incluindo: a estação de energia alimentada por combustão, uma instalação para a produção de fertilizante orgânico peletizado, e meios para capturar e redirecionar o calor residual da estação de energia para ser usado na produção de fertilizante orgânico peletizado em uma proporção de aproximadamente 60% de material orgânico para 40% de aditivos inorgânicos, como fosfato de diamônio (DAP), fosfato de monoamônio (MAP), ureia, etc armazenada ao longo de um período de cerca de 2 a 18 meses. A presente invenção difere-se desta patente por usar uma biomassa de resíduos alimentares e resíduos ricos em carbono como serragem proveniente do método de biodigestão aeróbia por um período bem mais curto, cerca de 14 dias para compostagem acelerada. Esta biomassa pode ser usada como produto para biofertilização ou como biocombustível com a adição de aglutinantes de resíduos de gordura bovina e suína para facilitar seu armazenamento e transporte.[0010] Patent US8216336 (B2) brings the method for integrated power generation and production of organic fertilizer including: the power station powered by combustion, an installation for the production of pelletized organic fertilizer, and means to capture and redirect heat waste from the power station to be used in the production of pelletized organic fertilizer in a ratio of approximately 60% organic material to 40% inorganic additives such as diammonium phosphate (DAP), monoammonium phosphate (MAP), urea, etc. over a period of approximately 2 to 18 months. The present invention differs from this patent by using a biomass of food waste and carbon-rich waste such as sawdust from the aerobic biodigestion method for a much shorter period, about 14 days for accelerated composting. This biomass can be used as a product for biofertilization or as a biofuel with the addition of bovine and pork fat waste binders to facilitate storage and transport.

[0011] O documento de patente WO2015102499 (A1) refere-se ao processo de fabricação dos pellets de biomassa e um cabeçote do peletizador usado no processo. Os resíduos orgânicos usados na biomassa são resíduos orgânicos secos que compreendem polpa de beterraba, polpa de café, farelo, fermento de panificação, resíduos de laticínios ou lamas secas de estações de tratamento biológico de águas residuais, palha de cereal, palha de colza, miscanthus, espigas de milho secas e / ou caules ou fibras de coco mais óxido de cálcio em pó com a adição de óleo de rícino e/ou cal hidratada são usados como agente de ligação. Difere-se da presente invenção quanto ao uso de lamas secas de estações de tratamento biológico de águas residuais que podem demandar a necessidade de temperaturas mais elevadas para a inativação biológica, outro aspecto é quanto ao uso mais limitado de resíduos de alimentos o que não minimiza o impacto do grande volume de resíduos gerados pelas populações.[0011] The patent document WO2015102499 (A1) refers to the manufacturing process of biomass pellets and a pelletizer head used in the process. The organic residues used in the biomass are dry organic residues comprising beet pulp, coffee pulp, bran, baking yeast, dairy residues or dried sludge from biological wastewater treatment plants, cereal straw, rapeseed straw, miscanthus , dried corn cobs and/or coconut stalks or fibers plus powdered calcium oxide with the addition of castor oil and/or hydrated lime are used as a binding agent. It differs from the present invention in terms of the use of dried sludge from biological wastewater treatment plants, which may require higher temperatures for biological inactivation. Another aspect is the more limited use of food waste, which does not minimize the impact of the large volume of waste generated by populations.

[0012] A patente EP3199611 (A1), também publicada como EP3199611 (A4), CN105637071 (A), CN105637071 (B), JP2016539800 (A), JP6190071 (B2) e WO2016047877 (A1), traz um sistema de preparação de pellet e método de preparação usando biomassa de resíduos de alimentos, excrementos, madeira. O método executa um processo de separação para a remoção de sucata de metais e materiais plásticos de resíduos brutos antes que os resíduos brutos passem por um processo de formação de peletização. O processo de formação de pellets inclui: preparação de uma mistura de biomassa composta por 10% em peso de resíduos inorgânicos, 30% em peso de resíduos orgânicos, 50% em peso de carvão e grafite e 10% em peso de argila vermelha; aplicação de uma mistura de óleo desasfaltado à mistura enquanto está sendo extrudida; a mistura extrudada é revestida com um composto de asfalto e carvão e moldado para assumir forma e tamanho predeterminadas para a peletização. A presente invenção difere-se desta patente quanto à matéria-prima utilizada para a produção dos pellets de biomassa, que são apenas resíduos de alimentos com lascas de serragem (ou outros resíduos ricos em carbono) transformado num biocomposto granular aglutinado com os resíduos de gordura bovina e suína. Esta biomassa utilizada na peletização é um produto sem a inclusão de excrementos humanos ou animais o que reduz os riscos de contaminação patogênica e de aglutinadores com menor grau de toxicidade química. Além disso, a triagem dos resíduos sólidos ao resíduo de alimentos é realizada pelo próprio gerador o que descarta os custos operacionais de um setor industrial para a realização desta atividade.[0012] Patent EP3199611 (A1), also published as EP3199611 (A4), CN105637071 (A), CN105637071 (B), JP2016539800 (A), JP6190071 (B2) and WO2016047877 (A1), provides a pellet preparation system and method of preparation using biomass from food waste, excrement, wood. The method performs a separation process for removing scrap metals and plastic materials from raw waste before the raw waste undergoes a pelletizing process. The pellet formation process includes: preparation of a biomass mixture composed of 10% by weight of inorganic waste, 30% by weight of organic waste, 50% by weight of coal and graphite and 10% by weight of red clay; applying a mixture of deasphalted oil to the mixture while it is being extruded; the extruded mix is coated with an asphalt-carbon compound and shaped to a predetermined shape and size for pelletizing. The present invention differs from this patent in terms of the raw material used for the production of biomass pellets, which are just food waste with sawdust chips (or other waste rich in carbon) transformed into a granular biocomposite agglutinated with waste fat. beef and pork. This biomass used in pelletizing is a product without the inclusion of human or animal excrement, which reduces the risk of pathogenic contamination and binders with a lower degree of chemical toxicity. In addition, the sorting of solid waste and food waste is carried out by the generator itself, which eliminates the operating costs of an industrial sector for carrying out this activity.

[0013] A patente KR20140119907 (A), também publicada como KR101457402 (B1), traz o método de fabricação de pellet usando biomassa de resíduos de alimentos de origem residencial ou restaurantes, excrementos e resíduos gerados pelo gado; resíduos de madeira, roupas velhas, serragem, cascas de arroz para transformar-se em um pellet de combustível sólido na melhoria da eficiência térmica e qualidade de ignição do combustível sólido. A presente invenção difere-se desta patente quanto à composição do resíduo da biomassa que são resíduos de alimentos, serragem de madeira (ou outros resíduos ricos em carbono), gordura bovina e suína, sem a adição dos resíduos que possam conter patógenos, como os excrementos e resíduos gerados pelo gado.[0013] Patent KR20140119907 (A), also published as KR101457402 (B1), brings the pellet manufacturing method using biomass from food waste of residential or restaurant origin, excrement and waste generated by livestock; waste wood, old clothes, sawdust, rice husks to transform into solid fuel pellet in improving thermal efficiency and ignition quality of solid fuel. The present invention differs from this patent regarding the composition of the biomass residue, which are food residues, wood sawdust (or other residues rich in carbon), beef and pork fat, without the addition of residues that may contain pathogens, such as excrement and waste generated by livestock.

[0014] A patente CN106520241A traz um combustível de pellet de biomassa ecologicamente correto, o qual consiste num combustível de poliéster de biomassa orgânica armazenado em pellet compreendendo as seguintes proporções das matérias-primas: 18 a 24 partes de poliéster, 10 a 30 partes de serragem de pinheiro, 20 a 50 partes de serragem de árvores daninhas, 20 a 30 partes de palha de girassol em pó, 35 a 45 partes de palha de mamona, 5 a 10 partes de lixo orgânico sólido, 20 a 30 partes de palha em pó, 40 a 50 partes de lascas de madeira de lariço dahuriano, 10 a 15 partes de lascas de olmo, 10 a 15 partes de lascas de madeira de salgueiro, 10 a 15 partes de lascas de madeira de choupo, 6 a 9 partes de um aditivo, 5 a 10 partes de um agente fixador de enxofre, 30 a 45 partes de turfa e 40 a 65 partes de pó de carvão. De acordo com a invenção, um combustível mineral e lixo orgânico sólido são combinados, e o pellet de biomassa orgânica produzido tem um bom grau de ligação, um alto valor de combustível, pouca poluição na combustão e quase nenhuma geração de dióxido de enxofre e cinzas volantes, portanto, a construção de um ambiente ecológico é beneficiado. O poliéster de biomassa revestindo a superfície externa do biocombustível de pellet de biomassa permite que o combustível seja convenientemente armazenado e transportado sem gerar partículas finas. A presente invenção difere-se desta patente quanto à composição da biomassa que são resíduos de alimentos com serragem de madeira em lascas (ou outros resíduos ricos em carbono), transformado num biocomposto granular sem qualquer mistura com matéria mineral e carbonácea que possa gerar gases de efeito estufa e orgânicos voláteis. Para evitar a perda de massa e a dispersão de pó durante seu transporte adicionou-se aglutinantes de fontes de resíduos agroindustrial como as gorduras animal, bovina e suína.[0014] Patent CN106520241A brings an ecologically correct biomass pellet fuel, which consists of an organic biomass polyester fuel stored in pellets comprising the following proportions of raw materials: 18 to 24 parts of polyester, 10 to 30 parts of pine sawdust, 20 to 50 parts weed sawdust, 20 to 30 parts powdered sunflower straw, 35 to 45 parts castor bean straw, 5 to 10 parts solid organic waste, 20 to 30 parts straw in powder, 40 to 50 parts dahurian larch wood chips, 10 to 15 parts elm wood chips, 10 to 15 parts willow wood chips, 10 to 15 parts poplar wood chips, 6 to 9 parts an additive, 5 to 10 parts of a sulfur binding agent, 30 to 45 parts of peat and 40 to 65 parts of coal dust. According to the invention, a mineral fuel and solid organic waste are combined, and the produced organic biomass pellet has a good binding degree, a high fuel value, little pollution in combustion, and almost no generation of sulfur dioxide and ash. flywheels, therefore, building an ecological environment is benefited. The biomass polyester coating the outer surface of the biomass pellet biofuel allows the fuel to be conveniently stored and transported without generating fine particles. The present invention differs from this patent in terms of the composition of the biomass, which consists of food waste with sawdust in chips (or other residues rich in carbon), transformed into a granular biocompost without any mixture with mineral and carbonaceous matter that could generate greenhouse gases. greenhouse effect and volatile organics. To avoid weight loss and dust dispersion during transport, binders from agro-industrial waste sources such as animal, beef and pork fat were added.

[0015] A patente US9453176 (B2) traz um processo para fazer pellets de biomassa de uma variedade de fontes de matéria-prima incluindo resíduos agrícolas, resíduos e subprodutos florestais e madeira danificada pelo gelo e tempestades e ervas daninhas que são moídos até a obtenção de uma fração granulométrica extrusada adequada para a pelletização. A presente invenção difere-se desta patente quanto ao processo de geração da biomassa que consiste em compostagem ou na biodigestão aeróbia de resíduos alimentares e serragem (ou outros resíduos ricos em carbono) e, após 14 dias sob aeração, tem-se um biocombustível que é aglutinado com gordura bovina e suína para facilitar seu transporte e armazenamento.[0015] Patent US9453176 (B2) provides a process for making biomass pellets from a variety of raw material sources including agricultural residues, forest residues and by-products and wood damaged by ice and storms and weeds that are ground to obtain of an extruded granulometric fraction suitable for pelletization. The present invention differs from this patent in terms of the biomass generation process which consists of composting or aerobic biodigestion of food waste and sawdust (or other waste rich in carbon) and, after 14 days under aeration, there is a biofuel that it is agglutinated with beef and pork fat to facilitate its transport and storage.

[0016] A patente US9453176 (B2) traz métodos de fabricação de pellets de combustível que são caracterizadas por compreender um objeto moldado por compressão de pecíolos de palmeira, o objeto moldado é torrefado, e um método de produção para os grânulos de combustível que compreende uma etapa de compressão, quebra, torrefação, pulverização e uma etapa de pelotização em que derivados de palma, a lignina, é adicionada aos ramos e folhas de palmeira pulverizados obtidos e a mistura resultante é moldada por compressão para formar pellets. A presente invenção diferese desta patente quanto ao uso da biomassa para a produção dos pellets que são resíduos de alimentos, resíduos ricos em carbono e aglutinantes de gordura animal para melhor eficiência na pelletização.[0016] Patent US9453176 (B2) brings methods of manufacturing fuel pellets that are characterized by comprising an object molded by compression of palm petioles, the molded object is roasted, and a production method for fuel granules comprising a compression, cracking, roasting, pulverizing step and a pelletizing step in which palm derivatives, lignin, is added to the obtained pulverized palm branches and leaves and the resulting mixture is compression molded to form pellets. The present invention differs from this patent regarding the use of biomass for the production of pellets, which are food residues, residues rich in carbon and animal fat binders for better pelleting efficiency.

[0017] A patente CN109207227 (A) refere-se à invenção de um combustível de pellet de biomassa ecologicamente correto com as seguintes matérias-primas por peso: 55 a 60 partes de palhas de milho, 33 a 50 partes de galhos, 35 a 40 partes de capim aquático, 1,2 a 2,5 partes de um otimizador de combustão, 35 a 45 partes de grãos de trigo, 25 a 35 partes de cascas de arroz, 0,33 a 0,65 partes de um agente nivelador, 15 a 20 partes de farelo de trigo, 8 a 13 partes de resíduos alimentares e 5 a 15 partes de serragem. O combustível peletizado tem os seguintes efeitos benéficos: as matériasprimas da biomassa estão facilmente disponíveis; todas as matérias-primas são substâncias orgânicas e os danos ao meio ambiente são reduzidos. Difere-se da presente invenção quanto à geração de gás de efeito estufa e ozônio troposférico pelo uso de ácido nítrico no processo de obtenção da biomassa. A presente invenção apenas faz uso de resíduos de alimentos e resíduos ricos em carbono no processo de obtenção da biomassa e aglutinação com resíduos de gordura bovina e suína para facilitar o transporte e não gerar pó.[0017] Patent CN109207227 (A) refers to the invention of an ecologically correct biomass pellet fuel with the following raw materials by weight: 55 to 60 parts of corn straw, 33 to 50 parts of twigs, 35 to 40 parts watergrass, 1.2 to 2.5 parts of a combustion optimizer, 35 to 45 parts of wheat grain, 25 to 35 parts of rice husks, 0.33 to 0.65 parts of a leveling agent , 15 to 20 parts of wheat bran, 8 to 13 parts of food waste and 5 to 15 parts of sawdust. Pelleted fuel has the following beneficial effects: biomass feedstocks are easily available; All raw materials are organic substances, and the harm to the environment is reduced. It differs from the present invention regarding the generation of greenhouse gas and tropospheric ozone by the use of nitric acid in the process of obtaining the biomass. The present invention only makes use of food residues and residues rich in carbon in the process of obtaining the biomass and agglutination with residues of bovine and pork fat to facilitate the transport and not to generate dust.

[0018] A patente CN109207223 (A) traz a invenção de um método de preparação de pellet combustível de biomassa como auxiliar de combustão. O método compreende as seguintes etapas: preparação das matérias-primas, seccionamento, fermentação, moldagem, dispersão, desidratação, secagem e granulação. De acordo com o documento de patente, ervas daninhas de terras agrícolas, resíduos de fitoterápicos chineses, resíduos de noz de betel, grama aquática, óleo de drenagem, palhas de trigo, talos de milho, resíduos alimentares, lama de viveiro de peixes, palhas de soja e esterco de granja são usados como matérias-primas para biomassa dos pellets. Os pellets produzidos por serem orgânicos produzirão como produto a queima livre de substâncias nocivas, parafina industrial é adicionada e é aplicável como um agente de ignição além de reduzir as cinzas de combustão e diminuir a taxa de escória. A presente invenção difere-se desta patente quanto às etapas do processo que podem ser todas manuais e de realização pelo próprio gerador como a compostagem regular ou acelerada, em que o gerador faz a segregação dos resíduos de alimentos e adiciona serragem (ou resíduos ricos em carbono) em um biodigestor aeróbio e, após 14 dias, faz-se a adição dos aglutinantes que são resíduos de gordura bovina e suína e a prensagem para a peletização. A presente invenção é uma alternativa energética de reaproveitamento de resíduos que não inclui os resíduos patógenos como a lama de viveiro de peixes e esterco de granja e, por isso, pode ser aplicado como um produto para geração de energia em fogões e aquecedores.[0018] Patent CN109207223 (A) brings the invention of a method of preparing biomass fuel pellets as a combustion aid. The method comprises the following steps: preparation of raw materials, sectioning, fermentation, moulding, dispersion, dehydration, drying and granulation. According to the patent document, farmland weeds, Chinese herbal medicine residues, betel nut residues, water grass, drainage oil, wheat straws, corn stalks, food residues, fish pond mud, straws soybean and farm manure are used as raw materials for biomass pellets. The pellets produced as they are organic will produce a product that burns free of harmful substances, industrial paraffin is added and is applicable as an ignition agent in addition to reducing combustion ash and decreasing the rate of slag. The present invention differs from this patent in terms of the process steps, which can all be manual and carried out by the generator itself, such as regular or accelerated composting, in which the generator segregates food waste and adds sawdust (or residues rich in carbon) in an aerobic biodigester and, after 14 days, the binders are added, which are residues of bovine and pork fat and pressing for pelletizing. The present invention is an energy alternative for the reuse of waste that does not include pathogenic waste such as fish pond mud and farm manure and, therefore, can be applied as a product for energy generation in stoves and heaters.

Brief description of the drawings

[0019] A presente invenção foi concretizada por meio de experimentos, cujos resultados são apresentados em gráficos, em que:
A Figura 1 apresenta as curvas de análise termogravimétrica (TG) e análise termogravimétrica diferencial (DTA) para os compostos biodigeridos e/ou aglutinados.
A Figura 2 apresenta o espectro de absorção na região do infravermelho (IV) para os compostos biodigeridos e/ou aglutinados.[0019] The present invention was implemented through experiments, the results of which are presented in graphs, in which:
Figure 1 shows the thermogravimetric analysis (TG) and differential thermogravimetric analysis (DTA) curves for the biodigested and/or agglutinated compounds.
Figure 2 shows the absorption spectrum in the infrared (IR) region for the biodigested and/or agglutinated compounds.

Description of the invention

[0020] A presente invenção utiliza-se dos resíduos de alimentos e resíduos ricos em carbono após processo de compostagem ou processo de biodigestão aeróbia, realizada em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado, para transformação em bioproduto combustível (pellets) como propósito de reaproveitamento do potencial energético dessa biomassa.[0020] The present invention uses food waste and waste rich in carbon after the composting process or aerobic biodigestion process, carried out in a closed environment with the insertion of pressurized air, for transformation into a fuel bioproduct (pellets) for the purpose of reuse of the energy potential of this biomass.

[0021] Ao biocomposto advindo do processo de compostagem é adicionado um blend de aglutinantes oleaginosos composto de gordura animal previamente preparada na proporção de 50% de gordura bovina e 50% gordura suína e misturada ao biocomposto numa proporção de 25% desses aglutinantes em relação à massa total do bioproduto, transformando-o em um material facilmente peletizado. Após a homogeneização, essa mistura é inserida em uma peletizadora para realizar a prensagem do biocomposto aglutinado para obtenção de pellets não fragmentáveis resistentes ao transporte e armazenamento, propícios a serem utilizados na geração de energia térmica sem produção de poeira fina ou fuligem durante a combustão.[0021] A blend of oleaginous binders composed of animal fat previously prepared in a proportion of 50% bovine fat and 50% pork fat is added to the biocompost resulting from the composting process and mixed with the biocomposite in a proportion of 25% of these binders in relation to the total mass of the bioproduct, transforming it into an easily pelleted material. After homogenization, this mixture is inserted into a pellet machine to press the agglutinated biocompound to obtain non-fragrable pellets resistant to transport and storage, suitable for use in the generation of thermal energy without producing fine dust or soot during combustion.

[0022] A temperatura da peletizadora, durante a produção dos pellets, varia de aproximadamente 80 a 95 °C e a pressão de compactação é de, aproximadamente, 300 kgf/cm². A dimensão dos pellets deve estar com diâmetro entre 6 e 20 mm, com comprimento maior ou igual a 3,15 e menor ou igual a 40 mm, devendo a umidade estar sempre menor que 10%. O biocomposto utilizado para produção dos pellets deve estar seco e moído, pois materiais triturados e peneirados, com granulometria fina e maior homogeneidade, garantem uma melhor distribuição da temperatura e menor perda de calor, melhoram a aeração, visto que pequenas partículas alteram a densidade do material, aumentando, consequentemente, a velocidade do processo. De modo geral, o tamanho das partículas do biocomposto deve estar entre 500 e 700 µm.[0022] The temperature of the pellet machine, during pellet production, varies from approximately 80 to 95 °C and the compaction pressure is approximately 300 kgf/cm². The size of the pellets must be between 6 and 20 mm in diameter, with a length greater than or equal to 3.15 and less than or equal to 40 mm, and the humidity must always be less than 10%. The biocompost used to produce the pellets must be dry and ground, as crushed and sieved materials, with fine granulometry and greater homogeneity, ensure better temperature distribution and less heat loss, improve aeration, since small particles change the density of the material, consequently increasing the speed of the process. In general, the size of the biocompost particles should be between 500 and 700 µm.

[0023] Análises químicas da presente invenção demonstraram que pellets de biomassa de resíduos compostados com relação C/N entre 15/1 e 30/1 fornecem um biocombustível sólido com poder de combustão, sem produção de cinzas e adequado ao armazenamento e transporte até locais para geração de energia térmica e possível conversão em energia elétrica.[0023] Chemical analysis of the present invention demonstrated that biomass pellets from composted waste with a C/N ratio between 15/1 and 30/1 provide a solid biofuel with combustion power, without ash production and suitable for storage and transport to local for thermal energy generation and possible conversion into electrical energy.

[0024] O processo de produção de pellets de biomassa da presente invenção compreende as seguintes etapas:

1 a - obter biocomposto oriundo de biodigestão aeróbia realizada por meio de compostagem ou biodigestão aeróbia de resíduos alimentares acrescidos com resíduos ricos em carbono realizada em ambiente fechado com inserção de ar pressurizado e não filtrado;
2 a - realizar a secagem do biocomposto, obtido na etapa 1, à temperatura entre 20 oC e 40 oC;
3 a - triturar biocomposto em uma única moagem num moinho moedor triturador de grãos;
4 a - realizar a aglutinação do biocomposto por meio da adição de uma mistura (blend) oleaginosa composta de gordura animal bovina e suína, na proporção de 75% do biocomposto para 12,5% de gordura bovina e 12,5% de gordura suína, misturar previamente os dois aglutinantes (gorduras bovina e suína) até completa homogeneização e acrescentar ao biocomposto até a completa homogeneização;
5 a - realizar a prensagem do biocomposto aglutinado para obtenção de pellets não fragmentáveis e resistentes ao transporte e armazenamento.

[0024] The biomass pellet production process of the present invention comprises the following steps:

1 a - obtain biocompost from aerobic biodigestion carried out through composting or aerobic biodigestion of food waste added with waste rich in carbon carried out in a closed environment with insertion of pressurized and unfiltered air;
2 a - carry out the drying of the biocompost, obtained in step 1, at a temperature between 20 oC and 40 oC;
3 a - grinding biocompost in a single grinding process in a grain crushing mill;
4 a - perform the agglutination of the biocompound by adding an oleaginous mixture (blend) composed of bovine and pork animal fat, in the proportion of 75% of the biocompound to 12.5% of bovine fat and 12.5% of pork fat , previously mix the two binders (beef and pork fat) until complete homogenization and add to the biocompost until complete homogenization;
5 a - press the agglutinated biocomposite to obtain non-fragrable pellets that are resistant to transport and storage.

[0025] O biocombustível sólido (pellet) obtido por meio do processo descrito anteriormente possui poder calorífico inferior (PCI) na faixa entre 8 e 125 MJ/kg e utiliza como biomassa resíduos de alimentos sólidos, preferencialmente, pelo reaproveitamento de restos de alimentos cozidos ou assados, talos e cascas de verduras e frutas, borra de café, ervas e filtro de papel, exceto cascas de ovos ou materiais ricos em carbonato de cálcio, acrescido com resíduos diversos ricos em carbono, preferencialmente, serragem, podas de grama, folhas secas, podas de árvores.[0025] The solid biofuel (pellet) obtained through the process described above has a lower calorific value (PCI) in the range between 8 and 125 MJ/kg and uses solid food residues as biomass, preferably by reusing cooked food remains or baked goods, stalks and peels of vegetables and fruits, coffee grounds, herbs and filter paper, except eggshells or materials rich in calcium carbonate, plus various residues rich in carbon, preferably sawdust, grass clippings, leaves dry, tree pruning.

Examples of embodiments of the invention

[0026] Após alguns testes, buscando o aperfeiçoamento da metodologia desenvolvida para a biodigestão aeróbia com inserção constante de ar não-filtrado pressurizado e controlado, foram realizados dois experimentos, com monitoramento dos principais parâmetros.[0026] After some tests, seeking to improve the methodology developed for aerobic biodigestion with constant insertion of pressurized and controlled non-filtered air, two experiments were carried out, with monitoring of the main parameters.

[0027] Para o primeiro experimento o resíduo sólido orgânico biodigerido aerobiamente (RSOBA 1), foi produzida uma mistura de materiais orgânicos utilizando restos de alimentos (constituídos basicamente de arroz cozido, casca de banana desidratada, casca de cebola, pão integral, resíduos de suco) e serragem, na proporção de 94,28% de resíduos de alimentos e 5,71% de serragem. A mistura foi introduzida dentro do biodigestor de bancada, sendo os parâmetros temperatura, teor de umidade, pH, gás sulfídrico, gás metano e dióxido de carbono monitorados diariamente durante 14 dias.[0027] For the first experiment, the aerobically biodigested organic solid residue (RSOBA 1), a mixture of organic materials was produced using food remains (consisting basically of cooked rice, dehydrated banana peel, onion peel, wholemeal bread, waste of juice) and sawdust, in the proportion of 94.28% of food waste and 5.71% of sawdust. The mixture was introduced into the benchtop biodigester, and the temperature, moisture content, pH, hydrogen sulfide, methane and carbon dioxide parameters were monitored daily for 14 days.

[0028] No segundo experimento o resíduo sólido orgânico biodigerido aerobiamente (RSOBA 2), foi produzida uma mistura de materiais orgânicos utilizando restos de alimentos (constituídos basicamente de arroz cozido, batata frita, alface, cenoura e repolho, alface, tomate, couve e ½ limão, macarrão tipo penne, tomate cereja, milho, pimenta) e serragem, na proporção de 92,36% de resíduos de alimentos e 7,63% de serragem. A mistura foi introduzida dentro do biodigestor de bancada, sendo os parâmetros temperatura, teor de umidade, pH, gás sulfídrico, gás metano e dióxido de carbono monitorados diariamente durante 14 dias.[0028] In the second experiment, the aerobically biodigested organic solid waste (RSOBA 2), a mixture of organic materials was produced using food scraps (consisting basically of cooked rice, french fries, lettuce, carrots and cabbage, lettuce, tomato, cabbage and ½ lemon, penne pasta, cherry tomatoes, corn, pepper) and sawdust, in the proportion of 92.36% food waste and 7.63% sawdust. The mixture was introduced into the benchtop biodigester, and the temperature, moisture content, pH, hydrogen sulfide, methane and carbon dioxide parameters were monitored daily for 14 days.

[0029] O terceiro experimento foi realizado a partir, prioritariamente, dos resíduos dos seguintes alimentos: arroz, feijão, cenoura, banana e cascas de ovos. Porém, esta amostra apresentou um baixo poder calorífico, se comparado às outras amostras realizadas. Pode-se inferir que o baixo valor apresentado nesta amostra foi devido à presença de cascas de ovos entre os resíduos orgânicos de alimentos que foram biodigeridos, ricas em carbonato de cálcio e magnésio que diminuem o poder calorífico. Entretanto, a mesma amostra com adição de aglutinantes, na proporção de 25% da amostra, sendo 12,5% de gordura bovina e 12,5% de gordura suína, teve um considerável aumento nos valores de poder calorífico. Cerca de 9 vezes maior o valor do poder calorífico inferior do que da amostra sem aglutinantes.[0029] The third experiment was carried out primarily from the residues of the following foods: rice, beans, carrots, bananas and eggshells. However, this sample had a low calorific value compared to other samples. It can be inferred that the low value presented in this sample was due to the presence of eggshells among the organic residues of foods that were biodigested, rich in calcium and magnesium carbonate that reduce the calorific value. However, the same sample with the addition of binders, in the proportion of 25% of the sample, 12.5% of beef fat and 12.5% of pork fat, had a considerable increase in the values of calorific value. About 9 times higher value of lower calorific value than the sample without binders.

[0030] No fim dos 14 dias, os materiais apresentaram aspectos macroscópicos de materiais humificados com texturas e odores característicos, bem como pH entre 7,0 e 8,0, condizente com a literatura utilizada. Durante a fase dentro do biodigestor, foram observados e mantidos os parâmetros considerados ótimos para a realização da biodigestão de acordo com suas especificidades de controle e/ou leitura.[0030] At the end of the 14 days, the materials presented macroscopic aspects of humified materials with characteristic textures and odors, as well as pH between 7.0 and 8.0, consistent with the literature used. During the phase inside the biodigester, the parameters considered optimal for carrying out biodigestion were observed and maintained according to their control and/or reading specificities.

[0031] Caracterizações: Esta etapa do estudo consistiu na caracterização da biomassa de resíduos de alimentos e foram utilizadas as técnicas para determinar o poder calorífico superior e inferior (PCS e PCI), de espectroscopia infravermelho (FT-IR), de termogravimetria (TG) e termogravimetria diferencial (DTA) e de Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES).[0031] Characterizations: This stage of the study consisted of characterizing the biomass of food residues and techniques were used to determine the upper and lower calorific value (PCS and PCI), infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetry (TG ) and Differential Thermogravimetry (DTA) and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-OES).

[0032] PCS e PCI: Os resultados mostraram maior PCS e PCI para a amostra RSOBA 1. Na Tabela 1 são apresentados os valores do poder calorífico superior e inferior da biomassa residual, após a biodigestão.

Fonte: Própria, 2021.[0032] PCS and PCI: The results showed higher PCS and PCI for the RSOBA 1 sample. Table 1 shows the values of the upper and lower calorific value of the residual biomass after biodigestion.

Source: Own, 2021.

[0033] A Tabela 2 apresenta estimativa do potencial energético dos resíduos domiciliares no Brasil. Assim, analisando a Tabela 2 pode-se concluir que os resultados obtidos são significativamente relevantes. Almeida et al. (2020) utilizaram da estimativa do potencial energético das principais frações combustíveis que compõem os resíduos sólidos dos domicílios brasileiros, com fração mais significativa de matéria orgânica (51%), seguida de recicláveis (35%) e por fim rejeitos (14%), e a matéria prima utilizada no presente estudo são, puramente, compostas de resíduos orgânicos de alimentos e agrícolas, o que corrobora com os resultados obtidos, uma vez que não utilizou-se de recicláveis que, fundamentalmente, contribuem para a otimização do PCI. Uma confirmação desta afirmação é o resultado da amostra RSOBA 1, a de maior PCI, próxima ao valor do PCI do carvão mineral.

Fonte: ALMEIDA et al., 2020, p. 627.[0033] Table 2 presents an estimate of the energy potential of household waste in Brazil. Thus, analyzing Table 2, it can be concluded that the results obtained are significantly relevant. Almeida et al. (2020) used an estimate of the energy potential of the main fuel fractions that make up solid waste from Brazilian households, with the most significant fraction of organic matter (51%), followed by recyclables (35%) and finally waste (14%). and the raw material used in the present study are purely composed of organic food and agricultural waste, which corroborates the results obtained, since recyclables were not used, which fundamentally contribute to the optimization of the PCI. A confirmation of this statement is the result of the RSOBA 1 sample, the one with the highest PCI, close to the PCI value of mineral coal.

Source: ALMEIDA et al., 2020, p. 627.

[0034] TG E DTA: Com objetivo de conhecer o comportamento do composto biodigerido em relação à variação de temperatura, foram realizadas as análises de TG e DTA para todas as amostras biodigeridas. Pode-se observar pelos gráficos da Figura 1 que o comportamento dinâmico, em relação ao aumento da temperatura, foi semelhante para todas as amostras biodigeridas.[0034] TG AND DTA: In order to know the behavior of the biodigested compound in relation to temperature variation, TG and DTA analyzes were performed for all biodigested samples. It can be seen from the graphs in Figure 1 that the dynamic behavior, in relation to the increase in temperature, was similar for all biodigested samples.

[0035] Pela análise termogravimétrica foi possível confirmar, para todas as amostras, uma perda total de massa acima de 95% entre a temperatura ambiente (25 °C) e a temperatura final de realização do experimento (900 °C). Pôde-se identificar, também, por meio da análise dessas curvas, três faixas distintas de decomposição dos compostos biodigeridos. A primeira faixa, entre a temperatura ambiente (25 °C) e até aproximadamente 100 °C, está relacionada à remoção de água adsorvida na superfície externa do material, resultando em aproximadamente 10% de perda de massa dos compostos.[0035] By thermogravimetric analysis, it was possible to confirm, for all samples, a total mass loss above 95% between room temperature (25 °C) and the final temperature of the experiment (900 °C). It was also possible to identify, through the analysis of these curves, three distinct ranges of decomposition of biodigested compounds. The first range, between room temperature (25 °C) and up to approximately 100 °C, is related to the removal of water adsorbed on the external surface of the material, resulting in approximately 10% loss of mass of the compounds.

[0036] ICP-OES: No presente estudo, uma alíquota de 0,4764 g das amostras (RSOBA 1) foi digerida em 50 mL solução de ácido nítrico 5% em digestor de microondas, CEM MARS 6, a 200 °C por 90 minutos em vials de teflon. Após essa solução foi diluída 20 vezes em solução de ácido nítrico 5% e analisada.[0036] ICP-OES: In the present study, an aliquot of 0.4764 g of the samples (RSOBA 1) was digested in 50 mL 5% nitric acid solution in a microwave digester, CEM MARS 6, at 200 °C for 90 minutes in teflon vials. This solution was then diluted 20 times in a 5% nitric acid solution and analyzed.

[0037] A análise dos elementos por ICP OES na amostra RSOBA 1, como descrito na Tabela 3, apresentou altos teores de cobre (Cu) e potássio (K), e teores consideráveis de sódio (Na), fósforo (P), cádmio (Cd) e vanádio (V). A presença de todos os elementos, excetuando o cádmio (Cd), é comum aos resíduos orgânicos de alimentos, uma vez que estes encontram-se presentes em praticamente todos os alimentos rotineiramente consumidos pela população brasileira.

Fonte: Própria, 2021.[0037] The analysis of the elements by ICP OES in the RSOBA 1 sample, as described in Table 3, showed high levels of copper (Cu) and potassium (K), and considerable levels of sodium (Na), phosphorus (P), cadmium (Cd) and vanadium (V). The presence of all elements, except for cadmium (Cd), is common to organic food residues, since these are present in virtually all foods routinely consumed by the Brazilian population.

Source: Own, 2021.

[0038] A Figura 2 apresenta o espectro de infravermelho com transformada de Fourier para amostras biodigeridas. Por meio da análise deste gráfico e com base em referências que publicaram estudos de materiais por FT-IR, de acordo com tabelas que indicam os valores de transmitância característicos de cada grupo funcional, foram identificados os principais estiramentos em bandas ou picos e associado ao grupo funcional com o respectivo valor.[0038] Figure 2 shows the Fourier transform infrared spectrum for biodigested samples. Through the analysis of this graph and based on references that published studies of materials by FT-IR, according to tables that indicate the characteristic transmittance values of each functional group, the main stretches in bands or peaks were identified and associated with the group functional with the respective value.

[0039] Analisando o espectrograma, de todas as amostras, pôde-se perceber que o materiais apresentam, de forma geral, o seguinte comportamento de absorção na região do infravermelho: banda larga em 3400 cm-1 devido às vibrações de hidrogênio de grupos OH da água, alcoóis, fenóis ou ácidos carboxílicos, bem como para hidrogênio de amidas; bandas em 2920 e 2860 cm-1 que podem estar relacionadas aos estiramentos C-H de grupos metilenos de ácidos graxos e vários componentes alifáticos (GRUBE e LIN et al., 2006); banda em 1650 cm-1 que pode ser referente às vibrações C=C de estruturas aromáticas e de grupos C=O conjugados com anel aromático de origem proteica (RAVINDRAN e SRAVANI et al., 2013); banda na região de 1542 cm-1 característica de amidas secundárias; banda em 1420 cm-1 causada pela absorção de algumas estruturas alifáticas, grupos OH fenólicos, grupos COO-, vibrações de anéis aromáticos e carbonatos; bandas nas regiões de 1384 cm-1 e 1230 cm-1 que podem estar relacionadas, respectivamente, à formação de nitrato e amida III (RAVINDRAN, SRAVANI, et al., 2013); e uma banda de absorção em 1035 cm-1 que é atribuída aos grupos silicatos, para éteres aromáticos e finalmente para estiramento C-O de polissacarídeos. Essas bandas também foram encontradas em outros estudos do comportamento de resíduos sólidos orgânicos em processos de compostagem (SMIDT e MEISSL, 2007; BADDI, ALBURQUERQUE, et al., 2004; KHAN e CLARK, et al., 2016 apud SACCO, 2008).[0039] Analyzing the spectrogram of all samples, it could be seen that the materials generally have the following absorption behavior in the infrared region: broad band at 3400 cm-1 due to hydrogen vibrations of OH groups from water, alcohols, phenols or carboxylic acids, as well as for hydrogen from amides; bands at 2920 and 2860 cm-1 that may be related to C-H stretching of fatty acid methylene groups and various aliphatic components (GRUBE and LIN et al., 2006); band at 1650 cm-1 that may refer to the C=C vibrations of aromatic structures and C=O groups conjugated with an aromatic ring of protein origin (RAVINDRAN and SRAVANI et al., 2013); band in the region of 1542 cm-1 characteristic of secondary amides; band at 1420 cm-1 caused by absorption of some aliphatic structures, phenolic OH groups, COO- groups, vibrations of aromatic rings and carbonates; bands in the regions of 1384 cm-1 and 1230 cm-1 that may be related, respectively, to the formation of nitrate and amide III (RAVINDRAN, SRAVANI, et al., 2013); and an absorption band at 1035 cm-1 that is assigned to silicate groups, to aromatic ethers and finally to C-O stretching of polysaccharides. These bands were also found in other studies of the behavior of solid organic waste in composting processes (SMIDT and MEISSL, 2007; BADDI, ALBURQUERQUE, et al., 2004; KHAN and CLARK, et al., 2016 apud SACCO, 2008).

[0040] A banda na região de 1384 cm-1 é referente ao grupo nitrato que aparece no final do processo, quando o material é bem compostado, indicando que o nitrogênio presente no material foi oxidado (GRUBE e LIN et al., 2006). No presente invenção, a presença dessa banda indica que o composto orgânico atingiu seu estágio de biodigestão aeróbia, condizendo com os aspectos organolépticos observados.[0040] The band in the region of 1384 cm-1 refers to the nitrate group that appears at the end of the process, when the material is well composted, indicating that the nitrogen present in the material has been oxidized (GRUBE and LIN et al., 2006) . In the present invention, the presence of this band indicates that the organic compound has reached its stage of aerobic digestion, consistent with the observed organoleptic aspects.

References

[0041] ALMEIDA, R. SARMENTO, E. B. RODRIGUES, D. S. TONELI, J. T. C. L. ANTONIO, G. C. Estudo do potencial energético dos resíduos sólidos domiciliares brasileiros a partir da sua composição gravimétrica. Revista Gestão & Sustentabilidade Ambiental. v. 9, n. esp., p. 616-630. Florianópolis, 2020.[0041] ALMEIDA, R. SARMENTO, E. B. RODRIGUES, D. S. TONELI, J. T. C. L. ANTONIO, G. C. Study of the energy potential of Brazilian household solid waste from its gravimetric composition. Environmental Management & Sustainability Magazine. v. 9, no. esp., p. 616-630. Florianopolis, 2020.

[0042] BADDI, G. A. ALBUQUERQUE, J. A. GONZAVEZ, J. CEGARRA, J. HAFIDI, M. Chemical and spectroscopic analyses of organic matter transformation during composting of olive Mill wastes. v. 54. International Biodeterioration & Biodegradation. 2004.[0042] BADDI, G. A. ALBUQUERQUE, J. A. GONZAVEZ, J. CEGARRA, J. HAFIDI, M. Chemical and spectroscopic analyzes of organic matter transformation during composting of olive Mill wastes. v. 54. International Biodeterioration & Biodegradation. 2004.

[0043] GRUBE, M. LIN, J. G. LEE, P. H. KOKOREVICHA, S. Avaliação de composto à base de lodo de esgoto por espectroscopia FT-IR. Geoderma. v. 130. Edições 3-4, 2006.[0043] GRUBE, M. LIN, J. G. LEE, P. H. KOKOREVICHA, S. Evaluation of sewage sludge-based compost by FT-IR spectroscopy. Geoderm. v. 130. Issues 3-4, 2006.

[0044] RAVINDRAN, B. SRAVANI, R. MANDAL, A. B. et al. Evidência instrumental de biodegradação de resíduos de curtume durante o processo de vermicompostagem com Eudrilus eugeniae. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. v. 111. 2013.[0044] RAVINDRAN, B. SRAVANI, R. MANDAL, A. B. et al. Instrumental evidence of biodegradation of tannery residues during the vermicomposting process with Eudrilus eugeniae. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. v. 111. 2013.

[0045] SACCO, A. P. Caracterização e estudo do comportamento térmico de ligninas extraídas de bagaço de cana-de-açúcar e dos resíduos sólidos urbanos. Tese apresentada ao Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista, para obtenção do título de Doutor em Química. Araraquara, 2008.[0045] SACCO, A. P. Characterization and study of the thermal behavior of lignins extracted from sugarcane bagasse and urban solid waste. Thesis presented to the Institute of Chemistry, Universidade Estadual Paulista, to obtain the title of Doctor in Chemistry. Araraquara, 2008.

[0046] SMIDT, E. MEISSL, K. The Applicability of Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy in Waste Management. v. 27. Waste Management, 2007.[0046] SMIDT, E. MEISSL, K. The Applicability of Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy in Waste Management. v. 27. Waste Management, 2007.

Claims

Biomass pellet production process characterized by comprising the following steps:

1 a - obtain biocompost from aerobic biodigestion carried out through composting or aerobic biodigestion of food waste added with waste rich in carbon carried out in a closed environment with insertion of pressurized and unfiltered air;
2 a - carry out the drying of the biocompost, obtained in step 1, at a temperature between 20 oC and 40 oC;
3 a - grind biocompost in a single grind in a grain crushing mill;
4 a - perform the agglutination of the biocompound by adding an oleaginous mixture (blend) composed of bovine and pork animal fat, in the proportion of 75% of the biocompound to 12.5% of bovine fat and 12.5% of pork fat , previously mix the two binders (beef and pork fat) until complete homogenization and add to the biocompost until complete homogenization;
5 a - press the agglutinated biocomposite to obtain pellets that are not fragmentable and resistant to transportation and storage.

Biomass pellet, obtained by the process described in claim 1, characterized in that it consists mainly of biocompost from composting or aerobic biodigestion of food waste plus residues rich in carbon and minorly of bovine and pork animal fat, used as a binder, and having lower calorific value (PCI) in the range between 8 and 125 MJ/kg.

Biomass pellet, described in claim 2, characterized in that it is produced with solid food waste, preferably by reusing cooked or roasted food remains, stalks and peels of vegetables and fruits, coffee grounds, herbs and paper filters, except egg shells or materials rich in calcium carbonate, plus various residues rich in carbon, preferably sawdust, grass clippings, dry leaves, tree trimmings.

Use of biomass pellets, described in claim 2, characterized by being used as solid biofuel for thermal energy generation and possible conversion into electrical energy.