BR112012017706B1

BR112012017706B1 - combustível sólido, e, uso de um combustível sólido

Info

Publication number: BR112012017706B1
Application number: BR112012017706A
Authority: BR
Inventors: Kiyama Michihiro
Original assignee: Creative Co Ltd
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2018-10-02
Also published as: ZA201205282B; US20130008358A1; CA2786976C; AU2010342105A1; RU2012135040A; EP2527419A1; RU2591853C2; CA2786976A1; KR20120117873A; CN102712860A; MX2012008275A; AU2010342105B2; SG182495A1; KR101802544B1; JP4813605B2; JP2011144327A; US8801812B2; EP2527419B1; MY171639A; WO2011086741A1

Abstract

combustível sólido. é apresentado um combustível sólido, que é adequado para a geração de energia térmica, com uso de sementes de frutas ou torta presanda das mesmas de uma planta que cresce em grandes quantidades na natureza. o combustível sólido, que é constituído por uma composição contendo 70% em peso ou mais, em base seca, de sementes de frutas ou torta prensada das mesmas de ricinus communis, triadica sebifera, jatropha curcas, brassica rapa l. var. nippo-oleifera, plamae, zea mays ou prosopis glandulosa (mel de agaroba), é caracterizado pelo fato de ter sido formado por compressão térmica.

Description

(54) Título: COMBUSTÍVEL SÓLIDO, E, USO DE UM COMBUSTÍVEL SÓLIDO (73) Titular: CREATIVE CO. LTD, Companhia Japonesa. Endereço: 765 Minamiryuou, Misonou, Saijyou-Cho, Higashihiroshima-Shi, Hiroshima 739-0024, JAPÃO(JP) (72) Inventor: MICHIHIRO KIYAMA

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 20/10/2010, observadas as condições legais

Expedida em: 02/10/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

1/11 “COMBUSTÍVEL SÓLIDO, E, USO DE UM COMBUSTÍVEL SÓLIDO” Campo da invenção:

[0001] A invenção atual refere-se a um combustível sólido. Mais especificamente, ela refere-se a um combustível sólido que faz uso efetivo de fruta (especialmente semente) de um certo tipo de planta que cresce em grandes quantidades na natureza e contém uma grande quantidade de componente oleoso, ou uma torta prensada obtida depois da extração de um componente oleoso da semente do mesmo. Muito mais especificamente, ela refere-se a um combustível sólido que faz uso efetivo da fruta acima (especialmente a semente) ou a torta prensada da mesma, produz uma quantidade tão pequena quanto possível de um gás ou resíduo perigoso depois da combustão, gera uma grande quantidade de calor e leva à eliminação da produção de dióxido de carbono, especialmente um combustível sólido adequado para uso como um combustível para a geração de energia térmica. Descrição da Técnica anterior:

[0002] A causa do aquecimento global, que é um dos problemas ambientais globais, inclui o aumento da quantidade de dióxido de carbono existente no ar. Estão sendo feitas várias abordagens para a eliminação da produção de dióxido de carbono, em base global. Como uma das abordagens, a produção de biocombustíveis e o uso dos mesmos em automóveis e caldeiras de geração de energia como alternativa para os combustíveis fósseis, tais como carvão vegetal e gasolina, está sendo estudada. No entanto, o uso de alimentos, tais como milho, que são usados como matérias-primas dos biocombustíveis está prejudicando o equilíbrio entre a ecologia e a economia, e, portanto, não se pode dizer que esta é a melhor abordagem. Assim sendo, é necessário levar-se em consideração o meio ambiente global quanto aos efeitos sobre roupas, abmentos e casas, cujo equilíbrio é indispensável para as vidas humanas, que devem ser minimizados. Como este é um problema muito difícil de ser resolvido, estão sendo feitos vários estudos, mas o problema

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2/11 ainda não foi resolvido. Assim sendo, um combustível sólido que utiliza plásticos é usado em caldeiras a vapor como uma alternativa para o óleo e o carvão vegetal, mas não se pode dizer que o seu efeito de eliminar a produção de dióxido de carbono seja satisfatório.

[0003] Frutas (especialmente as sementes) tendo um teor relativamente elevado de um componente oleoso existem na natureza, apesar de não serem comestíveis. Existe um grande número de frutas conhecidas (sementes) das quais é extraído um componente oleoso a ser usado em sabão e em produtos industriais. Entre eles, os seguintes têm um grande número de sementes das quais é extraído um componente oleoso a ser usado para vários fins.

(1) Ricinus communis [0004] Ela é também conhecida como a planta de óleo de rícino e é perene, e cresce em grandes quantidades na África, índia e China. Apesar do óleo extraído da sua semente ser usado como matéria-prima de óleo de rícino, o óleo tem alta toxidez e não é muito usado como alimento.

[0005] No entanto, estão sendo feitos agora estudos sobre o componente oleoso para uso como um biocombustível ou um combustível alternativo do óleo bruto.

(2) Triadica sebifera [0006] Ela é também conhecida como Sapium sebiferum ou pau de sebo Chinês e cresce em grandes quantidades na China e Taiwan. Um componente oleoso extraído da sua semente é usado como matéria-prima de sabão ou velas e é especialmente usado para fins medicinais.

(3) Jatropha curcas [0007] Ela é também conhecida como mamona ou Jatropha, a sua semente tendo um alto teor de óleo, apesar de crescer na América Central e do Sul, e o seu rendimento de cultivo ser muito elevado. Assim sendo, ela é cultivada em grandes quantidades em muitos países, tais como índia, China, África e América do sul. O óleo extraído da sua semente é usado em sabão e

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3/11 em velas e agora está atraindo muita atenção como um combustível de biodiesel.

(4) Brassica rapa L. var. nippo-oleifera [0008] Ela é também conhecida como a semente de óleo de colza e é uma árvore bienal crucífera que pertence à família Brassica. Ela é uma planta cultivada que tem sido cultivada como um vegetal para a extração de óleo e é conhecida de outra forma como mostarda do campo ou “colza” (semente de repolho, uma semente coletada, no sentido exato) e foi chamada de Kona ou Nasumire no período Edo.

(5) Palmae [0009] É um termo genérico para plantas de palmeiras. Ela é dividida em onze subfamílias, tais como Cocos nucifera L., Areca e Calamus margaritus e 29 gêneros (tribos).

[00010] Ela cresce em grandes quantidades na região tropical. A parte interna (mesocarpo) tem um alto teor de açúcar de tamareira e tem sido usada como alimento durante 6.000 anos no Leste Central e Próximo, e é usada agora em materiais doces, frutose e alcoóis. É obtida uma grande quantidade de óleo de alta qualidade (copra) da albumina de Cocos nucifera L. ou Elaeis quineensi Jacq. que é usada em sabão industrial e margarina. São obtidos xarope e açúcar cortando-se os pedúnculos de vários tipos de Arenga pinnata, fervendo a seiva extraída das extremidades cortadas e secando-se a mesma.

(6) Zea mays [00011] Ela é uma planta anual gramífera. A sua semente como grão é usada como dieta humana e alimento para gado e é também importante como matéria-prima para amido (amido de milho), óleo ou bioetanol, e a sua produção anual mundial é de cerca de 600 milhões de toneladas. Cerca de 400 milhões de toneladas da mesma são usadas como alimento e cerca de 200 milhões de toneladas são usadas como fibras para a dieta humana.

7) Mel de agaroba (Prosopis glandulosa)

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4/11 [00012] Ela é distribuída no sudoeste da América, do Texas até a Califórnia e o norte do México. Ela cresce em planícies, montanhas e desertos, e a sua altura é de cerca de 6 m. Os seus ramos caiem e as suas flores amarelas claras aromáticas florescem na primavera até o verão. A sua fruta é uma casca e amadurece no verão. índios que vivem no sudoeste comem esta casca.

Sumário da invenção

Problema a ser resolvido pela invenção:

[00013] Então, da invenção atual foi prestado atenção ao fato de que a semente ou torta acima (referida simplesmente como torta prensada, daqui por diante) obtida depois que o componente oleoso foi extraído da semente e produzido em grandes quantidades, foi objeto de estudos intensivos conduzidos para se desenvolver um combustível sólido que faça uso efetivo da semente ou da torta e possa ser usado como uma nova fonte de energia, especialmente para eliminar a produção de dióxido de carbono. Pelo conhecimento atual, a torta prensada, especialmente, é produzida com base na mesma quantidade que aquela do componente oleoso extraído e uma pequena quantidade do componente oleoso permanece na torta prensada. Assim sendo, é do conhecimento geral que a própria torta prensada está na forma de pedaços de sementes e pode ser usada como combustível, mas o seu uso é de pequena escala.

[00014] Foram conduzidos estudos para se atingir o objetivo acima e verificou-se que quando a semente acima, especialmente a torta prensada da mesma ou uma composição constituída pela mesma como o componente principal, é comprimida termicamente e moldada sob condições específicas, pode ser obtido um produto moldado duro sem se utilizar uma grande quantidade de um aglutinante (por exemplo, um plástico) ou um agente de retenção do formato (por exemplo, uma borracha ou adesivo) intencionalmente, e que o produto moldado obtido tem um valor calorífico

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5/11 grande o suficiente como combustível sólido. Além disso, verificou-se, com surpresa, que o produto moldado tem uma dureza e rigidez suficientemente elevada, isto é, excelente estabilidade de retenção da forma, apesar de conter a torta prensada como o componente principal. Esta estabilidade de retenção da forma é uma das propriedades características extremamente valiosas como um combustível sólido, especialmente um combustível para a geração de energia térmica. Um combustível sólido passa por repetições de etapas, tais como estocagem, transporte e descarga, depois da produção (moldagem) antes de ser usado. Durante estas etapas, ocorre fragmentação e quando a fragmentação se toma grande, este produto se toma inadequado para uso como um combustível sólido industrial.

[00015] Verificou-se que a fragmentação e a desintegração do combustível sólido de acordo com a invenção atual ocorre raramente nestas etapas depois da moldagem e antes do uso pelos usuários, através do que o combustível sólido pode reter a sua forma por um longo tempo como um combustível industrial tendo um tamanho moldado adequado, e especialmente, um combustível para a geração de energia térmica.

Meios para resolver o problema:

[00016] A invenção atual foi feita com base no conhecimento acima. De acordo com a invenção atual, é apresentado um combustível sólido que é constituído por uma composição que contém 70% em peso ou mais, em base seca, de uma semente de fruta ou da torta prensada da mesma de Ricinus communis, Triadica sebifera, Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippooleifera, Plamae, Zea mays ou (mel de agaroba), e é moldada por compressão.

[00017] De acordo com um aspecto preferido da invenção atual, é apresentado o seguinte combustível sóbdo.

(1) O combustível sólido, onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da semente de fruta acima ou da torta prensada

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6/11 da mesma.

(2) O combustível sólido, onde a composição contém 85% em peso ou mais, em base seca, da semente da fruta acima ou da torta prensada da mesma.

(3) O combustível sólido que é obtido por moldagem por compressão da composição em uma temperatura de 80 a 150°C.

(4) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Ricinus communis.

(5) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Triadica sebifera.

(6) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Jatropha curcas.

(7) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Brassica rapa L. var. nippo-oleifera.

(8) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Plamae.

(9) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de Zea mays.

(10) O combustível sólido onde a composição contém 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta de mel de agaroba.

(11) 0 combustível sólido tendo um valor calorífico de 15 a 30

Mj/kg.

(12) O combustível sólido tendo um tamanho médio de 15 a

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3.500 cm³.

(13) O combustível sólido tendo um peso específico aparente de 0,3 a 0,6 g/ cm³.

(14) O combustível sólido tendo uma relação de fragmentação de 5% em peso ou menos em um teste de estabilidade de retenção da forma.

(15) O combustível sólido que é usado para a geração de energia.

(16) O uso do combustível sólido acima como combustível para a geração de energia.

Efeito da invenção:

[00018] De acordo com a invenção atual, pode ser produzido um produto moldado combustível sólido tendo estabilidade de retenção de forma excelente, através do uso da fruta ou da torta prensada da mesma de um certo tipo de planta que cresce em grandes quantidades na natureza e parte da qual é usada como alimento ou óleo. Especialmente, pode ser produzido um produto moldado de combustível sólido como um combustível sólido composto substancialmente da torta prensada de uma fruta de planta, especialmente um combustível sólido para a geração de energia. Assim sendo, o combustível sólido da invenção atual é formado substancialmente de uma planta na natureza, não produz um gás perigoso e leva à eliminação de dióxido de carbono.

Descrição detalhada da realização preferida:

[00019] O combustível sólido da invenção atual é obtido da semente de fruta ou da torta prensada da mesma de Ricinus communis, Triadica sebifera, Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera, Plamae, Zea mays ou mel de agaroba, e é formada por uma composição constituída substancialmente da semente da fruta ou torta prensada da mesma. Conforme descrito acima, algumas das sementes das frutas das plantas acima são usadas como matérias-primas de alimento e óleo. Assim sendo, o combustível sólido

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8/11 da invenção atual, de preferência, é obtido da torta prensada da semente da fruta acima. A torta prensada da semente é um resíduo deixado depois que a semente seca é comprimida para remover da mesma um componente oleoso. Apesar de a torta prensada conter pequenas quantidades de óleo e água, ela pode ser usada diretamente como uma matéria-prima na invenção atual. [00020] O combustível sólido da invenção atual contém 70% em peso ou mais, de preferência, 80% ou mais, especialmente de preferência, 85% ou mais, em base seca, da semente ou torta prensada da mesma. O peso a seco significa o peso obtido pela subtração da quantidade de água contida na semente ou torta prensada da mesma.

[00021] Como a semente da fruta acima ou torta prensada da mesma contém óleo em uma quantidade pequena, um combustível sólido tendo uma excelente estabilidade de retenção de forma e um valor calorífico grande o suficiente pode ser obtido pela compressão e moldagem da semente ou torta prensada da mesma sem a adição de um aglutinante.

[00022] O combustível sólido da invenção atual é constituído por uma composição que deve conter 70% em peso ou mais, de preferência, 80% em peso ou mais, em base seca, da semente acima ou torta prensada da mesma, de preferência, da torta prensada da mesma, ou poderá conter substancialmente 100% da torta prensada. No entanto, a composição poderá conter outro componente derivado de um produto natural, como borracha ou amido, em uma quantidade de menos de 30% em peso, de preferência, menos de 20% em peso, especialmente de preferência, menos de 15% em peso. [00023] Fora das frutas acima, a fruta de Ricinus communis, Triadica sebifera, Jatropha curcas, Brassica rapa L. var. nippo-oleifera ou Plamae é preferida, e a fruta de Ricinus communis, Jatropha curcas ou Plamae é especialmente preferida.

[00024] Para moldar o combustível sólido da invenção atual, a composição acima é moldada por compressão em uma temperatura de 80 a

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150°C, de preferência, 100 a 130°C. Para a compressão térmica, poderá ser usado um extrusor de parafuso único ou parafusos duplos.

[00025] É especialmente desejável usar-se um extrusor de parafusos duplos. A compressão da composição extrusada pelo extrusor é descarregada de um orifício circular e é cortada em um comprimento adequado para obterse um produto moldado cilíndrico.

[00026] Neste ponto, pode ser obtido um combustível sólido tendo um tamanho desejado, ajustando-se o diâmetro do orifício circular para 25 a 50 mm, de preferência, 30 a 40 mm, e o comprimento do corte para de 20 a 70 mm, de preferência, 25 a 65 mm.

[00027] Como o combustível sólido da invenção atual, de preferência, é fabricado pelo método de moldagem acima, do ponto de vista industrial, o seu formato, de preferência, é cilíndrico ou prismático, especialmente de preferência, cilíndrico. Com relação ao tamanho do combustível sólido, o seu volume médio é 15 a 3.500 cm³, de preferência, 20 a 1.000 cm³.

[00028] O peso específico aparente do combustível sólido é 0,3 a 0,6 g/cm³, de preferência, 0,4 a 0,5 g/cm³.

[00029] O combustível sólido tem um valor calorífico estável de 15 a 30 MJ/kg, de preferência, 20 a 28 MJ/kg. Assim sendo, o combustível sóbdo da invenção atual tem um valor calorífico altamente estável e uma estabibdade de retenção de forma excelente e, portanto, é vantajosamente usado como um combustível para a geração de energia térmica.

Exemplos:

[00030] Um teste de estabibdade de retenção da forma foi feito em combustíveis sóbdos obtidos nos exemplos, pelo seguinte método.

[00031] 100 kg de combustível sóbdo foram colocados em um recipiente metábco (tambor) tendo uma capacidade de 200 btros, o tambor foi rolado 100 m em uma estrada plana de asfalto durante três minutos, e isto foi repetido cinco vezes (um total de 1.000 m). Posteriormente, o combustível

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10/11 sólido foi retirado do tambor e a relação (%) de combustível sóbdo passando através de uma peneira tendo uma abertura de 10 mm ou menos foi obtida como sendo a estabilidade de retenção da forma.

[00032] (critério de avabação) [00033] A relação (em peso) de combustível sólido que passa através de uma peneira tendo uma abertura de 10 mm ou menos foi calculada e avaliada com base no seguinte critério.

a 5% ou menos: satisfatório 6 a 10% ou menos: aceitável 11 a 15%: insatisfatório

Exemplos 1 a 7 [00034] Um combustível sólido cilíndrico tendo um diâmetro de extrusão de cerca de 50 mm (comprimento de 65 mm) foi obtido da torta prensada de cada uma das sementes de frutas mostradas na Tabela 1 abaixo como uma composição de matéria-prima (cada composição continha 80% em peso da torta prensada e 20% em peso de borracha natural) por intermédio de um extrusor de parafusos duplos aquecido a 130°C. O peso específico aparente (peso específico em volume), o valor calorífico e o resultado do teste de estabibdade de retenção da forma de cada um dos combustíveis sólidos obtidos, são mostrados na Tabela 1 abaixo.

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Tabela 1

Produto Peso Valor calorífico

rTf θ'

ο	Ο	Ο	Ο	Ο	Ο	Ο
c	c	c	c	c	c	c
Ό	Ό	Ό	Ό	Ό	Ό	Ό
S	S	S	S	S	S	S
Μ-ι	Μ-ι	Μ-ι	Μ-ι	Μ-ι	Μ-ι	Μ-ι
CZ5	CZ5	CZ5	CZ5	ΕΛ	ΕΛ	ΕΛ

03	03	03	03	03	03	03
CZ5	CZ5	ΕΛ	ΕΛ	ΕΛ	ΕΛ	ΕΛ

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Combustível sólido, caracterizado pelo fato de compreender uma composição contendo 70% em peso ou mais, em base seca, da semente de fruta ou torta prensada da mesma de Ricinus communis, Triadica sebifera, ou Prosopis glandulosa (mel de agarobd), e menos de 30% em peso de amido ou borracha derivados de um produto natural, e que é moldada por compressão a quente a uma temperatura de 100 a 130°C.
2. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição conter 80% em peso ou mais, em base seca, da semente de fruta ou torta prensada da mesma.
3. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição conter 85% em peso ou mais, em base seca, da semente de fruta ou torta prensada da mesma.
4. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser obtido por moldagem por compressão da composição, em uma temperatura de 80 a 150°C.
5. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição conter 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta Ricinus communis.
6. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição conter 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta Triadica sebifera.
7. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição conter 80% em peso ou mais, em base seca, da torta prensada da semente da fruta Prosopis gladulosa (mel de agaroba).
8. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter um valor calorífico de 15 a 30 MJ/kg.
9. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1,

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2/2 caracterizado pelo fato de ter um tamanho médio de 15 a 3.500 cm³.
10. Combustível sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter um peso específico aparente de 0,3 a 0,6 g/cm³.
11. Combustível sóbdo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter uma relação de fragmentação de 5% em peso ou menos em um teste de estabibdade de retenção de forma.
12. Uso de um combustível sóbdo como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ser usado como combustível para a geração de energia.

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