BR102016023862B1

BR102016023862B1 - Método de remoção de cloro e de componentes inorgânicos de madeira de eucaliptus ssp. para produção de biocombustível sólido, na forma de "pellets" ou outra.

Info

Publication number: BR102016023862B1
Application number: BR102016023862-5A
Authority: BR
Inventors: Javier Farago Escobar; Ildo Luis Sauer; José Goldemberg
Original assignee: Javier Farago Escobar
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2019-04-16
Also published as: EP3527648A4; BR102016023862A2; EP3527648A1; WO2018068111A1

Abstract

método de remoção de cloro e de componentes inorgânicos da madeira de eucaliptus ssp. para produção de beocombustivel sólido, na forma de "pellets" ou outra o eucalipto produzido em regiões tropicais tende a conter concentrações superiores de cloro e outros inorgânicos em teores superiores aos permitidos pelas normas internacionais, como enplus e semelhantes, para produção de biocombustíveis sólidos. a presente invenção trata da remoção de cloro e outros inorgânicos, utilizando processos de pré-tratamento mecânico e químico, compreendendo picagem, moagem e lixiviação, prévios a produção dos biocombustíveis na forma de pellets ou outra. este método propicia a redução de gases tóxicos como dioxinas e gases corrosivos resultante no processo de combustão dos biocombustíveis sólidos.

Description

MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSR. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SÓLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA.

[0001] A presente invenção diz respeito a um método para a remoção de substâncias inorgânicas constituintes, principalmente cloro, sódio, potássio, cálcio e magnésio, a partir de biomassa do gênero Eucaliptus ssp. para produção de biocombustível sólido na forma de pellets ou outra com baixo teor de cinzas e cloro, de forma a poder cumprir as exigências da norma ENplus, ou outra semelhante, permitindo assim o acesso do produto ao mercado internacional de pellets de madeira e outros biocombustíveis sólidos; este método é capaz de eliminar/minimizar as taxas de cloro e metais alcalinos que se encontram negativamente correlacionados com o teor de altas taxas de cinzas resultantes da queima de combustíveis de biomassa, responsáveis pela falha de equipamentos e dificuldades operacionais em instalações de conversão de energia termoquímica e, também, pela emissão de gases tóxicos, tais como o cloro e seus compostos, que durante a combustão formam dioxinas, substâncias organocloradas que podem prejudicar a saúde humana, fator iimitante para o uso da biomassa na produção de bioenergia.

[0002] O alto preço dos combustíveis fósseis no mundo e o interesse em substituir fontes fósseis de energia por outros com base em recursos renováveis, levou a um aumento dramático na demanda para biomassa peletizada que pode ser queimada para uso doméstico, principalmente para o aquecimento residencial ou para a substituição de carvão em outros combustíveis fosseis em termoelétricas.

[0003] Na União Européia - (EU) encontra-se o maior mercado mundial de pellets de madeira, e a produção destes concentra-se principalmente em países Europeus, seguidos dos EUA, Canada e Rússia; nestas regiões onde se produz pellets de madeira, a precipitação pluvial é majoritariamente proveniente de agua doce de geleiras. Nestas condições, as espécies de madeira e as demais biomassas são produzidas baixas taxas de cloro e inorgânicos, enquadrando-se facilmente nas normas Enplus ou semelhantes a serem atendidas para a produção pellets de madeira.

[0004] Considerando as metas 20/20/20 e os planos de descarbonização da UE, o crescimento contínuo do mercado mundial dos pellets de madeira tende a aumentar, e para atender a demanda será necessário à inclusão de países emergentes dos quais revelam potencial países da Oceania, da África e da América Latina, principalmente o Brasil., dado que o Brasil possui grande vocação na produção sustentável de florestas para produção de madeira do gênero Eucaliptus ssp., que apresenta no Brasil produtividade entre 30% a 50% superior a qualquer pais do mundo, tornando-se a espécie ideal para produção em escala de pellets de madeira para energia no Brasil. O problema central consiste em que estes países, diferentemente dos atuais produtores principais, estão localizados na zona tropical do planeta que, embora evidenciem condições edafoclimáticas favoráveis para produção de biomassa, apresentam precipitação de agua proveniente majoritariamente dos oceanos, contendo cloro, em suas altas taxas de (NaCl), além de outros inorgânicos que se depositam no

2/4 solo, sendo absorvidas nas biomassas em seu processo de crescimento, consequentemente também na madeira do Eucaliptus ssp., e em consequência, durante a combustão da biomassa em sua forma natural, formam-se gases poluentes tóxicos que causam problemas ambientais, de saúde e também causam perdas econômicas por corrosão dos equipamentos, fatos que impedem a certificação de atendimento as exigências das normas Enplus e semelhantes aplicáveis, que definem requisitos de qualidade e sustentabilidade para os pellets de madeira no mercado Europeu e/ou internacional.

[0005] IMo Brasil a taxa de cloro presente na madeira de eucalipto é em média cinco vezes superior ao permitido pelas normas Enplus para pellets de madeira para uso residencial, e também a presença de outros inorgânicos resulta após a combustão em teor de cinzas que pode chegar a atingir até quatro vezes o valor permitido.

[0006] A solução dos problemas acima descritos em itens anteriores ampliara o potencial para o aproveitamento produtivo de florestas sustentáveis de eucalipto no Brasil, e em regiões edafoclimaticamente semelhantes, mediante a produção de madeira de eucalipto como biomassa para a produção de energia, na forma de pellets e outras, atendendo as normas internacionais, permitindo o suprimento da crescente demanda residencial e industrial deste biocombustível em países da União Européia e outros, propiciando benefícios econômicos e ambientais para o Brasil e o mundo.

[0007] Atualmente não está disponível para utilização técnicas para extração de inorgânicos da madeira de eucalipto, fato que implica na dificuldade para a produção econômica de eucalipto para fins energéticos no mundo. As poucas técnicas para extração de inorgânicos são destinadas para biomassa de forma geral, sem considerar as especificidades do gênero Eucaliptus ssp., e apresentam limitações exigindo tratamento da biomassa com processos térmicos, muitas vezes acrescidos da utilização de insumos para remoção de inorgânicos, resultando em custos superiores aos possibilitados por esta invenção.

[0008] O tratamento genérico da biomassa sem considerar a estrutura anatômica especifica do eucalipto em suas várias fases do crescimento, tem produzido resultados deficientes através dos processos existentes, limitação que é superada pela presente invenção.

[0009] O processo objeto da presente invenção, consiste em remover o cloro e outros inorgânicos, tais como metais alcalinos, da madeira do gênero Eucaliptos ssp., com a finalidade de permitir a produção de biocombustíveis sólidos na forma de pellets de madeira e outras que atendam as normas Enplus e semelhantes permitindo assim a sua comercialização no mercado Europeu e internacional.

[0010] O método desta invenção compreende o prétratamento hidromecânico, aplicado antes da peletização, ao lenho de característica juvenil, proveniente de florestas plantadas de diferentes idades e diferentes tipos de trato silvicultural, propiciando além do uso exclusivo de madeira juvenil a sua combinação com madeira de lenho

3/4 adulto de eucalipto em proporção que permita o atendimento ao disposto das normas aplicáveis quanto ao teor de cloro e de outros inorgânicos presentes no biocombustível sólido final.

[0011] No método desta invenção a madeira de eucalipto é, na primeira etapa, pré-tratada mecanicamente com picadores tradicionais de campo, sendo reduzida na forma de cavaco fino com granulometria de diâmetro médio de 3mm, e, em seguida, na segunda etapa, é fracionada, com moinho bolas ou semelhante, e peneirada a um intervalo de tamanho granulométrico de cerca de 0,177 mm -0,297 mm, equivalente a 4880 mesh Tyler, de forma a propiciar a exposição de maior área de contato dos traqueídeos e parênquima da madeira, bem como para propiciar o tamanho ideal para peletização, em seguida a madeira moída, passa por lavagem simples por lixiviação de agua desionizada Milli-Q preferencialmente com (condutividade eléctrica <1 microsiemens por cm ¹), à temperatura ambiente, podendo variar de 12 até 36 °C, utilizando uma relação de massa sólida/agua que pode variar de 10g/0,5L até 100g/0.5L, durante um período de tempo variando entre um máximo de 5 minutos a 24 horas de permanência, e, após a fase de lixiviação o material é secado ao ar livre, ou em secadores termomecânicos, resultando a aplicação destes procedimentos em material com teor nulo ou baixo de cloro e com redução do teor de metais alcalinos próximo a 10% do material inicial propiciando o atendimento do limite definido pelas normas Enplus ou semelhantes.

[0012] Os procedimentos de tratamento mecânico e lavagem, bem como os resultados, descrita no item anterior, foram aplicados para prova de conceito, em nível laboratorial, simulando condições reais em grande escala. Os resultados obtidos no laboratório, submetido a teste de cloreto em cromatógrafo seletivo de íons mostraram que as taxas de cloro do material pré-tratado foram totalmente eliminadas. A análise de determinação da concentração de metais alcalinos, obtido por um analisador termogravimétrico até 800°C verificou a redução de 90% das taxas de cinzas, em comparação com o material não tratado.

[0013] O processo desta invenção resulta na eliminação ou redução a níveis aceitáveis pelas normas pertinentes das emissões de cloro, evitando assim a formação de dioxinas, gases tóxicos mutagênicos danosos para a saúde humana, e propiciando substancial eliminação de metais alcalinos reduzindo assim a formação de cinzas, e diminuindo a corrosão dos equipamentos de combustão para produção de energia através de biocombustíveis sólidos.

[0014] Após o processo de pré-tratamento hidromecânico do lenho juvenil da madeira de Eucaliptus ssp. proveniente de florestas plantadas de diferentes idades e tipo de trato silvicultural, o material resultante encontra-se com taxas (< 0,02%) de cloro, contendo metais alcalinos com teor de formação de cinzas (< 0,3%), apresentando características físicas ideais para o processo de peletização, propiciando dessa forma a produção de biocombustível sólido na forma de pellets ou outra, utilizando como insumo madeira de lenho juvenil combinado ou não com madeira de lenho adulto, com o atendimento

4/4 dos limites de teor de cloro e outros inorgânicos definidos pela norma Enplus e semelhantes para comercialização de pellets de madeira.

Claims

REVINDICAÇÕES

1) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP, PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA caracterizado por ser um método para a remoção de substâncias inorgânicas da madeira do gênero Eucaliptus ssp, antes da produção dos pellets ou de outra forma de biocombustível sólido, incluindo os seguintes passos: a) pré-tratamento mecânico da madeira de Eucaliptus ssp,, inicialmente reduzida na forma de cavaco fino com diâmetro granulométrico em torno de 3.0 mm, sequencialmente fracionado e peneirado a um intervalo de tamanho granulométrico entre 0,177 mm - 0,297 mm b) lixiviação da madeira pré-tratada mecanicamente usando agua com uma relação de massa sólida/agua que varia de 10 gramas de madeira por 0.5 litros de agua até 100 gramas de madeira por 0.5 litros de agua, em temperatura ambiente que pode variar de 12 °C até 36 °C durante um período de tempo de residência de no máximo 5 minutos a 24 horas.
2) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela aplicação de pré-tratamento mecânico e de lixiviação ao material de madeira de lenho juvenil exclusivamente ou em combinação com madeira de lenho adulto do gênero Eucaliptus ssp.
3) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material submetido a pré-tratamento mecânico e lixiviação proveniente de florestas plantadas de diferentes idades e tipo de trato silvicultural.
4) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por material submetido a pré-tratamento mecânico usando picadores tradicionais de campo e moinho de bola para madeira ou outro picador semelhante.
5) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por material submetido a lixiviação usando agua desionizada Milli-Q, preferencialmente com condutividade eléctrica <1 microsiemens por cm ¹.
6) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por material

2/2 resultante logo após o pré-tratamento mecânico e lixiviação é secado ao ar livre atmosférico.
7) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material resultante logo após o pré-tratamento mecânico e lixiviação é secado usando secadores termomecânicos.
8) MÉTODO DE REMOÇÃO DE CLORO E DE COMPONENTES INORGÂNICOS DA MADEIRA DE EUCALIPTUS SSP. PARA PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTIVEL SOLIDO, NA FORMA DE PELLETS OU OUTRA de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizado por taxas resultantes de cloro (< 0,02%) e de cinzas (< 0,3%), o que propicia o atendimento as normas Enplus ou semelhantes.