BR112014026412B1

BR112014026412B1 - processo para o tratamento de biomassa

Info

Publication number: BR112014026412B1
Application number: BR112014026412-0A
Authority: BR
Inventors: Jan Remmert Pels; Constantinos Krokos
Original assignee: Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2020-11-24
Also published as: MY170883A; BR112014026412A2; DK2841385T3; EP2841385B1; EP2841385A1; PL2841385T3; NL2008682C2; WO2013162355A1

Abstract

PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE BIOMASSA. Um processo para o tratamento de biomassa com um teor de água e sal relativamente elevado, tal como os resíduos agrícolas ou florestais, compreende: (a) o pré-tratamento mecânico da biomassa úmida; (b) a extração da biomassa pré-tratada com água em uma temperatura entre 40 e 160 °C em uma pressão que mantém a água substancialmente líquida; (c) a desidratação da biomassa aquecida para a produção de uma biomassa desidratada e um efluente aquoso; (d) opcionalmente, o aquecimento da biomassa desidratada em uma temperatura acima de 160 °C; (e) a secagem, antes ou depois da etapa (d), e a compactação da biomassa tratada termicamente. A biomassa tratada pode ser usada como um combustível sólido. O efluente aquoso é submetido a um tratamento anaeróbico para a produção de um biogás/ou alcoóis.

Description

PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE BIOMASSA

[001] A invenção se refere a um processo para o tratamento térmico de biomassa, em especial a biomassa fibrosa, para a remoção de sais e outros componentes indesejáveis, e para torná-la adequada como um combustível sólido.

HISTÓRICO

[002] A torrefação é conhecida por ser um processo útil para a conversão de biomassa de baixo custo, tal como resíduos agrícolas e semelhantes, em combustíveis de alto grau. Em um processo de torrefação, a biomassa é aquecida a temperaturas moderadamente elevadas, tipicamente de 200 a 320 °C, sem a adição de oxigênio, o que resulta na remoção da maior parte da água residual e em uma desagregação suave dos constituintes lenhosos da biomassa, o que produz uma fração de gás, o chamado "tor-gás", que compreende vapor de água, dióxido de carbono e pequenas moléculas orgânicas, e um produto sólido compactável que pode ser processado em um combustível sólido, por exemplo, como um substituto do carvão.

[003] Como um exemplo, o documento WO 2005/056723 descreve um processo de torrefação no qual a biomassa é torrada entre 200 e 320 °C, e o gás produzido pela torrefação é resfriado de modo a condensar as impurezas e o material combustível.

[004] O documento NL 1029909 descreve um processo de torrefação pressurizada em que a água permanece no estado líquido durante o tratamento térmico. Este tratamento hidrotérmico leva a à torrefação de biomassa e à liberação de sais que podem ser removidos por meios mecânicos. No entanto, caso o tratamento hidrotérmico seja realizado em uma única etapa com a desidratação depois, a temperatura deve ser relativamente elevada, de modo a criar as características desejadas do combustível, por exemplo, 190 °C para grama ou até 210 °C para cana e palha. Nesta temperatura, os fenóis solúveis em água e outros sub-produtos indesejáveis são formados a partir da decomposição. O efluente pressionado então contém os componentes que não são digeríveis e que podem até ser tóxicos.

[005] O documento EP2206688 descreve um processo hidrotérmico para a carbonização de biomassa entre 190 e 230 °C e entre 10 e 30 bar durante 1 a 5 horas, seguido da separação entre o líquido e o sólido resultantes por um tratamento de oxidação úmida do líquido. A finalidade do tratamento térmico é a conversão química da biomassa.

[006] O documento WO 2010/112230 revela um método para a carbonização hidrotérmica de biomassa que envolve um pré-tratamento pressurizado úmido em 90 °C e carbonização subsequente, por exemplo, entre 190 e 220 °C e cerca de 20 bar, seguido por secagem.

[007] A presente invenção tem como objetivo a provisão de um processo para o tratamento de biomassa que tem uma ou mais, preferivelmente todas, as vantagens a seguir:

[008] - a biomassa com teor de água relativamente elevado pode ser desidratada e processada;

[009] - a fração aquosa da biomassa úmida é fermentável (anaerobicamente) a um grau elevado;

[010] - a biomassa desidratada é convertida em um substituto de combustível sólido útil com um valor calórico elevado;

[011] - o teor de cinzas, em particular o teor de sal da biomassa resultante, é baixo e atende aos padrões atuais e futuros para os combustíveis sólidos;

[012] - quaisquer efluentes residuais podem ser descartados ou reutilizados sem desvantagens ambientais;

[013] - o processo geral pode ser executado sem a necessidade de uma entrada de energia.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[014] A invenção provê um processo para o tratamento térmico de biomassa que resulta em um sólido que pode ser utilizado como um combustível, bem como um produto da fermentação gasoso ou líquido na forma de biogás (metano) ou de alcoóis. Também foi surpreendentemente descoberto que um extrato aquoso que resulta do processo da invenção pode ser alimentado diretamente a um tratamento anaeróbico, sem prejudicar a digestão anaeróbica de modo algum. O processo, portanto, ainda resulta em um efluente digerível de forma totalmente anaeróbica que não contém subprodutos de degradação (térmica) indesejados. Além disso, uma desidratação eficiente e níveis elevados de remoção de sais, bem como a torrefação do produto, podem ser alcançados. O processo é um tratamento químico hidrotérmico que não impõe limitações à matéria-prima devido à biologia ou à ligação à disponibilidade sazonal. O biogás pode ser produzido por digestão de efluentes líquidos, e pode ser usado no local para a geração de calor e, possivelmente, eletricidade, mas também pode ser melhorado à qualidade de gás natural e utilizado como gás verde em outro lugar. Essencialmente, nenhum resíduo deve ser descartado. A saída é biogás, calor, energia, combustível sólido e um efluente que pode ser descartado.

[015] Assim como no caso da torrefação seca, uma densificação de energia da biomassa é obtida em combinação com uma melhor capacidade de moagem e resistência à água. O processo pode ser totalmente integrado ao calor. Uma eficiência energética global de 60 a 70% para a produção de combustível pode ser alcançada. O processo pode ser executado autonomamente, ou seja, sem a entrada de calor de outra parte. No entanto, ele também pode ser integrado a várias formas de tratamento de águas residuais, com muita sinergia na digestão e na produção de calor e energia verde, ou otimizado para as fontes de calor externas, quando disponíveis. Devido à possibilidade de executar o processo de forma autônoma, é possível ter uma produção descentralizada de combustível sólido de alta qualidade a partir de biomassa de baixa qualidade volumosa. O tamanho ideal de uma unidade descentralizada depende das condições locais.

[016] As condições podem ser manipuladas de modo que P, N e S, bem como outros minerais e nutrientes -exceto K - possam ser dissolvidos no efluente ou ficar para trás na fase sólida. O primeiro permite a recuperação de nutrientes do efluente processado após a digestão. Isto é de particular interesse para aqueles nutrientes que não podem ser recuperados na forma de cinzas após a combustão, em especial N e S.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017] A invenção diz respeito a um tratamento hidrotérmico de biomassa com o objetivo de convertê-la em um combustível atraente. O processo combina quatro melhorias que são individualmente já interessantes: desidratação, remoção de sal, secagem e digestão anaeróbia. No processo da invenção, a biomassa é tratada em água líquida, de modo que os sais, tal como definidos abaixo, presentes na biomassa, entrem em solução. Além disso, a estrutura da biomassa pode ser alterada de modo que seja fácil desidratá-la mecanicamente. O processo é realizado preferencialmente em combinação com a digestão anaeróbica do efluente. Isto produz biogás suficiente para a geração da energia para executar o processo de forma autônoma, se desejado.

[018] Assim, a invenção diz respeito a um processo para o tratamento de biomassa que compreende:

[019] (a) o pré-tratamento da biomassa úmida;

[020] (b) a extração da biomassa pré-tratada com água em uma temperatura entre a temperatura ambiente e 160 °C (em uma pressão que mantém a água substancialmente líquida);

[021] (c) a desidratação mecânica da biomassa extraída para a produção de uma biomassa desidratada e um efluente aquoso;

[022] (g) a submissão do efluente aquoso produzido na etapa (c) a um tratamento anaeróbico enquanto mantém o efluente aquoso em temperaturas inferiores a 160 °C.

[023] O processo compreende ainda, opcionalmente, uma ou mais das seguintes etapas:

[024] (d) o aquecimento da biomassa desidratada em uma temperatura acima de 160 °C.

[025] (e) a secagem da biomassa aquecida após a etapa (d) que compreende a evaporação da água, preferivelmente que compreende uma explosão de vapor; a etapa de secagem também pode preceder a etapa (d);

[026] (f) o processamento da biomassa tratada termicamente e opcionalmente seca em um sólido adequado como combustível após, por exemplo, a compactação.

[027] A invenção também diz respeito a um processo para o tratamento de biomassa que compreende:

[028] (a) o pré-tratamento (mecânico) da biomassa úmida;

[029] (b) a extração da biomassa pré-tratada com água líquida em uma temperatura entre a temperatura ambiente e 160 °C, especialmente entre a temperatura ambiente e 100 °C;

[030] (c) a desidratação mecânica da biomassa extraída para a produção de uma biomassa desidratada e um efluente aquoso;

[031] (e) a secagem da biomassa desidratada;

[032] (g) a submissão do efluente aquoso à fermentação anaeróbia.

[033] As matérias-primas que podem ser tratadas com o processo da invenção incluem uma grande variedade de biomassas: grama, feno, palha, folhas, bambu, raiz de beterraba, musgo, aparas, resíduos de jardim; em resumo, todos os materiais orgânicos que são secos ou molhados, salgados ou lixiviados, de silagem, meio decompostos. Também os resíduos da indústria alimentícia e do setor agrário, por exemplo, grãos cervejeiros, cascas de batata, palha, digestores de digestão anaeróbia podem ser usados. O maior ganho é feito para a matéria-prima de biomassa úmida que contém sal, como grama e cana moídas. O teor de água da matéria-prima pode variar amplamente, por exemplo, de 10% a 90%, em particular de 30 a 85% em peso, ou seja, um teor de matéria sólida de 15 a 70% em peso. Mesmo a madeira pode ser utilizada, mas as vantagens da invenção são menos aplicáveis porque normalmente a madeira tem poucos sais e é seca.

[034] As matérias-primas incluem volumes de biomassa que estão atualmente sem uso, são deixados para se decompor ou são compostados. Preferivelmente, a biomassa é uma biomassa fibrosa derivada de um material vegetal. O material fibroso pode formar um bagaço oleaginoso na etapa de desidratação. O material vegetal pode ser originado, por exemplo, de plantas lenhosas, herbáceas, resíduos agrícolas e resíduos florestais, como descrito acima. O processo da invenção é particularmente útil para o tratamento de gramas, canas e folhas.

[035] A biomassa não fibrosa como a lama, por exemplo, o fundo da fermentação de palha para a produção de alcoóis ou digerido de digestão anaeróbia, também pode ser tratada com o processo da invenção, e pode exigir a utilização de materiais floculantes ou adsorventes como uma ajuda para o processamento da biomassa. Os ditos floculantes incluem polímeros de desidratação de lama, preferivelmente os polímeros que não resultam em cinzas, ou seja, construídos apenas de carbono, oxigênio e hidrogênio. Mais preferencialmente, os auxiliares de polímeros têm base em biopolímeros.

[036] Antes das etapas de aquecimento do processo da invenção, a biomassa pode ser pré-tratada na etapa (a) . O dito pré-tratamento pode compreender a remoção de não biomassa, tal como areia, pedras, plástico, etc., por peneiração ou fragmentação, corte, picote e/ou varredura, e semelhantes. O pré-tratamento compreende especialmente um pré-tratamento mecânico que pode envolver a quebra da estrutura celular da biomassa. Esta é uma etapa importante para permitir o acesso ao conteúdo celular da biomassa durante os tratamentos de lavagem e aquecimento subsequentes. O pré-tratamento mecânico compreende, preferivelmente, aparagem, moagem, trituração, ou extrusão, com a utilização de cortadores, moinhos de pedra, fresas de esferas, extrusoras, ou similares. Para os materiais não fibrosos, tais como lamas, não é necessário nenhum pré-tratamento mecânico extenso.

[037] A etapa de aquecimento ou extração (b) serve para lavar a biomassa, em especial para a extração de materiais solúveis em água, tais como sais e substâncias orgânicas hidrofilicas. A etapa (b) pode ser realizada em diferentes modos. Em uma realização preferida, a etapa de aquecimento é realizada em temperaturas de cerca de 100 °C ou superiores; uma temperatura acima de 160° não é desejada, uma vez que isso levaria a uma decomposição excessiva dos constituintes vegetais, o que produz fenóis, furfurais, metanol e outros subprodutos indesejados. O aquecimento acima de 100 °C é realizado em pressão superatmosférica, de modo a garantir que a água permanece em grande parte na fase liquida, o que permite que o material solúvel em água, em particular os sais, mas também que os sacarídeos e outros componentes orgânicos derivados de materiais de celulose e hemicelulose não sejam submetidos à reações indesejadas, e possam ser extraídos da biomassa sem derivatização substancial. Dependendo da temperatura de processo da etapa (b) , a uma pressão entre 1,1 e 15 bar, especialmente entre 1,5 e 10 bar, é aplicada. O reator pode incluir um trocador de calor, em que os fluxos de entrada e saída trocam calor. O fluxo de entrada é aquecido da temperatura ambiente a um nível inferior à temperatura de reação. O fluxo de saída é resfriado da temperatura de reação a cerca de 35 °C, que é a temperatura preferida para a digestão na etapa (g). O reator também inclui um dispositivo para elevar a temperatura do fluxo de entrada ao nível desejado. Finalmente, o reator permite um espaço onde os sólidos permanecem durante um período de tempo desejado, de alguns segundos a algumas horas, preferivelmente de 3 a 60 minutos, mais preferencialmente de 10 a 30 minutos.

[038] Nesta realização sob pressão da etapa de aquecimento (b) , a biomassa tem preferivelmente um teor de água entre 60 e 95 % em peso, mais preferencialmente entre 70 e 90% em peso. Em outras palavras, o teor de matéria seca do material de biomassa introduzido na etapa (b) é preferivelmente entre 5 e 40% em peso, mais preferencialmente entre 10 e 30% em peso.

[039] Como uma realização alternativa da etapa (b) , a biomassa é aquecida apenas moderadamente, até temperatura ambiente (arbitrariamente escolhida como 20 °C) ou superior, preferivelmente 40 °C ou superior. Uma temperatura superior a 100 °C não é especialmente vantajosa neste modo, mas pode ser escolhida, desde que o sistema esteja fechado e pressurizado, de modo a evitar uma evaporação excessiva de água. O aquecimento e a extração nesta realização podem ser realizados através do contato da biomassa, preferivelmente com um teor de água de 60 a 95% em peso, embora teores iniciais de, por exemplo, 40% ou mesmo 15% de água possam ser possíveis em várias etapas com um liquido aquoso, por exemplo, por imersão ou pulverização, com a coleta da água drenada e com a utilização da água drenada na etapa de contato anterior, ou seja, em um modo de contracorrente. Desta forma, uma eficiência de extração máxima é acoplada a uma necessidade minima de contato com a água. A temperatura preferida para esta realização é entre 40 e 100 °C, e mais preferida entre 60 e 95 °C.

[040] De um modo vantajoso, as múltiplas fases são dispostas de modo que a qualidade da água de extração aumenta com o progresso das fases, sendo a água de qualidade relativamente baixa utilizada em uma primeira fase e a água de qualidade relativamente elevada utilizada em uma fase posterior ou na última fase. Aqui, "baixa qualidade" e "alta qualidade" se referem principalmente à temperatura e à matéria dissolvida (solutos): quanto maior for a temperatura ou quanto menor for o nível de solutos, maior será a qualidade. Em uma realização adequada, o eluato (extrato) de uma fase posterior das múltiplas etapa de extração (b) é utilizado em uma primeira etapa, e o vapor condensado com uma temperatura relativamente elevada e um baixo nível de solutos ("sem sal"), em especial menos de 100 ppm de solutos (sais), que resulta da evaporação de água na etapa (e) é usado como água liquida em uma última fase da etapa de extração (b). Da mesma forma, a água que resulta da desidratação da biomassa extraída na etapa (c) pode ser utilizada em uma última fase ou na penúltima fase da etapa de extração (b).

[041] O equipamento adequado para esta realização de temperatura moderada compreende as unidades de extração de fases múltiplas, ou semelhantes. Um exemplo particularmente útil de equipamento nesta alternativa é uma lavadora de prensa de correia em que a biomassa é transportada horizontalmente em uma malha. A água liquida é pulverizada uniformemente sobre a biomassa a partir de cima. Abaixo da malha, um vácuo drena o efluente liquido. A pulverização ou mergulho (imersão) pode ser feita apenas com água limpa, e todos os efluentes podem ser coletados em uma saída. Para utilizar menos água doce, o efluente pode ser coletado em seções separadas nas quais o efluente de uma seção é pulverizado na seção anterior, criando assim uma lavagem de contracorrente em fases vantajosa.

[042] Nesta realização, o material que resulta da etapa de pré-tratamento (a), em especial de um cortador ou uma extrusora, é alimentado a uma lavadora de prensa de correia. O teor de sólidos secos preferido para a entrada em uma lavadora de prensa de correia ou aparelhos similares está entre 15 e 70% em peso, mais preferencialmente entre 20 e 50% em peso. O tratamento na etapa (b) (por exemplo, a lavadora de prensa de correia) pode ser feito com entre 2 e 8 vezes a quantidade de água para sólidos secos, preferivelmente de 3 a 6 vezes por ciclo de lavagem. Esta água inclui a água já presente na biomassa de entrada. Lavagens múltiplas podem ser feitas com a quantidade maior de água correspondente, mas preferivelmente através da reutilização da água gasta de uma etapa de lavagem a jusante na etapa anterior. Dependendo do tipo de biomassa utilizado, entre 10 e 40% em peso do teor de sólidos secos são extraídos, deixando entre 60 e 90%, em particular entre 65 e 80% do rendimento de sólidos secos da fração sólida. Alternativamente, com base no fluxo total (água e sólidos secos em conjunto) , a proporção em peso de entrada de efluente líquido para biomassa é preferivelmente entre 1,5 e 3.

[043] Após a etapa de aquecimento e extração (b) , o excesso de água é removido da biomassa por meios mecânicos. Preferivelmente, a biomassa é desidratada na etapa (c) por prensagem, por exemplo, com a utilização de uma prensa de pistão, ou uma prensa de rosca equipada com perfurações para a drenagem da água que é pressionada para fora da biomassa. Outro equipamento adequado compreende uma prensa de filtro com câmaras, um decantador ou uma prensa pneumática. As pressões aplicadas na etapa (c) podem variar de 20 a 1000 bar, preferivelmente de 40 a 800 bar, mais preferencialmente de 100 a 700 bar. A temperatura de prensagem não é muito critica, embora possa ser vantajosa a utilização de uma temperatura inferior a 100 °C, por exemplo, entre 60 e 100 °C para facilitar o manuseio. O equipamento, o tempo, a pressão e a temperatura da etapa (c) são escolhidos para alcançar uma desidratação substancial, para um teor de água residual inferior a 50%, preferivelmente de 40% ou menos, mais preferencialmente de 35% ou menos. Deste modo, a biomassa desidratada produzida na etapa (c) tem preferivelmente um teor de água entre 40 e 20% em peso, mais preferencialmente entre 35 e 25% em peso. É concebível que o bagaço seja hidratado de novo e então prensado repetidamente, de modo a remover ainda mais sais, mas é melhor realizar uma lavagem adicional na fase de extração (b) , porque aí a estrutura da biomassa está mais acessível.

[044] A biomassa desidratada que resulta da etapa (c) pode ser então tratada termicamente, de modo a decompor parcialmente o material vegetal resultante, o que inclui a celulose e material comparável. Isto pode ser feito em um processo relativamente úmido, ou seja, com um teor de água entre, digamos, 40 e 20% em peso, ou em um processo relativamente seco, ou seja, com um teor de água inferior a 20% em peso. Ambas as variantes de processo estão dentro do âmbito da presente invenção, e são referidas abaixo como a torrefação. Ambas as variantes do processo podem ser realizadas em temperaturas acima de 160 °C e na ausência substancial de oxigênio, ou seja, sem ar que é introduzido na etapa de processo. Alternativamente, a biomassa desidratada pode ser seca diretamente, por exemplo, por meio de secagem à vapor, ou alimentada em uma unidade de torrefação na qual é tratada termicamente em temperaturas entre 200 e 350 °C, como descrito, por exemplo, no documento WO 2007/ 078199.

[045] Na etapa opcional (d), o bagaço oleaginoso que resulta da etapa (c) é tratado termicamente. Este tratamento afeta a estrutura da biomassa ainda mais, de modo que são obtidas características comparáveis às da biomassa torrada. Não há nenhuma lavagem substancial da biomassa e, portanto, os subprodutos formados como um resultado das reações de decomposição em temperatura elevada, - que são não digeríveis - permanecem presos no bagaço.

[046] Na etapa de torrefação relativamente úmida (d), o teor de água da biomassa inicial pode ser o teor de água que resulta directamente da etapa de desidratação mecânica (c), ou seja, preferivelmente de 20 a 40% em peso. A temperatura de torrefação nesta realização é entre 160 e 250 °C, preferencialmente entre 180 e 230 °C, e mais preferida entre 190 e 220 °C. A pressão é suficiente para manter a água no estado líquido, ou seja, tipicamente entre 10 e 50 bar, preferivelmente entre 15 e 25 bar. Os recipientes sob pressão convencionais com as entradas e saídas necessárias podem ser utilizados para a etapa de torrefação úmida (fechada) como, por exemplo, no documento NL1029909. No final da etapa (d), a pressão é liberada de modo que o vapor evapore. Este vapor pode ser utilizado em outras partes do processo de aquecimento, ou pode ser condensado para ser usado como água de extração na etapa (b) . Além disso, o calor residual que resulta da etapa de aquecimento (d) pode ser usado para o aquecimento. Os componentes orgânicos presentes no vapor acabam no efluente que vai para o digestor. É possível liberar o vapor gradualmente ou na forma de uma explosão de vapor. Esta última pode resultar em mais desagregação do produto.

[047] A etapa de torrefação "úmida" (d) é seguida por uma etapa de secagem (e) em que a água é, em grande parte, removida por evaporação, preferivelmente com a utilização de explosão de vapor. Caso necessário, outra etapa de secagem é utilizada, o que leva a um teor de matéria seca final de 85 a 95% em peso.

[048] Na etapa de torrefação relativamente seca, a biomassa desidratada produzida na etapa (c) é primeiro seca até um teor de água entre 20 e 5% em peso antes de ser submetida à etapa de aquecimento (d) . A torrefação é então realizada a temperaturas de torrefação convencionais, entre 200 e 320 °C, preferivelmente entre 230 e 300 °C, ou mesmo a temperaturas de pirólise de 300 a 600 °C, preferivelmente de 320 a 500 °C. O gás produzido durante a torrefação pode escapar e ainda pode ser tratado, por exemplo, através de resfriamento e condensação do material volatilizado (consulte, por exemplo, os documentos WO 2005/056723 e NL 2005716).

[049] Em vez da etapa de aquecimento (torrefação) (d) descrita acima, a biomassa desidratada que resulta da etapa (c) , por exemplo, desidratada para um teor de água de 20 a 60%, por exemplo, cerca de 50%, pode ser seca de um modo mais convencional, por exemplo, com a utilização de secagem à vapor com vapor de, por exemplo, 140 a 190 °C. O vapor gasto da secagem à vapor com uma temperatura inferior, por exemplo, entre 105 e 120 °C, pode ser reutilizado por reaquecimento, e parcialmente condensado para ser utilizado como um liquido de extração na etapa (b) , como descrito acima. O sólido seco da etapa de secagem ainda pode ser seco, se desejado, e/ou ainda processado mecanicamente para resultar em um pó peletizado ou de outro modo compactado ou moldado como descrito abaixo, para a produção de um sólido que pode ser usado como um combustível sólido.

[050] O resultado do processo da invenção é um baixo teor de sal. Na conversão térmica da biomassa, os sais são componentes indesejáveis. Em particular, os metais alcalinos (Na, K, etc.) e os halogênios (Cl, Br, etc.) podem causar problemas sérios em sistemas de combustão e também na gaseificação. Os metais alcalinos podem resultar em cinzas com baixos pontos de fusão, o que resulta em escórias e incrustações, bem como aglomeração de cinzas e materiais de leito. Os haletos são um risco de corrosão. Como utilizados aqui, "sais" são definidos como a soma entre os metais alcalinos e os haletos. Sempre que a "remoção de sal" for discutida, isto significa a remoção de metais alcalinos e haletos. Destes dois elementos, K e Cl são os mais abundantes na biomassa, portanto, os sais na biomassa são bem representados por (entre outros) potássio (K) e cloro (Cl).

[051] Deve-se notar que outros elementos de formação de sais também são removidos, por exemplo, os metais alcalino-terrosos (Mg, Ca, etc.), ainda que sua taxa de remoção possa ser inferior a dos metais alcalinos e a dos halogênios. O mesmo se aplica ao sulfato (SO4) , ao fosfato (PO4) , e aos metais de transição (Fe, Zn, etc.)· A remoção deles da biomassa é considerada benéfica, mas menos urgente, porque - nos níveis tipicamente encontrados na biomassa -eles causam menos problemas aos sistemas de conversão térmica. Até mesmo o silício (Si) e o alumínio (Al) são parcialmente removidos pelo presente processo. Estes elementos estão presentes na biomassa como óxidos. Eles podem fazer parte da biomassa, mas também como argila ou areia. Em sistemas de conversão térmica, eles são na sua maioria inertes, e não são considerados problemáticos nos níveis normalmente encontrados na biomassa.

[052] Apenas como uma indicação, os exemplos a seguir podem ser dados para a taxa de remoção de elementos de formação de sais de grama no presente processo:

[053] - Na, K, Cl e Br: > 95%, especialmente > 98%

[054] - Mg: cerca de 85%

[055] - Ca: cerca de 60%

[056] - P e S: cerca de 70% (como fosfato, sulfato e vários outros componentes)

[057] - Zn: cerca de 20%

[058] - Fe: cerca de 5%

[059] - Si: cerca de 15%

[060] - Al: < 5%.

[061] Os padrões para os combustíveis de biomassa incluem os níveis máximos de cloro (Cl) . De acordo com os padrões DINplus e ENplus-Al amplamente utilizados para os pellets de combustível de biomassa limpa, o nível máximo de Cl é de 200 mg/kg (base seca) . Os outros padrões ENplus (A2 e B), o padrão industrial sueco SS187120 e os padrões PIF dos EUA definem 300 mg/kg (base seca) como limite. Os padrões industriais europeus para os pellets de co-incineração atualmente (2012) em desenvolvimento - têm níveis máximos de 300, 500 ou 1000 mg/kg (base seca) de três qualidades de pellet. Os padrões ainda não incluem os níveis máximos de potássio. Isto é devido ao fato de que eles terem base em madeira como uma matéria-prima que tem um baixo nível de potássio, o que não causa problemas. Uma vez que os padrões serão desenvolvidos para combustíveis a partir de resíduos agrícolas com níveis elevados de potássio na matéria-prima, um limite para o potássio pode ser esperado. Por enquanto, um teor máximo de potássio de 500 mg/kg (base seca) pode ser considerado como um alvo para a boa qualidade do combustível. Estas exigências e outras mais severas e podem ser alcançadas com a utilização do processo da invenção. De fato, é o comportamento de fusão dos resíduos combustíveis que deve ser controlado, e este comportamento depende de vários elementos que incluem o silício e a sua interação, em vez das quantidades de elementos como o potássio. No entanto, os níveis de metais alcalinos e halogênios foram descobertos como sendo um bom critério para as características de combustível aceitáveis.

[062] Isto significa que, para o presente processo, um alvo para os sais definido como a soma do teor de K e Cl pode ser um máximo de 700 mg/kg (base seca) para a mais alta qualidade do combustível. Os combustíveis de segunda qualidade podem conter até 1500 mg/kg (base seca). Uma terceira qualidade dos combustíveis pode ter um limite de 3.000 mg/kg (base seca).

[063] O presente processo é capaz de produzir material derivado de biomassa com teores de sal iniciais relativamente elevados, alcançando padrões elevados para combustíveis derivados de biomassa em termos de cloro, potássio e outros elementos de formação de sais. A lavagem de alta temperatura não é necessária para a remoção deste sal.

[064] Assim, no presente processo, o teor de metais alcalinos e/ou halogênios na biomassa é reduzido com pelo menos 80% em peso, preferivelmente com pelo menos 90% em peso, em base de peso seco, entre a etapa (a) e a etapa (d), enquanto uma redução com pelo menos 95% em peso, ou mesmo pelo menos 98% em peso é possível e o mais preferida. Em termos absolutos, a biomassa tratada que resulta da etapa (d) tem um teor de cloreto de menos de 500 mg/kg, e/ou teor de cloreto de menos de 500 mg/kg, em uma base de peso seco.

[065] Após as etapas de aquecimento (extração) e secagem do presente processo, pode ser vantajoso compactar a biomassa desidratada aquecida, de modo a produzir um material sólido adequado para utilização como combustível em uma etapa (f) . O material sólido pode ser utilizado diretamente como combustível, por exemplo, sob a forma de penugem ou bagaço com aproximadamente 75% de teor de matéria seca, por exemplo, em combustão em leito fluidizado ou em um alimentador de grelha. Em muitos casos, outro pós-tratamento é desejado, o que inclui (entre outros):

[066] i) Secagem: necessária para quase todos os casos em que o material não é utilizado diretamente. A biomassa tratada pelo presente processo é significativamente mais resistente contra a degradação biológica, mas ainda é possível que os micro-organismos se alimentem nela.

[067] ii) Moagem: o material é transformado em um pó que pode ser usado em combustão ou gaseificação de combustível pulverizado (PF), por exemplo, co-incineração em usinas de energia.

[068] iii) Densificação: o material é densificado, por exemplo, por compressão a pellets ou briquetes, o que melhora a logística. Geralmente nenhum ligante é necessário, uma vez que o tratamento térmico é de modo que a lignina, muitas vezes presente na biomassa, conserva suas capacidades de ligação, embora a utilização de um ligante também seja possível.

[069] Uma vez que a temperatura na etapa (d) é tipicamente baixa o suficiente para impedir que a lignina se decomponha de forma significativa, nenhum aglutinante adicionado é necessário para a densificação, e os pellets se tornam repelentes à água. A secagem térmica no pós-tratamento é uma possibilidade atrativa, porque isso evita a formação de um efluente líquido. Os subprodutos indigestos ou tóxicos ficam sólidos e não vão para o digestor. A quantidade de calor para a secagem é relativamente pequena. Um bagaço com 65% de matéria seca pode ter 75% de teor de matéria seca após a explosão de vapor, o que é perto do 85 a 90% do necessário para uma peletização eficaz.

[070] Com a utilização da energia da combustão do biogás, o processo da invenção pode ser executado sem entrada de calor. Ao escolher a configuração de processo e o equipamento corretos, é possível recuperar o calor de ambas as etapas (b) e (d) . Quando um motor a gás é usado, também pode ser gerada energia para o funcionamento do equipamento, enquanto o calor residual suficiente ainda está disponível. No entanto, há uma série de maneiras de integrar o tratamento térmico a outros processos. A combinação com o tratamento de águas residuais é de particular interesse.

[071] Quando, após a desidratação mecânica na etapa (c), a água permanece nos sólidos, isso leva à entrada de calor adicional para a etapa (d) . No entanto, este calor adicional é liberado após a etapa (d) na forma de vapor que é totalmente utilizado para o aquecimento ou a extração no resto do processo. Assim, o aquecimento da umidade adicional não precisa ser uma perda. Além disso, a água é útil na etapa (d) de diferentes formas, por exemplo, como lubrificante.

[072] Combinações de várias formas de pós-tratamento são possíveis, em nenhuma ordem em particular. Uma combinação preferida seria a secagem de 10 a 15% da umidade, seguida por peletização. O pós-tratamento pode ser feito no local ou em um local diferente, por exemplo, a moagem dos pellets da usina de energia. A escolha exata em relação ao pós-tratamento depende das condições locais e das especificações definidas pelo usuário do produto combustível. Estas condições locais podem incluir, entre outras, a logística (transporte e armazenamento), a legislação, a economia e as instalações existentes.

[073] Em uma etapa (g), o efluente aquoso produzido na etapa (c) é submetido a um tratamento anaeróbico. O efluente é rico em materiais dissolvidos, tais como sais e materiais orgânicos, o que inclui os produtos da decomposição de hemicelulose, e é digerível, porque na etapa anterior (b), a temperatura permaneceu abaixo do nível em que os sub-produtos indesejáveis que são formados não são anaerobicamente digeríveis ou têm uma influência negativa na digestão (toxicidade). Em particular, a temperatura foi mantida abaixo de 160 °C. O tratamento anaeróbico da etapa (g) resulta na produção de biogás, através da ação de bactérias hidrolíticas, acidogênicas e acetogênicas e arquéias metanogênicas. O biogás pode ser utilizado para as etapas de aquecimento (b) e/ou (d), ou para a produção de energia elétrica, e/ou na produção de bio-alcoóis.

[074] O tratamento anaeróbico pode ser realizado em um reator convencional ou, por exemplo, em um reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), com a utilização de uma cultura anaeróbia de digestão anaeróbia comercial, ou de fermentações como uma lama inicial. As temperaturas utilizadas no reator anaeróbico são típicas para os microrganismos mesófilos, ou seja, entre 15 e 55 °C, preferivelmente entre 30 e 45 °C. O reator dispõe um meio para a coleta de biogás na parte superior que pode ser usado para fins de aquecimento ou para a geração de energia elétrica. Se necessário, o tratamento anaeróbico pode ser seguido por um pós-tratamento aeróbico. No entanto, o dito pós-tratamento pode ser dispensado para a maioria dos tipos de biomassa e para a maioria dos requisitos de qualidade de efluentes. O biogás do digestor pode ser utilizado no local para a geração de calor e, possivelmente, de energia. O biogás contém energia suficiente para fornecer a energia para o funcionamento do processo.

[075] Alternativamente, a fermentação anaeróbica pode ser realizada para a conversão dos produtos de decomposição em etanol ou outros alcoóis, com a utilização de leveduras capazes de converter açúcares (por exemplo, a glicose da celulose) em alcoóis e dióxido de carbono. A levedura pode ter sido vantajosamente projetada para ser capaz de converter de outros açúcares (arabinose, xilose) de hemiceluloses em alcoóis, bem como, por exemplo, através da introdução de xilose-isomerase e/ou enzimas de conversão de arabinose na levedura (consulte, por exemplo, os documentos WO 03/062430, WO 2008/041840, WO 2010/074577).

[076] As condições na etapa de aquecimento e extração (b) podem ser escolhidas de modo que o potássio seja quase todo removido, mas o volume de nitrogênio e de fosfato permanece na fase sólida e não se torna parte do efluente. Isto pode ser feito através da seleção de uma temperatura de lavagem relativamente baixa, por exemplo, abaixo de 100 °C, em particular entre 40 e 80 °C, ou através do ajuste do pH. Isto pode ser vantajoso quando o efluente é descartadoa na água de superfície ou sobre o solo, em que o K e o composto carbonoso são aceitáveis, mas a presença de N e P é indesejável. Um exemplo desta situação é o uso de espécies vegetais invasoras como matéria-prima e o retorno do efluente ao biótopo das plantas, no qual o crescimento renovado não é desejado.

DESCRIÇÃO DO DESENHO

[077] A Figura em anexo mostra uma realização do processo da invenção com a utilização da extração de fases múltiplas e do tratamento anaeróbico do extrato.

[078] Com referência à Figura, a biomassa é introduzida através da linha 1 em um dispositivo de pré-tratamento mecânico 2, em particular um cortador. O material cortado é alimentado através da linha 3 ao dispositivo de extração 4. O dispositivo 4 compreende vários compartimentos de extração 5, 6, 7 e 8. Outros compartimentos podem ser adicionados, se desejado. A biomassa é transportada através do dispositivo de extração com a utilização das correias transportadoras 9 e 10. Em vez delas, pode haver uma única correia ou mais de duas correias. O liquido de extração é pulverizado sobre a biomassa com a utilização dos pulverizadores 22, 23, 24, 25 e 26, enquanto qualquer outro número de pulverizadores pode ser utilizado, se desejado. O liquido gasto (extrato) é descartado dos compartimentos de extração 5, 6, 7 e 8 através das linhas 15, 16, 17 e 18, respectivamente.

[079] Os extratos são parcialmente alimentados a um reator anaeróbico 33 através de um trocador de calor 31 e da linha de alimentação 32 e parcialmente reutilizados como líquidos de extração 21. O reator anaeróbico 33 pode ser um reator UASB inoculado com as bactérias anaeróbias adequadas. O biogás é coletado através da linha 35, e o efluente líquido que possivelmente contém os alcoóis produzidos pelas bactérias anaeróbicas é descartado através da linha 34.

[080] Na figura, o primeiro extrato 15 é totalmente alimentado ao tratamento anaeróbico, enquanto os últimos extratos 17 e 18 são totalmente reutilizados como líquido de extração. O extrato intermediário 16 é dividido entre a alimentação do reator anaeróbico e o líquido de extração através do distribuidor 12 e das linhas 13 e 14, respectivamente. No entanto, outras divisões podem ser igualmente adequadas. A água doce de uma fonte externa pode ser usada como um líquido de extração suplementar alimentado através da linha 11, e após a combinação com um extrato parcial de 13 à linha 19 e com os extratos 17 e 18, a água de extração combinada é alimentada aos pulverizadores 22-25 através da bomba 20 e da linha 21. Como uma alternativa, é possível que o extrato 18 seja alimentado ao pulverizador 26, e/ou que os extratos 17 e 18 sejam alimentados apenas aos pulverizadores 23-25, sendo o pulverizador 22 alimentado pelo extrato 16.

[081] O sólido que foi extraído no dispositivo de extração 4 é desidratado pela prensa 41, e a água resultante é coletada no compartimento 8. A biomassa desidratada é transportada através da linha 42 ao secador à vapor 43. O vapor é introduzido através da linha 46 e o vapor gasto é descartado através de 45, e pode ser reutilizado após o reaquecimento através de 44, e é parcialmente alimentado ao condensador 49 através da linha 48. A biomassa seca é descartada do secador 43 através do meio de transmissão 47, e então processada. O vapor condensado no condensador 49 passa através da linha 50, para ser utilizado como um líquido de extração, por exemplo, através do pulverizador 26.

EXEMPLOS

[082] Em todos os exemplos abaixo, a grama foi utilizada como matéria-prima na forma de feno.

EXEMPLO 1: PRÉ-TRATAMENTO NA EXTRUSORA

[083] O feno (teor de matéria seca de cerca de 30%) foi extrudado em uma extrusora com uma capacidade de 150 kg de feno por hora. O resultado foi o material extrudado, em que a estrutura celular foi quebrada devido ao estresse na extrusora. O feno foi alimentado em temperatura ambiente, uma vez que o feno extrudado é tão quente quanto 100 °C. Para ilustrar o efeito de extrusão, o feno extrudado pode ser submerso em água e não flutua, ao contrário do material de matéria-prima. O teor de cloreto foi de 11.000 mg/kg, e o teor de potássio foi de 15.000 mg/kg, ambos em base seca.

EXEMPLO 2: LAVAGEM A 60 °C

[084] O feno extrudado do Exemplo 1 foi lavado em uma máquina de lavar industrial. Uma quantidade de 5 kg de feno extrudado foi lavada com aproximadamente 32 litros de água. O feno foi colocado em um saco feito de malha com orifícios de 100 μm. A temperatura da água foi mantida em 60 °C, e a duração da lavagem foi de 1 hora. No final do ciclo de lavagem, o feno foi centrifugado, de modo que a água livre foi removida. A força motriz na centrífuga é equivalente à utilização de vácuo em uma lavadora de prensa de correia. O resultado da lavagem foi cerca de 11 kg de feno úmido com um teor de matéria seca de 33% em peso. Cerca de 25,5 litros de líquido de pré-lavagem foram produzidos, com um teor de sólidos de 4,9%. Como resultado, cerca de 25% da massa seca do feno extrudado está presente no efluente de pré-lavagem, em parte na forma dissolvida, em parte como partículas finas em suspensão. O feno lavado tem um teor de matéria seca de 32% em peso. O feno lavado tem um teor de cloreto foi de 3.500 mg/kg, e um teor de potássio de 590 mg/kg, ambos em base seca. Em comparação com o material original, isso é uma remoção de 68% de cloreto e uma remoção de 61% de potássio.

EXEMPLO 3: LAVAGEM EM 60 E 160 °C SEGUIDA POR PRENSAGEM

[085] Uma quantidade de feno lavado do Exemplo 2 foi submetida a outra lavagem a 160 °C. A água doce foi adicionada a 4,5 kg de feno lavado (1,5 kg de matéria seca), de modo que o feno foi submerso em cerca de 14 litros de água. A lavagem foi realizada em uma autoclave de 20 litros. Os conteúdos foram aquecidos em uma temperatura de 160 °C e mantidos nesta condição durante 10 minutos, então a autoclave foi resfriada. O efeito é que cerca de 20% dos sólidos passaram para a solução, formando uma pasta fluida com 92% em peso de umidade. Um lote de cerca de 10 litros de pasta fluida foi prensado em um bagaço em uma prensa horizontal uni-axial em 533 bar, de modo que quase todo o liquido foi expelido. O bagaço resultante tinha um teor de matéria seca de cerca de 65% em peso. O bagaço tinha um teor de cloreto de 350 mg/kg, e um teor de potássio de 750 mg/kg, ambos em base seca. Em comparação com o material original, isso é uma remoção de 97% de cloreto e uma remoção de 95% de potássio.

EXEMPLO 4: PRÉ-LAVAGEM REPETIDA EM 90 °C SEGUIDA POR PRENSAGEM

[086] O feno extrudado do Exemplo 1 também foi submetido à lavagem em 90 °C. Em três ciclos, uma quantidade de 5,0 kg de feno foi lavada em 90 °C em três ciclos de 1 hora, 15 minutos e 15 minutos, respectivamente, em que após cada ciclo de lavagem, o efluente foi removido por meio de centrifugação. Após o primeiro ciclo, o teor de Cl foi de 3400 mg/kg, e após o segundo e o terceiro ciclos ele ainda foi reduzido a 910 e 350 mg/kg, respectivamente. O teor de potássio foi de 5500, 2200 e 1000 mg/kg após cada ciclo, respectivamente. Após a centrifugação, o feno tem um teor de matéria seca de 31% em peso, mas ele pode ser prensado em um bagaço com um teor de matéria seca de 59% em peso. Isto implica outra redução do teor de cloro para 110 mg/kg, e do teor de potássio para 310 mg/kg. Em comparação com o material original, isso é uma remoção de 99% de cloreto e uma remoção de 98% de potássio. Todo o teor de Cl e K é em base seca.

EXEMPLO 5: PRÉ-LAVAGEM REPETIDA EM 90 °C, 160 °C SEGUIDA POR PRENSAGEM

[087] Uma quantidade de feno lavado do Exemplo 4 (sem prensagem) foi submetida a outra lavagem em 160 °C, seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 3. O bagaço resultante tinha um teor de matéria seca de 53% em peso, um teor de cloreto de 120 mg/kg e um teor de potássio de 200 mg/kg, ambos em base seca. Em comparação com o material original, isso é uma remoção de 99% de cloreto e uma remoção de 99% de potássio. Todo o teor de Cl e K é em base seca.

EXEMPLO 6: TRATAMENTO TÉRMICO DO FENO LAVADO EM 190 °C SEM DESIDRATAÇÃO

[088] O feno lavado do Exemplo 4 foi submetido às condições de torrefação úmida. O material de entrada tinha um teor de matéria seca de 59%, um teor de cloro de 110 mg/kg, e um teor de potássio de 310 mg/kg. Uma quantidade de 50 g foi colocada em uma autoclave de 100 ml e aquecida em 190 °C durante 30 minutos. Após o tratamento térmico, a autoclave foi resfriada a 100 °C, e então aberta para permitir a evaporação até que o material atingisse temperatura ambiente. O material de saída tinha um teor de matéria seca de 73%, um teor de cloro de 120 mg/kg, e um teor de potássio de 330 mg/kg. O material resultante perdeu cerca de 5% em massa de matéria seca devido à formação de CO2 e pequenas quantidades de outros componentes voláteis.

[089] Para efeitos de comparação, feno foi submetido à lavagem em 60 °C, tratamento hidrotérmico em etapa única em 190 °C em uma grande quantidade de água, e submetido à desidratação mecânica da pasta fluida resultante em uma prensa. O produto final desse material tinha um teor de matéria seca de 64% em peso, um teor de cloreto de 130 mg/kg e um teor de potássio de 330 mg/kg. Ambos os materiais resultantes eram praticamente idênticos, não só em teor de Cl e K, mas também na capacidade de moagem e na densidade quando comprimidos.

EXEMPLO 7: CAPACIDADE DE MOAGEM

[090] Dois bagaços foram preparados. Um bagaço foi feito por meio de lavagem, tratamento térmico e prensagem, seguindo os procedimentos descritos no Exemplo 2. Os outros bagaços foram preparados exatamente da mesma maneira, mas por meio de tratamento térmico em 190 °C. Ambos os bagaços foram moídos em um fresa Retch de escala laboratorial com a utilização de uma tela de 500 microns. Este tamanho resulta em um pó com uma distribuição de tamanho adequada para a combustão de combustível pulverizado. O consumo de energia específica para a moagem dos bagaços feitos do material tratado termicamente em 160 e 190 °C foi de 476 e 221 kJ/kg, respectivamente. Para efeitos de comparação, uma terceira moagem foi feita com a utilização de feno extrudado, preparado como descrito no Exemplo 4 e seco. O consumo de energia específica deste material foi de 561 kJ/kg. Concluiu-se que o tratamento térmico em 160 °C resulta em cerca de 15% menos energia necessária para pulverizar feno, mas que outro tratamento térmico em 190 °C tem um impacto substancial e reduz os requisitos de energia mais baixos para a moagem de cerca de 60%.

EXEMPLO 8: DIGESTÃO

[091] Os efluentes do Exemplo 2 e uma mistura de efluentes do Exemplo 2 e do Exemplo 3 foram testados para a digestibilidade anaeróbia em um reator UASB de escala laboratorial inoculado com bactérias de uma estação de tratamento de águas residuais regular. Não houve diferença significativa no rendimento do biogás por unidade de matéria orgânica entre os dois testes. A eficiência de conversão do material orgânico em biogás com base em componentes que contêm carbono no efluente oscilou entre 80 e 90%. A eficiência de conversão elevada indica que a parte solúvel em água da biomassa original é quase completamente transformada em um transportador de energia. Apenas uma pequena parte do teor de energia original da biomassa é perdida.

[092] Quando o efluente do Exemplo 2 foi misturado com o efluente do tratamento térmico semelhante ao descrito no Exemplo 3, mas realizado em 190 °C, foi observada uma diferença. A eficiência de conversão com base nos componentes que contêm carbono no efluente diminuiu de 80 a 90% para 70 a 80%. Nenhuma toxicidade do efluente foi observada em qualquer um dos experimentos de digestão. Resultados semelhantes foram encontrados para a digestão anaeróbia de efluentes do tratamento de outras biomassas, como grama fresca, folhas de beterraba e cana. Ao aumentar a temperatura de tratamento de 150 °C para 230 °C, a eficiência da conversão de matéria orgânica no efluente em biogás sob condições anaeróbias diminuiu de 80 a 90% para 50 a 60%.

Claims

PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE BIOMASSA, caracterizado por compreender:
- (a) o pré-tratamento mecânico da biomassa úmida;
- (b) subsequentemente, a lavagem e a extração da biomassa pré-tratada com água liquida em uma temperatura entre a temperatura ambiente e 160°C;
- (c) a desidratação mecânica da biomassa extraída obtida na etapa (b) para a produção de uma biomassa desidratada e um efluente aquoso;
- (d) opcionalmente, o aquecimento da biomassa desidratada em uma temperatura acima de 160°C;
- (e) a secagem da biomassa desidratada;
- (f) opcionalmente, a compactação da biomassa seca para a produção de um material sólido;
- (g) a submissão do efluente aquoso à tratamento anaeróbio.
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa (e) compreender a evaporação da água, preferivelmente compreendendo a secagem à vapor.
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, em uma etapa (h) , o vapor resultante da evaporação da água na etapa (e) ser condensado, o que resulta em água sem sal e utilizada como água líquida na etapa (b).
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por, na etapa (b) , a biomassa ser primeiro extraída com água não derivada da etapa (h) e, então com água derivada da etapa (h).
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela biomassa desidratada produzida na etapa (c) e submetida à etapa (d) ou à etapa (e) ter um teor de água entre 40 e 20% em peso.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, na etapa de aquecimento (d) , a biomassa desidratada ser aquecida de 180 a 250°C, preferivelmente de 190 a 220°C, preferivelmente em uma pressão entre 15 e 25 bar.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pela biomassa desidratada aquecida ser seca na etapa (e) a um teor de matéria seca de 85 a 95% em peso.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela biomassa desidratada produzida na etapa (c) ainda ser seca até um conteúdo de água entre 2 0 e 5% em peso antes de ser submetida à etapa de aquecimento (d) e ser aquecida na etapa (d) a uma temperatura entre 250 e 320°C.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela biomassa ser uma biomassa fibrosa, preferivelmente selecionada de plantas lenhosas, herbáceas, resíduos agrícolas e resíduos florestais.
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela biomassa compreender gramas, canas e/ou folhas.
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo pré-tratamento (a) compreender a extrusão e/ou a moagem e/ou o corte.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por, na etapa (b) , a biomassa ter um teor de água entre 60 e 95% em peso, preferivelmente entre 70 e 90% em peso.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por, na etapa (b) , a biomassa ser aquecida de 100 a 160°C em uma pressão entre 1,1 e 15 bar, em especial entre 1,5 e 10 bar.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em particular as reivindicações 3 ou 4, caracterizada por, na etapa (b), a biomassa ser aquecida entre 40 e 100°C, e preferivelmente compreender o contacto repetido entre a biomassa e a água e a da água de drenagem a partir da biomassa, em um modo de contra-corrente.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pela biomassa ser desidratada na etapa (c) por prensagem.
PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por, na etapa (c) , ser aplicada uma pressão entre 50 e 1000 bar, preferivelmente entre 100 e 700 bar.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por, entre a etapa (a) e a etapa (d) , o teor de metais alcalinos e/ou halogênios na biomassa ser reduzido com pelo menos 90% em peso, preferivelmente com pelo menos 95% em peso, em base de peso seco.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pela biomassa tratada que resulta da etapa (d) ter um teor de cloreto de menos de 500 mg/kg, e/ou teor de cloreto de menos de 500 mg/kg, em uma base de peso seco.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por, na etapa (f) , após a etapa (d) ou (e), a biomassa desidratada aquecida ser compactada para a produção de um material sólido adequado para utilização como combustível.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo tratamento anaeróbico da etapa (g) resultar na produção de biogás que pode ser usado para as etapas de aquecimento (b) e/ou (d), ou para a produção de energia elétrica e/ou na produção de bioalcoóis.
PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo calor residual ou pelo vapor que resulta da etapa de aquecimento (d), (e) ou (f) ser utilizado para o aquecimento em outras etapas, em particular para a etapa de aquecimento (b).