BRPI0721240B1 - Método para a produção de materiais ou combustíveis, humo ou produtos de maillard a partir de uma mistura sólido-fluído de água e um componente que contém carbono - Google Patents

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(54) Título: MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE MATERIAIS OU COMBUSTÍVEIS, HUMO OU PRODUTOS DE MAILLARD A PARTIR DE UMA MISTURA SÓLIDO-FLUÍDO DE ÁGUA E UM COMPONENTE QUE CONTÉM CARBONO (51) Int.CI.: C10L 5/44 (30) Prioridade Unionista: 12/06/2007 DE 102007027594.5, 21/11/2007 DE 102007056170.0, 21/12/2007 DE 102007062808.2, 21/12/2007 DE 102007062811.2, 21/12/2007 DE 102007062809.0, 21/12/2007 DE 102007062810.4, 28/12/2006 DE 102006062504.8 (73) Titular(es): ANTACOR LTD.. MARTIN SCHWEIGER (72) Inventor(es): DOMINIK PEUS (85) Data do Início da Fase Nacional: 29/06/2009 / 103

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE MATERIAIS OU COMBUSTÍVEIS, HUMO OU PRODUTOS DE MAILLARD A PARTIR DE UMA MISTURA SÓLIDO-FLUÍDO DE ÁGUA E UM COMPONENTE QUE CONTÉM CARBONO [001] O pedido de patente de invenção diz respeito a um dispositivo para o tratamento de misturas sólidas/líquidas, especialmente de biomassa, com pelo menos um reator para a absorção da mistura sólida/líquida; um sistema para a produção de energia a partir da biomassa, com pelo menos um dispositivo para o tratamento da biomassa, assim como um material ou e/ou combustível que é produzido a partir da biomassa.

[002] Em Julho de 2006 foi apresentada uma carbonização hidrotermal em escala de laboratório pelo Prof. Markus Antonietti do Instituto Max-Planck para Coloides e Interfaces de Potsdam, Alemanha. Neste processo, a biomassa é, em meio dia, transformada numa substância similar ao carvão ou nos seus precursores e água, em autoclave de laboratório a 10 bar e 180 graus.

[003] A utilização de biomassa húmida para a produção de energia mediante a criação de um combustível o mais uniforme possível, é algo que tem sido almejado desde há muito; no entanto, a sua aplicação esteve até agora limitada devido à pouca eficácia da viabilidade energética e fraca rentabilidade. A emissão de dióxido de carbono devido à queima de combustíveis fósseis é basicamente a causa principal para as alterações climáticas.

[004] Por exemplo, em DE 197 23 510 C1 é indicado um dispositivo para o tratamento de massa residual biogênica, constituído por um reator cilíndrico no qual os resíduos de gêneros alimentícios e similares são submetidos a uma hidrólise de temperatura e pressão. O

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 7/116 / 103 reator foi concebido como um reator tipo loop com superfície lateral aquecida. Com uma bomba é produzida uma corrente no interior do reator que assegura uma mistura da suspensão.

[005] A invenção mencionada acima tem por finalidade o desenvolvimento de um processo mediante o qual possam ser produzidos a nível comercial, especialmente em escala industrial, combustível, húmus, material carbonoso e produtos da reação de Maillard e similares a partir de uma mistura sólida/líquida.

[006] A finalidade é esclarecida pelo objeto das reivindicações independentes.

[007] A formação contínua resulta das reivindicações dependentes.

[008] De acordo com a invenção, um processo que permita que a mistura sólida/líquida carbonosa e/ou as matérias-primas sejam processadas adicionalmente antes e/ou durante o tratamento e/ou os produtos de reação, produtos intermediários, produtos derivados e/ou produtos finais sejam recuperados e processados de forma respectiva. Mediante a preparação seletiva e respectivo tratamento preliminar da mistura sólida/líquida e posterior processamento da mistura sólida/líquida durante o tratamento e respectivo processo de reação e/ou reprocessamento dos produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais, o rendimento dos combustíveis, húmus, material carbonoso e produtos da reação de Millard e similares pode aumentar consideravelmente a nível comercial. No aproveitamento energético da biomassa apenas é libertada para a atmosfera a quantidade de dióxido de carbono necessária para o posterior crescimento das plantas vivas. A utilização de combustíveis derivados da biomassa é neutra em dióxido de carbono e apresenta um baixo impacto ambiental. Além disso, a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 8/116 / 103 produção de húmus que, por exemplo, pode ser utilizado em superfícies agrícolas úteis, pode funcionar como reservatórios de CO2. Sem estas medidas e sem a utilização energética intensificada de combustíveis não fósseis derivados da biomassa, muito dificilmente será possível concretizar as estratégias para a proteção do clima conforme foram por exemplo determinadas no Protocolo de Quioto.

[009] No processo da invenção para o aproveitamento da biomassa na produção de combustíveis, a quantidade de carbono perdida durante o processo de transformação é consideravelmente inferior em relação a outros processos. Em casos de conversão correta é perdido pouco ou nenhum carbono. A perda de carbono durante a fermentação alcoólica é acima de 30 por cento, durante a conversão de biogás é de cerca de 50 por cento, durante a carbonização da madeira é de cerca de 70 por cento e durante a compostagem é de mais de 90 por cento. Nestes casos, o carbono é descarregado como dióxido de carbono ou também como metano que são respectivamente considerados nocivos para o ambiente. Tal não ocorre ou apenas ocorre a uma escala muito pequena durante o processo descrito na invenção.

[010] O processo descrito de acordo com a invenção apresenta um nível de eficácia elevado. Por sua vez, a fermentação alcoólica apresenta apenas um nível de eficácia efetivo de aproximadamente três a cinco por cento de energia primária armazenada nas plantas. Durante o processo de acordo com a invenção não é libertado qualquer CO2, ou apenas é libertado em pouca quantidade. Durante a conversão de biomassa em biogás, metade do carbono é novamente libertado como CO2. Além disso, apenas alguns substratos são adequados para o funcionamento eficaz de uma instalação de biogás.

[011] Ao contrário dos processos conhecidos, no processo de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 9/116 / 103 acordo com a invenção, o calor libertado não terá de permanecer inutilizado. Uma das grandes dificuldades é a do aproveitamento energético da biomassa com elevado teor de humidade. No entanto, no processo descrito na invenção a presença de água é uma condição para o processo de conversão química. Os processos anteriores estavam limitados na sua aplicação devido à fraca eficácia, pouca viabilidade energética e fraca rentabilidade.

[013] Durante o tratamento de misturas sólidas/líquidas como, por exemplo, da biomassa sob alta pressão e a temperaturas elevadas é possível que os reatores, nos quais ocorre o tratamento, apresentem características especiais. Devido às condições extremas, a superfície interior do reator pode ser anticorrosivo ou estar equipado com um revestimento adequado. Além disso, pode existir um dispositivo para a mistura das misturas sólidas/líquidas.

[014] A invenção diz respeito a um processo para a produção de material e/ou combustíveis, húmus e/ou produtos da reação de Millard e similares a partir de misturas sólidas/líquidas carbonosas, durante o qual a mistura sólida/líquida é tratada a uma temperatura superior a 100 graus Celsius e a uma pressão superior a 5 bar, com uma duração de tratamento de pelo menos 1 hora.

[015] Numa estruturação posterior do objeto da invenção, o processo será realizado de forma semicontínua ou contínua. Tal significa que o tratamento da mistura sólida/líquida, especialmente durante o processo de reação, não será realizado de forma descontínua (processo batch). De fato, para uma utilização ideal da câmara de reação e para a minimização dos tempos de permanência, as taxas de temperatura e de compressão serão mantidas no intervalo operacional. Ao mesmo tempo, durante o decorrer do processo na câmara de reação é possível

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 10/116 / 103 introduzir matérias-primas e catalizadores em diferido, remover e, se necessário, reciclar (devolver) água de processo e matérias-primas não convertidas assim como outros meios aplicados, e retirar impurezas, produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais. Paralelamente podem ser executados de forma contínua ou intercalada outros passos do processo como, por exemplo, o reprocessamento e/ou limpeza da água de processo, águas residuais, ar residual, produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais.

[016] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a temperatura deverá ser regulada para mais de 160 graus Celsius, de preferência entre 160 e 300 graus Celsius, mais concretamente entre 185 e 225 graus, e/ou a temperatura será regulada automaticamente.

[017] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a pressão deve ser regulada para pelo menos 7 bar, de preferência entre 10 e 34 bar, mais concretamente entre 10 e 17 bar, e 26 bar ou entre 26 e 34 bar.

[018] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a duração do tratamento deve ser de pelo menos 2 horas, de preferência entre 3 e 60 horas, mais concretamente entre 5 e 30 horas ou entre 30 e 60 horas, em especial entre 6 e 12 horas ou 12 a 24 horas.

[019] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a duração do tratamento deve ser seleccionada de acordo com o tipo de matéria-prima e/ou da mistura sólida/líquida e/ou o produto de reação pretendido.

[020] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que deve ser tratado pelo menos uma matéria-prima e/ou a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 11/116 / 103 mistura sólida/líquida, de preferência mediante drenagem, fragmentação, pré-incubação com excipientes, mistura e/ou pré-aquecimento.

[021] Parte do pré-tratamento também pode ser a incubação num ambiente ou meio acídico, por exemplo em caso de um valor de pH situado abaixo de 6, de preferência abaixo de 5, mais concretamente abaixo de 4, em especial abaixo de 3 e, neste caso, abaixo de 2. A duração necessária do passo diminui com o aumento de fragmentação e com a redução do valor de pH. A incubação em caso de valor de pH acídico pode ocorrer após a fragmentação.

[022] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a matéria-prima da mistura sólida/líquida será fragmentada e, de preferência, cortada e/ou moída antes, durante e/ou após o tratamento. Por conseguinte, a dimensão das partículas da mistura sólida/líquida fragmentada deve, de preferência, situar-se abaixo de 10 cm, mais concretamente abaixo de 1 cm, em especial abaixo de 2mm.

[023] Pode ser adicionado um catalisador com ou sem adição de água e/ou uma solução aquosa à mistura sólida/líquida ou pelo menos a uma matéria-prima antes e/ou durante o tratamento. O catalisador pode ser constituído por pelo menos um ou mais diferentes componentes. Os mesmos formam em conjunto uma mistura de catalisador. Um componente do catalisador pode, por exemplo, ser formado por um ácido. Este pode utilizar de forma vantajosa um ácido carboxílico e especialmente um ácido de prótons. Enquanto vantagem destaca-se a utilização de um ácido dicarboxílico ou tricarboxílico e especialmente de ácido tartárico ou ácido cítrico. Tanto o ácido cítrico como o ácido tartárico são cristalinos e não tóxicos. Ambos existem na natureza nas frutas (o ácido cítrico nos citrinos como, por exemplo, limões e o ácido tartárico nas uvas). Na estruturação vantajosa da invenção pode, por

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 12/116 / 103 exemplo, tratar-se de um ácido inorgânico, basicamente um ácido sulfúrico. O ácido que é introduzido como componente do catalisador, ao mesmo tempo também pode ser introduzido para a produção do meio acídico no passo da incubação.

[024] O catalisador ou a mistura de catalisador pode, especialmente de forma secundária, incluir um ou mais metais e/ou compostos metálicos. São particularmente utilizados metais de transição das composições secundárias Ia, IIa, IVa, Va, VIa, VIIa e VIIIa do sistema periódico dos elementos como, por exemplo, ferro, níquel, cobalto, cobre, zinco, ródio, paládio, platina, prata, vanádio, crômio, tungsténio, molibdénio e/ou titânio, em que o ferro destaca-se como sendo especialmente vantajoso. A preferência recai sobre os óxidos destes metais como, por exemplo, óxido de vanádio (V2O5), óxido de cobre (CuO), óxido de zinco (ZnO) e/ou óxido de crômio (Cr2O3). Mas também os metais dos grupos principais do sistema periódico dos elementos ou os seus óxidos como, por exemplo, óxido de alumínio (Al2O3) também podem ser introduzidos de forma vantajosa como catalisadores.

[025] De forma adicional ou alternativa também podem ser utilizados biocatalisadores antes do tratamento da mistura sólida/líquida, de forma a acelerar a conversão da mistura sólida/líquida em combustível, material carbonoso, húmus e/ou produtos da reação de Maillard ou similares. Neste caso podem, por exemplo, ser introduzidas enzimas, microrganismos (especialmente bactérias e/ou fungos), células vegetais, células animais e/ou extratos celulares na forma livre e/ou imobilizada. Devido às condições extremas durante o tratamento da mistura sólida/líquida, os biocatalisadores podem ser exclusivamente introduzidos durante o processamento da mistura sólida/líquida, em particular durante o pré-tratamento e/ou reprocessamento dos produtos

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 13/116 / 103 de reação e/ou derivados.

[026] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que pelo menos uma das matérias-primas e/ou a mistura sólida/líquida será misturada antes e/ou durante o tratamento, de preferência mediante agitação, mistura, suspensão e/ou dispersão. Neste caso pode ou podem ser introduzidos à mistura um dispositivo misturador, especialmente uma combinação de diferentes dispositivos misturadores, de preferência pelo menos um misturador de líquidos a jato, uma bomba de líquidos a jato ou um injetor. De acordo com a invenção deve dar-se preferência a dispositivos misturadores que operam sem peças móveis na câmara de reação.

[027] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que os produtos da reação após o tratamento serão secos com um secador ou uma combinação de diferentes processos de secagem, de preferência com um secador de convecção ou de contato, mais concretamente com um secador de corrente e/ou secador com cintos transportadores e/ou secador por fluidos.

[028] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que no decorrer do processo relativo à invenção, a água de processo acumulada será removida e limpa, de preferência com o auxílio de pelo menos um dispositivo para a separação de sólidos/líquidos, e será reconduzida para a mistura da reação. O dispositivo para a separação de sólidos/líquidos pode no mínimo ser, por exemplo, um dispositivo para a microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e para o processo de osmose inversa ou uma combinação dos diferentes dispositivos indicados em cima, de preferência com filtros cerâmicos e, mais concretamente, com um disco rotativo e/ou um filtro de membrana centrífuga.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 14/116 / 103 [029] Na favorável estruturação posterior da invenção está previsto que a água residual acumulada será limpa de forma mecânica, química e/ou biológica.

[030] Na favorável estruturação posterior da invenção está previsto que o ar residual acumulado durante o tratamento, processamento e/ou reprocessamento será limpo de forma mecânica, química e/ou biológica.

[031] A invenção diz igualmente respeito a um processo, especialmente um processo contínuo ou semicontínuo, para a produção industrial de diferentes produtos da reação, intermediários, derivados e/ou finais. . Os produtos da reação, intermediários, derivados e finais podem, por exemplo, incluir combustíveis desde a turfa, passando pelo linhite até combustíveis similares à hulha, húmus, produtos da reação de Maillard ou similares, material carbonoso como isoladores, nanoesponjas, nanoesférulas, nanofibras, nanocabos, carvão ativo e carvão de sorção, substância alternativa ao carvão vegetal, produtos e materiais de carbono de alta compressão e também especialmente matérias-primas para grafite e produtos grafíticos ou de tipo grafítico, assim como fibras de carbono e matérias-primas para materiais compósitos ou compósitos reforçados por fibras.

[032] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a mistura sólida/líquida deve ser pelo menos em parte constituída por biomassa. Neste caso, mediante o fornecimento de pressão e calor é aplicado o princípio básico da carbonização hidrotermal, para que no processo relativo à invenção eficaz e extremamente econômico seja possível, antes de mais, depolimerizar e hidrolisar a biomassa húmida sob libertação de energia térmica. A polimerização dos monômeros resultantes conduz no intervalo de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 15/116 / 103 algumas horas ao desenvolvimento dos produtos da reação carbonosos. Os produtos da reação pretendidos são produzidos dependendo das condições da reação. Por exemplo, após um período de reação curto surge em primeiro lugar húmus, e num processo de reação posterior combustíveis com teor de carbono crescente, que são adequados para a produção de energia.

[033] A invenção prevê igualmente a produção de diferentes produtos de reação, intermediários, derivados e finais de acordo com o processo relativo à invenção, incluindo a produção de combustíveis desde a turfa, passando pelo linhite até combustíveis similares à hulha, húmus, produtos da reação de Maillard ou similares, material carbonoso como isoladores, nanoesponjas, nanoesférulas, nanofibras, nanocabos, carvão ativo ou carvão de sorção, substância alternativa ao carvão vegetal, produtos e materiais de carbono de alta compressão e também especialmente matérias-primas para grafite e produtos grafíticos ou de tipo grafítico, assim como fibras de carbono e matérias-primas para materiais compósitos ou compósitos reforçados por fibras.

[034] De acordo com a invenção, o processo pode ser igualmente um precursor para a produção de energia da biomassa, no qual um combustível é produzido de acordo com o processo relativo à invenção e, em seguida, é condicionado para a produção de energia. Neste caso, o condicionamento pode, por exemplo, consistir numa produção de peletes ou briquetes a partir de combustível pulverulento ou de tipo húmico. Na estruturação favorável deste processo está então previsto que o combustível condicionado deve ser utilizado e especialmente queimados para a produção de energia.

[035] De acordo com a invenção é possível realizar um processo para a produção de diferentes formas de energia, incluindo

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 16/116 / 103 energia térmica e/ou corrente elétrica, de preferência uma combinação das mesmas utilizando o combustível produzido de acordo com a invenção. De acordo com a invenção podem ser igualmente introduzidas diferentes combinações para a produção de diferentes formas de energia a partir de diversas fontes de energia renovável, incluindo outros combustíveis sólidos, líquidos e gasosos a partir de matérias-primas renováveis, combustíveis fósseis, energia hidráulica, energia solar e/ou energia eólica e diferentes formas de armazenamento das fontes e sistemas de produção de energia indicadas em cima, utilizando o combustível produzido de acordo com a invenção.

[036] A invenção diz igualmente respeito a um processo para a produção de energia, de preferência aqueles em que é utilizada uma turbina a vapor e/ou a gás, incluindo aqueles processos em que é utilizado combustível de acordo com a invenção, juntamente com formas de energia armazenáveis mediante a energia eólica, especialmente do ar comprimido e mais concretamente do Dispatchable Wind Power Systems (DWPS).

[037] A invenção diz ainda respeito à utilização de um combustível criado de acordo com a invenção para a produção de energia a partir da biomassa.

[038] A invenção prevê também um dispositivo que possibilite um tratamento eficiente de misturas sólidas/líquidas à escala industrial.

[039] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o reator seja formado por um corpo de base cilíndrico e/ou a sua construção seja à prova de pressão.

[040] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o reator apresente uma base cônica que forma com o seu eixo um ângulo de, no máximo, 45 graus, ou preferencialmente inferior B

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 17/116 / 103 graus, ou mais concretamente ainda inferior B 35 graus.

[041] Na favorável estruturação posterior da invenção está previsto que o interior do reator, nominalmente as partes da base e das paredes, seja composto por um material resistente ao calor e à corrosão e hidrófugo, como, por exemplo, metal revestido, nominalmente metal nobre ou materiais cerâmicos. De preferência, a superfície do interior do reator, nominalmente as zonas da base e das paredes, assim como a das válvulas e de outras partes que entrem em contato com a mistura reacional, encontra-se tratada e/ou revestida com um material que impede ou diminui a deposição ou sedimentação de componentes da mistura reacional. O material de revestimento pode incluir, preferencialmente, materiais resistentes à corrosão, de baixo desgaste e/ou hidrófugos, nominalmente materiais metálicos ou cerâmicos e ligas, de preferência, de crômio, níquel, molibdénio, titânio, alumínio, nióbio, bem como de substâncias como silício, ferro, cobalto, volfrâmio, boro e carbono e, mais concretamente, ligas de titânio e alumínio. Em particular, está previsto que o material de revestimento seja aplicado por meio de um processo de revestimento, de preferência, por chapeamento, idealmente, através de projeção por chama, como por exemplo o processo oxi-combustível de alta velocidade (HVOF).

[042] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que no interior do reator esteja colocada, pelo menos, uma parte de membrana. Esta parte de membrana pode estar colocada a distâncias dos orifícios inferiores a 10 mm, de preferência, inferiores a 6 mm, idealmente, inferiores a 4 mm. Se a parte de membrana for formada por chapa, pode ser denominada, dados os orifícios, chapa de membrana. Podem estar previstas várias partes de membrana no reator.

[043] Na estruturação posterior do objeto da invenção está

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 18/116 / 103 previsto que o diâmetro dos orifícios da parte de membrana seja inferior a 400 pm, de preferência, inferior a 100 pm, idealmente, inferior a 35 pm.

[044] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que os orifícios da parte de membrana tenham forma de funil.

[045] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que entre a parte de membrana perfurada e a parede do reator haja, pelo menos, uma cavidade. A parte de membrana poderá estar de tal forma unida à parede do reator que a cavidade se encontre dividida em zonas separadas. Neste tipo de colocação, é especialmente conveniente que pelo menos uma das zonas da cavidade possua um orifício de entrada e que pelo menos uma outra zona da cavidade possua um orifício de saída. A união entre a parte de membrana e a parede do reator pode ser realizada, por exemplo, por soldadura por pontos ou por fricção linear, sendo que as zonas não soldadas podem ser separadas através da injeção de um fluido hidráulico, de modo a que entre os orifícios de entrada e de saída se forme uma conduta, através da qual possa passar, por exemplo, um líquido de refrigeração, conforme descrito na US-A-4 700 445. Neste caso, a parede do reator pode ser utilizada, simultaneamente, como um permutador de calor.

[046] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que a parede do reator seja dupla, sendo que entre a camada interior da parede e a camada exterior da parede haja, pelo menos, uma cavidade. Ambas as camadas poderão estar de tal forma unidas que a cavidade se encontre dividida em zonas separadas. Pelo menos uma zona da cavidade pode possuir, de preferência, um orifício de entrada e pelo menos uma outra zona da cavidade um orifício de saída. A união entre ambas as camadas da parede pode ser realizada, por exemplo, por soldadura por pontos ou por fricção linear, sendo que as zonas não

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 19/116 / 103 soldadas podem ser separadas através da injeção de um fluido hidráulico, de modo a que entre os orifícios de entrada e de saída se forme uma conduta, através da qual possa passar, por exemplo, um líquido de refrigeração ou um óleo térmico, conforme descrito na US-A-4 700 445. Neste caso, também uma parede dupla de reator pode ser utilizada, simultaneamente, como um permutador de calor.

[047] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o reator seja um reator em cascata, tubular, com reciclo, tipo loop e/ou um reator agitado, e/ou, de preferência, um reator de membrana e/ou de leito fluidizado. Preferencialmente, pelo menos um reator ou uma combinação de diferentes reatores possui pelo menos uma característica e, de preferência, combinações de diferentes características de um reator em cascata, tubular, com reciclo e, preferencialmente, de um reator tipo loop ou agitado ou, idealmente, de um reator de membrana ou de um reator de leito fluidizado. Idealmente, pelo menos um reator possui pelo menos uma parte de membrana e/ou pelo menos um equipamento para gerar um leito fluidizado circulante.

[048] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o reator esteja equipado com um sistema de controle da temperatura, que, de preferência, está ligado a pelo menos uma unidade de comando. Será vantajoso se o sistema de controle da temperatura incluir pelo menos um radiador de aparafusar, pelo menos uma serpentina de aquecimento e refrigeração, pelo menos uma serpentina semitubular soldada na parede do reator, pelo menos um tubo ou uma placa permutadora de calor e/ou pelo menos uma parte de membrana ou uma parte da base e/ou da parede perfuradas. O sistema de controle da temperatura pode também incluir uma parede dupla ou uma construção de tubo duplo do reator. Na favorável estruturação posterior do objeto da

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 20/116 / 103 invenção, todos os dispositivos do reator sujeitos à passagem de fluidos, incluindo as partes da membrana perfuradas, os misturadores de fluidos de jato, bombas e bocais fazem parte do sistema de controle da temperatura.

[049] A invenção prevê também equipamentos que apresentem, fundamentalmente, uma disposição não mecânica, isto é, que não incluam quaisquer peças mecânicas e/ou móveis ou o menor número possível destas.

[050] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um dispositivo misturador para misturar, agitar e dispersar o conteúdo do reator. O reator pode então estar equipado também com um dispositivo misturador, agitador, dispersor e/ou purificador. Para a produção de energia cinética no conteúdo do reator, podem ser utilizados sistemas de agitação e de mistura com e/ou sem peças móveis.

[051] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o dispositivo misturador esteja equipado sem peças móveis e, por exemplo, pelo menos um misturador de fluidos de jato, pelo menos uma bomba hidráulica e/ou pelo menos um bocal.

[052] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o dispositivo misturador, nominalmente os dispositivos na área de admissão, estejam configurados de forma a que a turbulência e as pressões de cisalhamento triturem e desaglomerem as matérias sólidas.

[052] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um dispositivo triturador, especialmente utilizado para a trituração dos constituintes sólidos do reator, que, de preferência, possua pelo menos um moinho e/ou pelo menos um picador.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 21/116 / 103 [053] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um dispositivo secador que possua, de preferência, um secador de convecção ou de contato, preferencialmente, um secador de corrente e/ou com cintos transportadores.

[054] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o tratamento da água de processo ocorra durante o decorrer do processo. O equipamento é então, de preferência, um sistema de tratamento da água de processo que possui, de preferência, uma peneira, um filtro, um hidrociclone, uma centrifugadora ou um separador assistido pelo campo de força. Neste processo, o tratamento da água destina-se, essencialmente, à separação de matérias sólidas da mistura reacional. O sistema de tratamento da água de processo possui pelo menos um reservatório para a água de processo e/ou pelo menos um separador de sólidos/líquidos. Na estruturação especialmente vantajosa do objeto da invenção está previsto que o dispositivo de tratamento da água de processo possua pelo menos uma peneira, um filtro, uma centrifugadora, um hidrociclone, um separador assistido pelo campo de força ou uma combinação destes.

[055] O sistema de tratamento da água de processo pode ser constituído por uma combinação de dispositivo de separação diferentes ou iguais. O sistema de tratamento da água de processo pode também apresentar pelo menos um sistema de filtro, nominalmente um filtro de discos rotativos, de preferência, com discos cerâmicos.

[056] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um sistema de tratamento biológico da água residual que possua, de preferência, pelo menos um reator biológico, mais concretamente um reator biológico de membranas. Neste caso, o reator biológico pode apresentar pelo menos um reator tipo loop.

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Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto queo reator tipo loop possua pelo menos um bocal para a mistura da fase gasosa e líquida.

[057] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o reator tipo loop possua um tubo, pelo qual o fluxo desce.

[058] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um dispositivo de purificação do ar que possua, de preferência, pelo menos um dispositivo de purificação do ar de processo e/ou residual.

[059] A utilização do dispositivo de acordo com a invenção para a produção de combustíveis, materiais e substâncias úteis carbonosas, húmus e/ou produtos de reação de Maillard ou similares a partir da biomassa pode estar igualmente prevista.

[060] A invenção define também um sistema que possibilita uma produção eficiente de energia com um combustível a partir da biomassa em escala industrial, sendo que está prevista pelo menos uma disposição para a produção de energia.

[061] Na favorável estruturação do objeto da invenção está previsto que a disposição para a produção de energia possua um sistema de combustão para o aproveitamento de um combustível sólido a partir da biomassa, em que os combustíveis produzidos no dispositivo de acordo com a invenção para o tratamento da biomassa podem ser queimados diretamente e utilizados para a produção de gases de combustão e de vapor de água. O sistema de combustão pode estar acoplado a uma turbina e a um gerador, de tal forma que seja possível produzir corrente elétrica a partir dos gases e do vapor de água gerados no sistema de combustão. Através da disposição de acordo com a invenção, é possível trabalhar num processo combinado de turbinas a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 23/116 / 103 gás e a vapor com graus de eficiência o mais elevado possível, superiores a 43%, de preferência superiores a 46%, idealmente entre 49 e 55%. Para purificar o ar residual do sistema de combustão de forma ecológica, é ainda possível ligar um sistema de purificação de gás de combustão ao sistema de combustão.

[062] O sistema possui pelo menos um reator do sistema, que está concebido para temperaturas de, pelo menos, 100 graus Celsius e, pelo menos, uma pressão de mais de 5 bar. Em simultâneo, é utilizado no sistema um combustível proveniente da biomassa para a operação do mesmo, que é produzido segundo um processo que inclui, no mínimo, os seguintes passos: tratamento da biomassa a uma temperatura superior a 100 graus Celsius e com uma pressão superior a 5 bar para uma duração de tratamento de, pelo menos, 1 hora, assim como processamento da biomassa e/ou reprocessamento dos produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais.

[063] A disposição para a produção de energia pode apresentar um forno a peletes ou uma central elétrica com combustão de carvão pulverizado, sendo que pode estar prevista uma combustão em leito fluidizado sob pressão e estacionária ou uma combustão de carvão pulverizado sob pressão.

[064] A disposição para a produção de energia pode apresentar uma célula de combustível de carbono.

[065] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o dispositivo para o tratamento da biomassa apresente pelo menos um reator para a absorção da biomassa e pelo menos um equipamento para o processamento da biomassa e/ou reprocessamento dos produtos de reação e/ou derivados.

[066] Na estruturação posterior do objeto da invenção está

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 24/116 / 103 previsto que o reator seja um reator tubular, um reator com reciclo e, mais convenientemente, um reator tipo loop ou um reator agitado, e/ou, de preferência, um reator de membrana e/ou de leito fluidizado. De preferência, pelo menos um reator possui pelo menos uma parte de membrana e/ou pelo menos um equipamento para a produção de um leito fluidizado circulante. Em simultâneo, o reator está concebido para temperaturas de, pelo menos, 100 graus Celsius e, pelo menos, uma pressão de mais de 5 bar.

[067] Para aumentar a capacidade ou o débito do sistema de acordo com a invenção, podem estar previstos vários reatores para a absorção e tratamento da biomassa. Estes podem estar ligados em série.

[068] Na estruturação posterior do objeto da invenção, o reator está equipado com um sistema de controle da temperatura, que pode estar ligado a pelo menos uma unidade de comando. O sistema de controle da temperatura pode incluir pelo menos um radiador de aparafusar, pelo menos uma serpentina de aquecimento e refrigeração, pelo menos uma serpentina semitubular soldada na parede do reator e/ou pelo menos um tubo ou uma placa permutadora de calor. O sistema de controle da temperatura pode também incluir uma parede dupla ou uma construção de tubo duplo do reator.

[069] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento esteja concebido como dispositivo misturador para misturar, agitar e dispersar o conteúdo do reator. O reator pode então estar equipado também com um dispositivo misturador, agitador, dispersor e/ou purificador.

[070] Na estruturação posterior da invenção pode estar previsto que o equipamento seja um dispositivo triturador, especialmente utilizado para a trituração dos constituintes sólidos do reator, que, de preferência,

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 25/116 / 103 possua pelo menos um moinho e/ou pelo menos um picador.

[071] Na estruturação posterior do objeto da invenção pode estar previsto que o equipamento esteja concebido como dispositivo secador que possua, de preferência, um secador de convecção ou de contato, preferencialmente, um secador de corrente e/ou com cintos transportadores.

[072] Na estruturação posterior do objeto da invenção pode estar previsto que o tratamento da água de processo ocorra durante o decorrer do processo. O equipamento pode ser então, de preferência, um sistema de tratamento da água de processo que pode possuir, pelo menos, uma peneira, um filtro, um hidrociclone, uma centrifugadora ou um separador assistido pelo campo de força. Neste processo, o tratamento da água pode destinar-se, essencialmente, à separação de matérias sólidas da mistura reacional. O sistema de tratamento da água de processo possui pelo menos um reservatório para a água de processo e/ou pelo menos um separador de sólidos/líquidos.

[073] Na estruturação posterior do objeto da invenção pode estar previsto que o dispositivo de tratamento da água de processo possua pelo menos uma peneira, um filtro, uma centrifugadora, um hidrociclone, um separador assistido pelo campo de força ou uma combinação destes. O sistema de tratamento da água de processo pode ser constituído por uma combinação de dispositivos de separação diferentes ou iguais. O sistema de tratamento da água de processo pode também apresentar pelo menos um sistema de filtro, nominalmente com discos cerâmicos e também com um filtro de discos rotativos e/ou com um filtro de membrana centrífuga.

[074] Na estruturação posterior do objeto da invenção está previsto que o equipamento seja um sistema de tratamento biológico,

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 26/116 / 103 físico ou de água ou uma combinação destes que possua, de preferência, uma separação de sólidos e líquidos, um reator biológico, uma osmose inversa, microfiltração e/ou uma oxidação húmida. Neste caso, o reator biológico inclui, de preferência, pelo menos um reator tipo loop.

[075] Na estruturação posterior da invenção está previsto que o equipamento seja um dispositivo de purificação do ar que possua, de preferência, pelo menos um dispositivo de purificação do ar de processo e/ou residual, nominalmente um filtro de ar.

[076] Especialmente vantajosa é a utilização do sistema de acordo com a invenção para a produção de energia, nominalmente de corrente elétrica. A invenção disponibiliza também um material e/ou combustível que pode ser produzido com custos reduzidos e que, em comparação com os materiais ou combustíveis conhecidos, apresenta características melhoradas.

[077] A tarefa é realizada, de acordo com a invenção, através de um material e/ou combustível produzido a partir da biomassa e que apresenta, em comparação com a biomassa, uma quantidade de carbono 1 a 300% superior relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca). O material e/ou combustível de acordo com a invenção inclui combustíveis desde a turfa, passando pelo linhite até combustíveis similares à hulha, húmus, produtos da reação de Maillard ou similares, material carbonoso como isoladores, nanoesponjas, nanoesférulas, nanofibras, nanocabos, carvão puro, extra-puro e ultra-puro, ou substâncias similares a carvão e de sorção, substância alternativa ao carvão vegetal, produtos e materiais de carbono de alta compressão e também especialmente matérias-primas para grafite e produtos grafíticos ou de tipo grafítico, assim como fibras de carbono e matérias-primas para

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 27/116 / 103 materiais compósitos ou compósitos reforçados por fibras.

[078] O material e/ou combustível de acordo com a invenção pode apresentar, em comparação com a biomassa, uma quantidade de carbono 10 a 300%, também 50 a 300%, ou também 100 a 300%, e principalmente 200 a 300% superior relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[079] Como alternativa, o material e/ou combustível de acordo com a invenção pode apresentar, em comparação com a biomassa, uma quantidade de carbono 5 a 200%, também 10 a 150%, ou também 10 a 120%, e principalmente 50 a 100% superior relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[080] O material e/ou combustível de acordo com a invenção apresenta, em comparação com a matéria-prima, uma quantidade de carbono 50 a 90%, também 55 a 80%, ou também mais de 98% superior relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[081] Na estruturação posterior do objeto da invenção, a quantidade de hidrogénio do material e/ou combustível é reduzida, em comparação com a biomassa, em 1 a 300%, também 5 a 200%, ou também 20 a 100% relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[082] Na estruturação posterior do objeto da invenção, a quantidade de oxigênio do material e/ou combustível é reduzida, em comparação com a matéria-prima, em 1 a 300%, também 5 a 200%, e também 15 a 100% relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[083] Na estruturação posterior do objeto da invenção, a quantidade de nitrogénio do material e/ou combustível é reduzida, em comparação com a matéria-prima, em 1 a 300%, de preferência 5 a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 28/116 / 103

200%, mais concretamente 15 a 100% relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca).

[084] O material e/ou combustível de acordo com a invenção pode apresentar pelo menos ou mais de 65% do poder calorífico original das matérias- primas e, em particular, da biomassa relativamente à matéria seca.

[085] O material e/ou combustível de acordo com a invenção, graças à sua composição e estrutura, pode ter características de combustão mais ecológicas e com custos claramente mais baixos em comparação com a biomassa ou outros combustíveis fósseis alternativos ou de biomassa, por exemplo devido à quantidade reduzida de cinzas, ao baixo teor de cloro, nitrato, enxofre e metais pesados, assim como às emissões reduzidas de pó, pó fino e de substâncias nocivas gasosas, incluindo óxidos de nitrogénio e de enxofre.

[086] O material e/ou combustível de acordo com a invenção pode apresentar ainda, em comparação com a biomassa ou combustíveis fósseis sólidos alternativos ou de biomassa, também uma reatividade maior e uma temperatura de ignição espontânea inferior.

[087] Se apresentar porosidade, é possível triturar o material e/ou combustível de acordo com a invenção com um dispêndio de energia inferior ao verificado com os combustíveis fósseis sólidos com um poder calorífico ou um teor de carbono comparáveis.

[087] De partículas de material e/ou combustível de acordo com a invenção com uma dimensão reduzida resulta uma grande superfície, sobretudo de uma dimensão de cerca de 2 nanômetros a 50 micrômitros, também inferior a um micrômetro e também inferior a 200 nanômetros. Assim, o material e/ou combustível de acordo com a invenção é de fácil secagem, dada a pequena dimensão das partículas e

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 29/116 / 103 a sua grande superfície.

[088] O material e/ou combustível de acordo com a invenção contém produtos de reação de Maillard ou similares.

[089] Numa estruturação do objeto da invenção, o material e/ou combustível proveniente da biomassa é produzido segundo um processo que inclui, no mínimo, os seguintes passos: Tratamento da biomassa a uma temperatura superior a 100 graus Celsius e com uma pressão superior a 5 bar para uma duração de tratamento de, pelo menos, 1 hora, assim como processamento da biomassa e/ou reprocessamento dos produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais.

[090] A temperatura pode ser regulada para valores acima dos 160 graus Celsius, também entre 160 e 300 graus Celsius, e também entre 185 e 225 graus. A pressão pode ser regulada para pelo menos 7 bar, também entre 10 e 34 bar, e também entre 10 e 17 bar, 18 e 26 bar ou 27 e 34 bar. A duração do tratamento pode ser de pelo menos 2 horas, de preferência entre 3 e 60 horas, também entre 5 e 30 horas ou 31 e 60 horas, em especial entre 6 e 12 horas ou 13 e 24 horas. Depois do tratamento da biomassa, os produtos de reação são secos com um secador, também com um secador de convecção ou de contato, com um secador de corrente e/ou com cintos transportadores, e/ou com um secador por fluidos, até a um teor de humidade residual de 6 a 25%, também 10 a 20%, ou também 12 a 15% [091] Os produtos de reação, intermediários, derivados e finais do processo acima descrito incluem combustíveis desde a turfa, passando pelo linhite até combustíveis similares à hulha, húmus, produtos de reação de Maillard ou similares, assim como material carbonoso como isoladores, nanoesponjas, nanoesférulas, nanofibras, nanocabos, carvão ativo e carvão de sorção, substância alternativa ao

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 30/116 / 103 carvão vegetal, produtos e materiais de carbono de alta compressão e também especialmente matérias-primas para grafite e produtos grafíticos ou de tipo grafítico, assim como fibras de carbono e matérias-primas para materiais compósitos ou compósitos reforçados por fibras.

[092] A invenção diz ainda respeito à utilização do material e/ou combustível criado de acordo com a invenção para a produção de energia a partir da biomassa.

[093] A biomassa, ao contrário dos combustíveis fósseis, inclui matérias-primas renováveis disponíveis a longo prazo como fontes de energia locais, bem como todas as substâncias e produtos orgânicos líquidos e sólidos de processos biológicos e bioquímicos e respectivos produtos de transformação, que possuem para este processo uma quantidade de carbono suficientemente elevada e cuja composição e propriedades podem também ser processadas e transformadas em produtos de reação, intermediários, derivados e finais eficientes do ponto de vista econômico, incluindo combustíveis, através do processo de acordo com a invenção as matérias-primas fazem parte, por exemplo, hidratos de carbono, açúcar e amido, produtos agrícolas e silvícolas, também plantas energéticas especificamente cultivadas (espécies florestais de crescimento rápido, juncos, plantas de cereais, entre outros), soja, cana-de-açúcar e palha de cereais, assim como resíduos e matérias residuais biogénicas e produtos derivados, plantas e restos de plantas de outra origem (plantas colocadas nas estradas, produtos para tratamento da paisagem, entre outros), resíduos agrícolas, incluindo palha, folhas de cana-de-açúcar, restos de cereais, lotes não vendidos de produtos agrícolas, como por exemplo batatas ou beterrabas sacarinas, lotes de forragem ensilada deteriorada, bem como outros restos de ração, restos de relva cortada, palha de cereais, folha de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 31/116 / 103 beterraba, folhas de cana-de-açúcar, resíduos e matérias residuais carbonosos, incluindo lixo orgânico, frações com um valor calorífico elevado de resíduos domésticos e industriais (lixo residual), lamas residuais, diferentes tipos e classes de madeira, incluindo madeira florestal, madeira usada na construção, paletes, mobiliário velho, serradura, restos e resíduos provenientes da indústria alimentar, incluindo resíduos provenientes da cozinha e da confecção de alimentos, vegetais deteriorados, gorduras usadas, assim como papel e pasta de papel, tecidos, especialmente de fibras e polímeros naturais e excrementos de animais, incluindo estrume líquido, de cavalo e de aves. Cadáveres e, particularmente, cadáveres de animais podem também integrar a biomassa.

[094] Por tratamento das matérias-primas e/ou da mistura sólida/líquida, nos termos da invenção, entendem-se todas as ações realizadas na mistura sólida/líquida destinadas à transformação da mistura sólida/líquida nos produtos de reação, nominalmente o fornecimento de energia para o arranque e manutenção da reação de transformação, incluindo o tratamento da mistura sólida/líquida a uma temperatura superior a 100 graus Celsius e com uma pressão superior a 5 bar.

[095] O processamento da biomassa e/ou da mistura sólida/líquida nos termos da invenção é o processamento das matériasprimas, dos produtos de reação e/ou intermediários em diferentes passos, antes e depois do processo de transformação química. O processamento inclui todos os passos, procedimentos e ações realizados no reagente, incluindo o pré-tratamento e/ou o tratamento posterior.

[096] Por pré-tratamento entendem-se todas as ações que têm efeito sobre a mistura sólida/líquida até à conclusão do processo de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 32/116 / 103 enchimento da câmara de reação e ao início do fornecimento de energia para o arranque da reação de transformação. Do pré-tratamento faz especialmente parte também um pré-aquecimento das matérias-primas, bem como uma trituração com partículas maioritariamente (ou seja, mais do que dois terços dos componentes da mistura reacional) inferiores a 10 mm dentro e fora da câmara de reação.

[097] As misturas sólidas/líquidas, nos termos da invenção, são todas as suspensões, dispersões e outros sistemas dispersos, incluindo matérias sólidas com teor líquido, nominalmente a biomassa. O processo de acordo com a invenção é aplicado principalmente a tais misturas sólidas/líquidas, que, durante o processo de reação, por via física ou química, conduzem ao aumento da concentração da fase líquida ou do teor de solvente e/ou à alteração física ou química da matéria sólida, que permitem uma separação de sólidos/líquidos melhorada ou relações alteradas com quantidades mais elevadas de matéria sólida. Matériasprimas são, neste contexto, matérias sólidas com ou sem teor líquido que são aplicadas para a produção da mistura sólida/líquida.

[098] O reprocessamento e/ou condicionamento dos produtos de reação e/ou derivados, nos termos da invenção, inclui todas as ações com efeito sobre os produtos derivados e/ou finais da reação de transformação, através das quais estes adquirem a forma pretendida ou necessária.

[098] Por processo semicontínuo ou contínuo, nos termos da invenção, entende-se a produção de produtos de reação, intermediários, derivados e finais a nível das centrais piloto e/ou em escala industrial, no qual é cumprido pelo menos um critério, ou também dois ou também vários dos critérios a seguir mencionados:

[099] 1. A temperatura, especialmente em pelo menos um

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 33/116 / 103 reservatório sob pressão, reator ou componente do sistema, situa-se continuamente, durante pelo menos dois ciclos de reação, acima de 40 até 90 graus Celsius, de preferência, de 60 até 70 graus Celsius e/ou acima das temperaturas de ebulição da água de processo, com uma pressão absoluta de um bar, de tal forma que é possível um contato manual direto, prolongado e inconsequente com a parede do reservatório em contato direto com a mistura reacional por mais de um minuto apenas com meios auxiliares, materiais isoladores ou equipamentos adicionais.

[100] 2. A pressão, especialmente em pelo menos um reservatório sob pressão, reator ou componente do sistema, situa-se durante pelo menos dois ciclos de reação continuamente acima de uma pressão absoluta de um bar. Pelo menos dois reservatórios, dos quais pelo menos um reator, estão ligados entre si de tal forma que pode ser realizado o transporte, a regulação da pressão ou o armazenamento de fluidos comprimidos.

[101] 3. O processamento das matérias-primas, das misturas sólidas/líquidas, dos produtos de reação, derivados, intermediários e/ou finais ou de outros participantes na reação é efectuado em mais do que um reservatório do sistema.

[102] 4. O volume total dos reservatórios nos quais este processamento ocorre e que contém, simultaneamente, componentes sólidos dos sistemas é de, no mínimo, 500 litros, sendo que pelo menos um destes reservatórios não pode ser movido apenas manualmente, mas sim somente com meios auxiliares adicionais.

[103] 5. É aplicada uma mistura sólida/líquida carbonosa prétratada e/ou diferentes tipos de matérias-primas, biomassas ou compostos de carbono, especialmente de características e consistências diferentes, durante um ciclo de reação.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 34/116 / 103 [104] 6. Diferentes matérias-primas das misturas sólidas/líquidas, produtos de reação, derivados, intermediários e/ou finais e/ou outros participantes na reação, incluindo catalisadores e/ou agentes propulsores ou de controle da temperatura, como por exemplo a água, nominalmente a água de processo e/ou o gás, como o gás de processo/de síntese, são, simultaneamente, em diferido, contínua ou descontinuamente, adicionados ou retirados da mistura reacional durante um ciclo de reação.

[105] 7. Os processos descritos no ponto 6 ocorrem enquanto a temperatura dos reservatórios sob pressão, do reator ou de outros componentes do sistema se situa acima de 60 até 70 graus Celsius ou acima das temperaturas de ebulição da água de processo, com uma pressão absoluta de um bar ou enquanto a pressão de pelo menos um componente do sistema se situa acima de um bar de pressão absoluta.

[106] 8. A mistura reacional é tratada no âmbito de um processo contínuo, nominalmente de um sistema.

[107] 9. Antes e/ou durante o ciclo de reação, as matériasprimas ou a mistura reacional são colocadas em movimento com o fornecimento de energia cinética, em particular através de pelo menos um sistema de agitação ou de mistura ou de uma combinação de sistemas de agitação ou de mistura do mesmo tipo, de preferência sob a intervenção de pelo menos um sistema de agitação ou mistura não mecânico, sendo que, com a utilização de um único sistema, este não apresenta qualquer acoplamento magnético com apenas um veio e, simultaneamente, também não pode ser operado eletricamente.

[108] 10. Antes e/ou durante o ciclo, é adicionada e/ou retirada energia térmica às matérias-primas ou à mistura reacional, nominalmente com a utilização de pelo menos um sistema de controle da temperatura

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 35/116 / 103 ou de uma combinação de diferentes sistemas ou dispositivos, sendo que, com a utilização de um único sistema, este não é, de preferência, um forno convencional e/ou não apresenta qualquer transferência de calor parietal através de um recipiente de revestimento aquecido separável, com poucos manípulos, que é operado eletricamente.

[109] Por reservatório entende-se um objeto aberto para cima ou fechado que apresenta no seu interior uma cavidade destinada, em especial, a separar o seu conteúdo do ambiente circundante. Um reservatório em que é executada a reação de transformação, isto é, o tratamento da mistura sólida/líquida, e/ou o processamento da mistura sólida/líquida, por exemplo um recipiente sob pressão ou um reator, é formado por uma câmara de reação ou uma câmara sob pressão fechada para o exterior.

[110] É denominado reator particularmente um reservatório em que ocorrem passos de reação determinantes. Por passos de reação determinantes devem entender-se em especial os passos que decorrem, em grande parte, por exemplo, numa amplitude térmica e de pressão que tem de se situar na média para que seja possível transformar pelo menos 10 a 30% das matérias-primas num dos produtos de reação, intermediários, derivados e finais.

[111] As câmaras de reação ou de pressão são definidas pela existência de zonas também dentro de uma câmara de reação ou de pressão, nas quais prevalecem condições de reação mensuráveis, divergentes umas das outras. Uma condição de reação divergente ocorre devido a uma influência construtiva, mecânica, dependente da corrente e/ou da fase, química, elétrica, ou electroquímica ou de outra natureza. O equipamento utilizado para este fim é, por norma, mais do que um sistema de agitação e ou de mistura operado eletricamente com um

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 36/116 / 103 único veio com acoplamento magnético, bem como mais do que uma transferência de calor parietal do interior liso sob pressão da parede exterior do reator através de um recipiente de revestimento aquecido separável, com poucos manípulos, operado eletricamente, uma autoclave para fins laboratoriais.

[112] Por ciclo de reação, ciclo ou reação entende-se a duração de uma única reação de transformação, que começa com a colocação dos produtos básicos na câmara de reação e o fornecimento de energia destinada ao arranque da reação de transformação. Um ciclo dura desde o início do processo de reação até à obtenção do produto de reação pretendido na mistura reacional, sem tratamento posterior ou condicionamento, ou até à conclusão do processo de reação.

[113] Dos sistemas de agitação ou de mistura fazem parte os dispositivos que transferem a energia à mistura reacional mecanicamente, através de ultrassons, em função da corrente, termicamente ou em função da construção e que, deste modo, provocam um movimento do conteúdo do reator, misturando-o ou agitando-o. Aqui inclui-se também o movimento da mistura reacional através de dispositivos como bombas, misturadores de fluidos de jato, bocais, assim como misturadores mecânicos e térmicos ou a condução da mistura reacional ao longo de gradientes de pressão.

[114] Um sistema é composto por, pelo menos, dois dispositivos ou equipamentos para a execução do processo de acordo com a invenção. Pelo menos dois reservatórios, dos quais pelo menos um reator, podem estar ligados entre si de tal forma que possa ser realizada a regulação da pressão ou o armazenamento de fluidos comprimidos. Uma parte integral do sistema é um dispositivo ou um reservatório e, em caso de falha desta parte integral, a eficácia do

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 37/116 / 103 processo especialmente do ponto de vista econômico diminui em pelo menos dois, concretamente em cinco e mais concretamente em pelo menos dez por cento.

[115] Existe um processo interdependente, se os dispositivos ou equipamentos partilham um sistema. Num tal sistema, mais de 200 quilogramas de uma matéria-prima obtida por semana é processada em matéria seca. Um sistema é então partilhado, se os dispositivos ou equipamentos estiverem ligados entre si ou através de cablagens ou ainda espacialmente através de percursos, permitindo uma troca de produtos finais, intermediários, derivados e de reação assim como outros componentes de reação ou a utilização em conjunto dos mesmos dentro de um raio de 50km.

[116] O início ou aplicação da reação ou do processo de reação é caracterizado pela obtenção de pelo menos um parâmetro alvo da reação, incluindo pressão ou temperatura, nos quais a reação de conversão da carbonização hidrotermal pode ocorrer num intervalo de pelo menos uma hora. O final do processo de reação é caracterizado pela saída contínua de pelo menos um dos parâmetros alvos da reação antes do esvaziamento da câmara de reação.

[117] Os produtos de reação, intermediários ou os produtos derivados ou correspondentes derivados são, no âmbito da invenção, todas as substâncias sólidas, líquidas e gasosas que, independentemente da sua permanência na câmara de reação, encontram-se ou encontravam-se sob as condições de funcionamento (pressão superior a 5 bar, temperatura superior a 100 graus).

[118] As misturas sólidas/líquidas, nos termos da invenção, são todas as suspensões, dispersões e outros sistemas dispersos, incluindo matérias sólidas com teor líquido, nominalmente a biomassa. O

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 38/116 / 103 dispositivo de acordo com a invenção é aplicado principalmente a tais misturas sólidas/líquidas que, durante o processo de reação por via física ou química, conduzem ao aumento da concentração da fase líquida ou do teor de solvente e/ou à alteração física ou química da matéria sólida, que permitem uma separação de sólidos/líquidos melhorada ou relações alteradas com quantidades mais elevadas de matéria sólida.

[120] Suspensões e dispersões são ambas misturas sólidas/líquidas heterogêneas. A suspensão é entendida como uma mistura de substâncias heterogêneas (não miscível) a partir de um líquido e de uma substância sólida. Uma suspensão é constituída por pelo menos uma fase fixa e por pelo menos uma fase líquida. Para os sistemas dispersos, isto é, misturas binárias a partir de pequenas partículas e de um meio de dispersão contínuo, estão incluídas as dispersões coloidais, micelas, vesículas, emulsões, géis e aerossóis como, por exemplo, tintas, emulsões e espumas.

[121] Por produtos de reação similares a Maillard, no âmbito da invenção, entendem-se os compostos que são os produtos intermediários, derivados, finais ou os reagentes dos produtos de reação de Maillard e que podem possuir propriedades químicas, físicas ou biológicas similares. Nestes compostos estão, por exemplo, incluídos os Advanced Glycation Endproducts (AGE) que são produzidos mediante a reposição dos produtos Amadori primários e que posteriormente reagem aos produtos finais da reação de Maillard, os Advanced Glycation Endproducts (AGE). Mediante a reposição e polimerização, as ligações cruzadas dos AGE podem ser formadas com outras proteínas. Devido ao processo de formação existem muitas formas diferentes e complexas de AGE, em que N?-(carboximetil)lisina (CML), furosina e pentosidina foram as investigadas com mais intensidade até agora.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 39/116 / 103 [122] Por substâncias similares a politetrafluoretileno (PTFE) entendem-se as substâncias e compostos de classe similar, relacionados ou não relacionados, que são constituídas por pelo menos uma ou mais propriedades de politetrafluoretileno como, por exemplo, inércia de reação, poucos coeficientes de fricção, índice de refração muito baixo, alta resistência ao calor, pouca resistência aderente da sujeira na superfície ou superfícies lisas.

[123] Os combustíveis são substâncias utilizadas para a produção de energia e que, por exemplo, através de processos térmicos, químicos, elétricos ou outros são transformados em energia.

[124] Os materiais são substâncias que mediante a sua transformação, tratamento e condicionamento são transformados num produto ou são introduzidos no produto final enquanto implementos.

[125] O objeto da invenção é a seguir explicado mais detalhadamente.

[126] O processo da transformação material da matéria-prima ou da biomassa de acordo com o processo relativo à invenção é dividido em quatro fases.

[127] 1. Fase de aquecimento: A biomassa é colocada à temperatura e pressão. A fase de depolimerização é iniciada mediante a alimentação de energia. Já durante a fase de aquecimento, as reações de dilatação surgem inicialmente em particular em biomassa com uma percentagem elevada de hidratos de carbono. Neste caso, a água é armazenada entre os polissacarídeos na parede celular.Durante o processo de dilatação, as estruturas coloidais também atuam temporariamente na sequência para a formação de gelatinóides, que serão novamente dissolvidas na sequência da fase de depolimerização.

[128] 2. Fase de depolimerização: Neste caso são dissolvidas

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 40/116 / 103 as proteínas da estrutura original que, especialmente no caso de biomassa vegetal, é antes de mais constituída por proteínas de estrutura polimerizadas como celulose, hemicelulose e lignina. São produzidos compostos de carbono monómeros e oligômeros. Quanto mais elevada a percentagem de proteínas de estrutura resistentes e reticuladas e quanto mais pequena a superfície da matéria-prima, mais tempo será necessário para a fase de depolimerização. Ao mesmo tempo ocorre a hidrólise, ou seja ocorre a divisão dos compostos químicos através da reação com a água. Quanto maior a percentagem de hidratos de carbono, de proteínas não vegetais e não estruturais e de gorduras, ou quanto menor a percentagem de biomassa com lignocelulose, mais rápido decorrerá esta fase. Na parte final desta fase aumenta a libertação de energia térmica e forma-se uma substância similar a óleo cru.

[129] 3. Fase de polimerização: Os compostos de carbono monomerizados e não reticulados são novamente estruturados e reticulados. São formados aglomerados que, de acordo com o levantamento macroscópico, baseiam-se nas macroestruturas originais da matéria-prima, mas que perderam a coesão interna em relação à estrutura superior e assim também sua concentração de fibra e resistência. As novas estruturas formadas que apresentam uma maior fragilidade e porosidade, são nos estados intermediários e também finais constituídas por pequenas partículas com um diâmetro de algumas centenas de micrômitros até 5 nanômetros e menos. São formados novos compostos de carbono que apresentam semelhanças com os existentes no carvão natural. São principalmente constituídas por diferentes compostos de carbono assim como derivados de terpeno, cujo teor de carbono aumenta e cuja percentagem de hidrogénio e de oxigênio relativamente à parte em peso dos elementos (matéria seca)

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 41/116 / 103 diminui. Em relação às características distintivas dos combustíveis fósseis está principalmente incluída a existência de produtos da reação de Maillard nas fases líquidas e sólidas dos produtos de reação.

[130] 4. Fase de estabilização: Durante o decorrer da reação exotérmica da fase de depolimerização e de polimerização, a libertação de energia térmica diminui claramente nesta fase e a reação é reduzida na fase de estabilização, chegando eventualmente a um ponto estacionário.

[131] As propriedades do produto de reação como grau de pureza, forma, estrutura, densidade, estabilidade, dimensão das partículas, estrutura da superfície, composição, características de combustão, poder calorífico e teor energético estão dependentes das condições do processo ou da reação, então por conseguinte dos parâmetros que são responsáveis pelo comando do processo de acordo com a invenção, ou seja pela execução do processo. A execução da reação ou do processo é principalmente influenciada pelos seguintes fatores:

[132] 1. composição e propriedades dos reagentes, incluindo densidade, dimensão das partículas, teor de humidade, pureza, teor de carbono, minerais e alcalino, etc.

[133] 2. relação entre a fase sólida e líquida ou entre matéria seca e água de processo.

[134] 3. temperatura, pressão, assim como margem de flutuação deste parâmetro.

[135] 4. catalisadores: seleção, composição, concentração, dimensão das partículas, proporção da mistura e tempos de alimentação. A reação pode ser acelerada e desviada mediante a alimentação dos catalisadores ou das misturas de catalisadores até momentos posteriores

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 42/116 / 103 do processo de reação. Tal pode influenciar as propriedades do produto de reação. A dimensão das partículas do catalisador metálico desempenha um papel fundamental na moldagem e estrutura do produto final. A velocidade de reação é essencialmente co-determinada pela força do ácido (valor pKs).

[136] 5. Sistemas de permuta térmica e velocidade dos ajustes de temperatura, valor pH, fatores de concentração, também na água de processo.

[137] 6. Alterações materiais ou químicas da mistura de reação através, por exemplo, da hidrólise: principalmente o aumento da densidade e fragilidade durante a reação de conversão.

[138] 7. velocidade da polimerização, uma vez que quanto mais rápido o decurso de polimerização, mais puro é o produto de reação.

[139] 8. Tipo de mistura e de aplicação de energia, velocidade de circulação e força de cisalhamento, assim como intervalos de mistura e tempos.

[140] 9. Água de processo: concentração de sais alcalinos, ácidos, elementos como cloro, enxofre e dos seus sais como metais e minerais, incluindo compostos de fósforo e de nitrato. Processo de depuração da água de processo durante e fora do processo em curso.

[141] 10. concentração de impurezas como, por exemplo, areia ou substâncias que impedem, reduzem, atrasam o processo de reação ou conduzem a produtos derivados não pretendidos ou a partir de sedimentos.

[142] 11. tipo de execução, incluindo intensidade e duração dos passos do processo aqui indicados.

[143] 12. seleção, combinação, composição e comando dos sistemas de regulação da temperatura e sistemas combinados.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 43/116 / 103 [144] 13. seleção, combinação, capacidade e eficácia do tratamento e condução da água de processo, incluindo tomada em consideração do ajuste necessário dos volumes variáveis de reação, adicionando ou removendo água de processo e substâncias.

[145] Os outros passos do processo podem, por exemplo, ser:

[146] 1. Fornecimento de matérias-primas, incluindo biomassa, matérias-primas, catalisadores e água.

[147] 2. Pré-tratamento.

[148] 3. Transporte da matéria-prima num sistema e/ou reservatório de transporte.

[149] 4. Transporte da matéria-prima nos reservatórios adequados para o respectivo passo de processamento ou de tratamento.

[150] 5. Drenagem e/ou secagem da matéria-prima.

[151] 6. Fragmentação da matéria-prima e, se necessário, dos catalisadores.

[152] 7. Remoção de metais e impurezas.

[153] 8. Incubação com catalisador, especialmente com ácido.

[154] 9. Incorporação de um ou mais outros catalisadores.

[155] 10. Pré-aquecimento da biomassa.

[156] 11. Compressão, por exemplo durante a introdução no reator.

[157] 12. Introduzir no reservatório sob pressão ou câmara de reação.

[158] 13. Aquecimento.

[159] 14. Tratamento da água de processo e purificação do ar.

[160] 15. Retirada do produto de reação da câmara de reação.

[161] 16. Separação dos produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais da mistura de reação.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 44/116 / 103 [162] 17. Secagem do produto de reação pretendido.

[163] 18. Fragmentação do produto de reação pretendido.

[164] 19. Arrefecimento do produto de reação pretendido.

[165] 20. Condicionamento.

[166] 21. Produção de energia, especialmente mediante o aproveitamento energético.

[167] Nos diversos passos antes e depois do processo de conversão são processadas as matérias-primas como os produtos de reação, intermediários, derivados e/ou finais. Os passos de processamento têm por finalidade a conversão da substância à escala industrial e técnica. Por processamento não deve então apenas entender-se a decomposição ou fragmentação manual com uma cisalha. O processamento da biomassa e/ou reprocessamento dos produtos de reação e/ou dos produtos derivados no processo relativo à invenção vai além de um sistema elétrico de agitação ou de mistura com um único eixo de acoplamento magnético, assim como além de uma transferência de calor parietal de um dos lados interiores lisos sob pressão da parede exterior do reator através de um recipiente de revestimento aquecido separável, com poucos manípulos, operado eletricamente. Inclui igualmente os critérios indicados no ponto 9 e 10 para o processo semicontínuo ou contínuo, relativo ao sistema de agitação ou de mistura e/ou sistema de regulação da temperatura.

[168] Regra geral, a biomassa pode ser fragmentada mesmo antes do seu armazenamento e em particular antes do próprio processo de conversão, especialmente antes e/ou depois do enchimento da câmara de reação. A fragmentação ocorre especialmente por meios mecânicos, de preferência mediante a utilização trituradores e, mais concretamente, mediante um dispositivo para moagem ou triturador de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 45/116 / 103 grãos. De acordo com a matéria-prima e dimensão das partículas pretendida podem ser utilizados diferentes tipos de trituradores e/ou de moinhos. A dimensão das partículas influencia o processo de reação. Quanto mais pequena a dimensão das partículas, maior é a superfície da matéria-prima. Quanto maior a superfície do correspondente de reação, mais rápida é a conversão química. Por conseguinte, a dimensão das partículas da biomassa fragmentada pode ser inferior a 10 cm, mas também inferior a 1 cm e a 2 mm. O custo de energia, tempo e materiais do processo de fragmentação está então dependente da execução do processo e, especialmente, das características da matéria-prima, dimensão das partículas e tempo de exposição.

[169] Parte do pré-tratamento também faz parte a incubação num ambiente ou meio acídico, por exemplo em caso de um valor de pH situado abaixo de 6, também abaixo de 5, e igualmente abaixo de 4, em especial abaixo de 3 e, neste caso, também abaixo de 2. A duração necessária deste passo diminui com o aumento de fragmentação e com a redução do valor de pH. A incubação em caso de valor de pH acídico pode por exemplo ocorrer após a fragmentação.

[170] As substâncias basicamente metálicas, inorgânicas ou similares a areia e outras impurezas são separas da biomassa. São aplicados processos e métodos conforme, no âmbito do tratamento de biomassa e lixo orgânico, estão por exemplo dispostos nas instalações de biogás.

[171] Após a pré-incubação em meio acídico mas também em relação a um ponto no tempo anterior ou posterior pode ser adicionado um catalisador com ou sem adição de água e/ou numa solução aquosa. O catalisador pode ser constituído por pelo menos um ou mais diferentes componentes. Os mesmos formam em conjunto uma mistura de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 46/116 / 103 catalisador. Um componente do catalisador pode, por exemplo, ser formado por um ácido. A reação é influenciada de forma decisiva pela seleção, composição, concentração, dimensão das partículas, proporção da mistura, tempos de alimentação dos catalisadores. Estes fatores dependentes do catalisador exercem então grande influência na forma, configuração e propriedades do produto final. A dimensão das partículas do catalisador metálico desempenha um papel fundamental na moldagem e estrutura do produto final. A velocidade de reação é também determinada pela força do ácido (valor pKs). Se, por exemplo, forem utilizadas partículas inferiores a dez micrômitros, de preferência entre 200 e 1000 nanômetros e, mais concretamente, entre 10 e 199 nanômetros, aumenta a probabilidade de formação de nanoestruturas similares a fibras uniformes. Quanto mais pequena a dimensão das partículas, mais claramente definidas estão as estruturas de tipo fibroso dos novos compostos de carbono. No entanto, o teor de hidratos de carbono assim como a dimensão das partículas e uma dimensão das partículas possivelmente uniforme da matéria-prima desempenham um papel no controle do processo de reação para a produção de nanoestruturas definidas. A reação pode ser acelerada ou desviada mediante o tempo de adição dos catalisadores ou das misturas de catalisadores. Uma adição durante um ponto posterior no tempo do processo de reação pode ser significativa, de acordo com o produto final pretendido. Como ácidos podem ser igualmente utilizados ácidos inorgânicos, de preferência ácidos minerais, mais concretamente ácidos fortes, ou seja, ácido com um pKs o mais baixo possível. Os ácidos utilizados e os seus produtos de reação não devem ser tóxicos e devem apresentar um efeito corrosivo mínimo. Se possível, não devem ser posteriormente detectados no produto de reação e os componentes

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 47/116 / 103 materiais devem estar levemente purificados. Os ácidos sulfúricos, que também podem ser encontrados em aditivos alimentares, cumprem a maioria dos requisitos e, por conseguinte, também são adequados. De forma alternativa ou adicional, são utilizados ácidos carboxílicos e especialmente ácidos de protões. Enquanto particular vantagem destacase a utilização de um ácido dicarboxílico ou tricarboxílico e especialmente de ácido tartárico ou ácido cítrico. Tanto o ácido cítrico como o ácido tartárico são cristalinos e não tóxicos. Ambos existem na natureza nas frutas (o ácido cítrico nos citrinos como, por exemplo, limões e o ácido tartárico nas uvas). O ácido que é introduzido como componente do catalisador, ao mesmo tempo também pode ser introduzido para a produção do meio acídico no passo da incubação. A concentração dos ácidos está principalmente dependente do valor pKs e, de preferência, apresenta um volume entre 0,1 e 3 por cento 0,6 e 2 por cento e, mais concretamente, entre 0,3 e 1 por cento. A pré-incubação da matéria-prima com ácidos reduz o tempo de reação. Quanto mais tempo durar a pré-incubação, mais forte serão os ácidos e quanto mais alta a concentração mais curto é o tempo de reação. O catalisador ou a mistura de catalisador pode, especialmente de forma secundária, incluir um ou mais metais. De preferência são utilizados metais de transição como ferro, níquel, cobalto, ferro, cobre, crômio, tungtsénio, molibdénio ou titânio, em que o ferro destaca-se como sendo especialmente vantajoso. A adição do catalizador pode ocorrer antes da aplicação no reator, mas também noutros momentos do processo. Posteriormente, também podem ser em momentos diferentes adicionadas à mistura de reação diversas misturas ou composições de catalisadores.

[172] A biomassa é cuidadosamente misturada com o catalisador ou mistura de catalisadores. O catalisador forma então com a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 48/116 / 103 biomassa uma mistura de reação. Em alternativa, o processo de mistura ocorre no interior do reator. A compressão da mistura de reação pode ocorrer em um ou em vários passos, assim como também no exterior ou interior de um reator. Uma compressão elevada é vantajosa porque significa uma melhor utilização da câmara de reação. A massa de compressão está dependente da capacidade do reator, do produto de reação pretendido e da execução do processo. A mistura de reação pode por exemplo também ser introduzida num reator após o pré-tratamento.

[173] Pode por exemplo existir um pré-aquecimento antes da introdução dos componentes de reação na câmara do reservatório sob pressão. Todos os correspondentes de reação podem ser pré-aquecidos. Todas as matérias-primas, mas especialmente a biomassa, podem ser pré-aquecidas até cerca de 60 B 90 graus Celsius. O pré-aquecimento ocorre por exemplo mediante a adição de energia térmica e, especialmente, mediante a adição de água de processo quase ebuliente, suspensão da biomassa pré-aquecida ou de outra água em pressão absoluta de cerca de um bar ou mediante a adição de vapor de água ou de processo ou de outros combustíveis térmicos. De forma alternativa ou adicional, a energia térmica pode ser introduzida a partir de processos de permuta térmica.

[174] De acordo com o produto de reação pretendido, o tempo de reação está situado entre uma e 60 horas, de preferência entre três e 40 horas, mais concretamente entre cinco e 18 horas. O tempo de reação é considerado decorrido ou a reação é considerada concluída, se não for libertada mais nenhuma entalpia significativa. Um pré-tratamento mínimo e/ou a omissão de um passo do pré-tratamento pode aumentar o tempo de reação para mais de 60 horas. O tempo de reação está especialmente dependente da composição e propriedades da respectiva

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 49/116 / 103 matéria-prima. Quanto maior a superfície, mais pequena a dimensão das partículas, quanto mais pequena a percentagem de lignina ou de celulose e quanto mais elevada a percentagem de hidratos de carbono, mais rapidamente é libertada a energia térmica na fase de depolimerização e mais rapidamente é alcançada a fase de estabilização e o tempo de reação ou de espera é reduzido. Quanto mais curto o tempo de conversão da respectiva matéria-prima, mais tarde poderá esta ser introduzida numa reação já em curso no reator. É igualmente obtido um tempo de reação mais curto em percentagens relativamente elevadas de gordura e de proteínas não vegetais, não reticuladas como, por exemplo, animais ou bacterianas. A extinção da libertação de energia térmica durante o processo de reação é uma indicação da conclusão do processo de conversão.

[175] De acordo com a invenção, podem ser produzidas temperaturas até 300 graus Celsius. Vantajosas são no entanto as temperaturas entre 185 e 205 graus Celsius e especialmente até 215 graus Celsius, mais concretamente até 225 graus Celsius.

[176] De acordo com a invenção é formada uma pressão sob exclusão de ar, que está por exemplo situada entre 7 e 90 bar. Vantajosa é uma pressão entre 11 e 18 bar, também entre 19 e 26 bar, e igualmente entre 27 e 34 bar.

[177] A figura 1 apresenta um corte longitudinal através de um reator de acordo com a invenção com outros componentes de um sistema de acordo com a invenção.

[178] A figura 2 apresenta um corte numa das paredes do reator de acordo com a invenção relativo à figura 1.

[179] O dispositivo de acordo com a invenção inclui um reator que pode apresentar uma configuração diferente, dependendo dos

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 50/116 / 103 processos que decorrem no seu interior, da quantidade e tipo de substâncias sólidas introduzidas e/ou do produto de reação pretendido. Pelo menos um dos reatores de acordo com a invenção pode ser, por exemplo, um reator em cascata, tubular, com reciclo, tipo loop, de membrana, de leito fluidizado e/ou de tipo tanque agitado ou apresentar características únicas uma combinação de diferentes características destes reatores. O leito fluidizado do reator é de preferência circulante. O reator de acordo com a invenção ou uma combinação dos diferentes reatores podem ser utilizados para diversos momentos do tratamento e passos de processamento de um sistema. Devido à pressão necessária, o reator pode ser posteriormente utilizado como reservatório sob pressão. A utilização da forma de reservatório sob pressão está dependente da execução do processo e da técnica de mistura aplicada.

[180] Na estruturação posterior do objeto da invenção, o reator está concebido como um tipo de multireator de leito fluidizado e membrana com leito fluidizado circulante. Um reator como este reúne as características positivas de diferentes tipos de reatores de membrana e de leito fluidizado. Neste contexto, por leito fluidizado entende-se uma camada depositada ou acumulação de partículas de matéria sólida que adquire um estado fluidizado por ação do fluxo ascendente de um fluido. O termo fluidizado significa, neste contexto, que a (antiga) camada depositada apresenta agora características apenas semelhantes às de um fluido (por exemplo, da água). No interior do reator de acordo com a invenção encontra-se uma mistura sólida/líquida. A camada depositada de matéria sólida de granulação fina é agitada se sofrer a passagem de baixo para cima do gás ou do líquido B do chamado meio fluido. Para que as partículas sólidas sejam agitadas, o meio fluido tem de passar com uma determinada velocidade mínima, que depende das respectivas

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 51/116 / 103 condições de reação. Dada a turbulência, quando a reação se encontra concluída, a matéria sólida pode ser removida de modo relativamente fácil B em parte, também continuamente. Em conformidade, pode ser adicionada também matéria sólida nova. A velocidade do fluxo do fluido é regulada de modo a que a matéria sólida seja agitada pelo menos de forma a que se forme um leito fluidizado estacionário. Neste estado, a velocidade do fluido é, no entanto, mais reduzida do que a velocidade de deposição das partículas. Com a aglomeração das partículas adjacentes, a sua resistência ao fluxo é mais elevada do que a de partículas separadas. Tal pode levar à formação de uma camada de suspensão com uma superfície definida. Através do exercício de pressões mais elevadas sobre as partes de membrana, é possível aumentar a velocidade do fluxo do fluido. Com um fluxo mais elevado do fluido, são removidas relativamente muitas partículas da zona da base e o limite superior da camada dissolve-se. No entanto, uma certa porção de matéria sólida volta a depositar-se na zona da base, no leito fluidizado. No chamado espaço livre acima da zona densa, forma-se um fluxo, com o qual a matéria sólida, em partículas relativamente largas, sobe como suspensão fina, enquanto que a matéria sólida aglomerada que se encontra diretamente nas margens do reator desce a grande velocidade. Com o posicionamento de pelo menos quatro misturadores de fluidos de jato, que estão distribuídos pelo diâmetro o mais uniformemente possível e com distâncias verticais o mais uniformes possível, e de misturadores auxiliares, que abrangem também as superfícies imediatamente acima das placas da base, impede-se a formação de aglomerados e de limites de camadas, de tal forma que ocorre uma ressuspensão relativamente homogênea das partículas.

[181] Com o reator de acordo com a invenção, é possível, se

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 52/116 / 103 este for utilizado corretamente e, sobretudo, se forem utilizadas partes de membrana, alcançar, entre outros, os seguintes benefícios:

[182] 1. As turbulências geradas pelos jatos propulsores e de fluído acelerados originam velocidades relativas elevadas entre os fluidos contínuos e a fase sólida dispersa [182] 2. Colisão partícula-partícula frequente e também colisão partícula-parede.

[183] 3. Mistura intensiva das partículas.

[184] 4. Transferência de calor acelerada da mistura reacional com o fluido.

[185] 5. Minimização de sedimentos.

[186] 6. Dosagem controlada, por exemplo de água e de reagentes, durante o processo de reação.

[187] O reator de acordo com a invenção pode apresentar uma ou mais das seguintes características.

[187] O reator pode apresentar pelo menos um reservatório sob pressão e pelo menos um dispositivo para a separação de sólidos/líquidos e é denominado reator de membrana. O reator pode dispor de pelo menos um sistema de filtração grosseira e/ou fina ou de uma combinação de ambos os equipamentos, que, por sua vez, também podem ser combinados num equipamento de filtração. Pelo menos um dos reservatórios sob pressão pode dispor de um sistema de agitação e/ou de mistura que, deste modo, pode ser denominado reator tipo tanque agitado. O total de todas as câmaras de reação dos reservatórios sob pressão ou reatores pode abranger um volume de 0,5 a 10 000 metros cúbicos, também 5 a 2 000 metros cúbicos e também 50 a 500 metros cúbicos. O total de todas os recipientes de um sistema, incluindo câmaras de reação dos reservatórios sob pressão ou reatores, silos e

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 53/116 / 103 espaços de armazenamento, pode abranger um volume de 0,5 a 1 000 000 de metros cúbicos, também 10 000 a 700 000 metros cúbicos e também 50 000 a 500 000 metros cúbicos. Em virtude da matéria-prima e da biomassa, a quantidade de água da biomassa pode ser de até 95% ou mais do peso total. Por este motivo, poderá fazer sentido a integração de um processo de drenagem, ao qual esteja ligada a reação de transformação. Dado o elevado teor de humidade e a reduzida densidade aparente de muitas biomassas, a capacidade de serem processadas é de tal forma limitada que a quantidade de matéria sólida inicial na câmara de reação pode situar-se entre os 5 e os 30%. Por isso, a percentagem de produto de reação obtido pode ser de um dígito em relação ao volume total da câmara de reação. Será necessária a introdução de volumes da câmara de reação relativamente maiores. Tal pode ser efectuado com uma interligação de vários reservatórios sob pressão. Com a interligação de vários reservatórios sob pressão ou reatores, por exemplo nos termos de uma cascata, e/ou a combinação de diferentes tipos de reatores, pode ser efectuada uma distribuição do tempo de permanência mais económica e, deste modo, obter mais rendimentos através de um controle do decurso do processo. Simultaneamente, podem ser considerados os diferentes requisitos das diferentes fases de reação e passos parciais. Num reator tubular, por exemplo, pode ocorrer uma transferência de calor mais vantajosa, num tanque agitado ou num reator agitado uma mistura e uma mistura perfeita melhor. Graças à distribuição do volume total do reator pelos vários reservatórios sob pressão, é melhorada a capacidade de componentes individuais do sistema, incluindo do reservatório sob pressão, de serem transportados. Em simultâneo, a interligação de vários reservatórios sob pressão ou reatores facilita a implementação de um processo contínuo ou

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 54/116 / 103 semicontínuo. Pode ser aplicado e integrado no sistema pelo menos um reservatório sob pressão para a absorção do gás de processo comprimido formado ou contido nos reatores.

[188] Com a separação ou remoção contínua de cada reagente, como por exemplo da água, no decurso do processo, a quantidade de matéria sólida pode ser aumentada durante o processo. Em função da reação, a percentagem de sólidos pode subir p. ex. de 15% para 20-30%, preferencialmente de 31% até 45% ou, idealmente, de 46% até 70%. Ao mesmo tempo, o volume por reator pode diminuir durante a reação, podem ser enviadas matérias-primas de decomposição mais rápida ou pode-se conseguir uma produção mais elevada em relação ao volume do reator. A ligação em série de vários reatores separados entre si p. ex. por válvulas, permite também abastecer/reabastecer de modo adequado cada um dos recipientes sob pressão com matérias-primas novas, reagentes ou catalisadores com vista a aumentar os níveis de produção. O transporte da mistura da reação de um para outro recipiente sob pressão é feito essencialmente em condições operacionais. O reator e todas as superfícies e componentes do dispositivo em contato com os reagentes, incluindo as válvulas e as tubagens, são feitos de materiais resistentes ao calor e à corrosão, preferencialmente metal nobre de qualidade semelhante para as peças de membrana, como descrito abaixo. A espessura da parede do reator foi concebida para pressões entre 7 e 20 bar, preferencialmente para pressões entre 21 e 30 bar e, idealmente, para pressões entre 30 e 40 bar, e para temperaturas entre 160 e 230 1C, preferencialmente até 260 1C e, idealmente, até 300 1C. Durante pelo menos dois ciclos de reação, a temperatura, em particular em pelo menos um recipiente sob pressão, reator ou componente do sistema, situa-se continuamente

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 55/116 / 103 acima de 40-90 1C, preferencialmente acima de 60-70 1C e/ou acima das temperaturas de ebulição da água de processo com uma pressão absoluta em bar, de modo a que seja possível um contato direto mais prolongado e manual sem consequências com a parede do recipiente em contato direto com a mistura da reação, e durante mais de um minuto só com meios auxiliares, materiais isolantes ou dispositivos adicionais.

[189] O reator tal como foi registado pode incluir uma estrutura básica cilíndrica vertical. O fundo superior pode ter uma forma abobadada. Preferencialmente na parte superior da metade superior e, idealmente, nos dois terços superiores, pode ter uma forma ligeiramente cônica com um diâmetro ligeiramente crescente para trás. O fundo cônico pode ter um ângulo máx. de 451 em relação ao eixo do reator, preferencialmente inferior a 401 e, idealmente, inferior a 351. As passagens, p. ex. da área da parede para o chão, podem ser arredondadas para minimizar anomalias no fluxo da corrente. O bocal para o transporte da mistura da reação pode ser colocado de várias maneiras e encontra-se p. ex. na metade superior, preferencialmente no terço superior do recipiente sob pressão. O transporte pode ser feito através de uma válvula através do bocal de saída que se encontra aproximadamente no meio do fundo/fundo cônico. Os componentes e os bocais do reator podem ser soldados entre si. A tampa pode ser flangeada. Se se usar principalmente misturadores de jato de líquidos e bocais de jato total, a relação entre o diâmetro e a altura pode ser aproximadamente 1:2 até 1:3, 1:4 até 1:5, e também 1:5 até 1:6.

[190] Um reator de membrana é um dispositivo que permite a combinação de pelo menos uma reação química com um processo de membrana ou com uma separação entre sólidos e líquidos. Os dois processos ficam totalmente interligados de modo a permitir a ocorrência

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 56/116 / 103 de sinergias. Simultaneamente, os dois processos podem ser feitos numa única estrutura ou num sistema. Durante a reação química é transformado pelo menos um dos componentes da mistura da reação. A utilização de um reator de membrana permite que os produtos da reação, intermédios, secundários e finais sejam eliminados da mistura da reação de modo seletivo. Permite também adicionar reagentes de modo controlado ou intensificar o contato dos reagentes. Os produtos da reação, intermédios, secundários e finais, e em particular a água, são eliminados de modo contínuo ou intervalado da mistura da reação através de uma superação de sólidos e líquidos. Isto permite aumentar significativamente a produção. A eliminação de materiais gasosos, e em particular de oxigênio libertado, pode também ser vantajosa quer o processo da reação quer para diminuir eventuais corrosões. A alteração química da composição e das propriedades, incluindo a densidade especialmente durante a fase de polimerização, facilita a separação de sólidos e líquidos. Deste modo, consegue-se uma maior concentração de sólidos na mistura da reação. Dependendo da percentagem de sólidos e da fase do processo de transformação, a mistura da reação é enviada para um reator de circulação. Neste caso, a mistura da reação é transportada através de uma parte interna do cilindro radial para uma primeira direção e através de uma parte externa radial numa segunda direção oposta à primeira. A utilização de um reator de circulação permite equipar o tubo interno p. ex. com elementos de permutadores térmicos para acelerar a permuta térmica e, consequentemente, proporcionar um maior diâmetro do reator. O tubo interno é conhecido também como tubo de encaixe ou de transporte. O diâmetro do tubo de transporte influencia as perdas de pressão por fricção e por desvio do fluxo de circulação. Este aumenta com diâmetros menores e do mesmo comprimento. Se se

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 57/116 / 103 escolher um diâmetro demasiado grande, o fluxo de circulação pode sofrer um colapso. Por esta razão, o diâmetro do tubo de encaixe tem de ser aproximadamente entre 3 e no máx. 2 do diâmetro do reator. O tubo de transporte pode ser colocado a uma distância de preferencialmente 3 do diâmetro do reator em relação ao fundo do reator.

[191] A mistura da reação é dominada por condições redutoras. Devido ao meio ácido, à presença de materiais corrosivos como cloro, e às temperaturas e pressões elevadas, as superfícies que entram em contato com a mistura da reação em condições operacionais estão sujeitas à corrosão. Assim, em particular após um funcionamento prolongado, podem aparecer sinais de desgaste, especialmente corrosões localizadas. Para minimizar a corrosão, usa-se peças de membrana de instalação fixa ou um cartucho permeável, em função do diâmetro do recipiente.

[192] As peças de membrana são compostas por elementos perfurados, de preferência chapas, que permitem o transporte em particular de gases e líquidos através do elemento. O cartucho permeável a líquidos e gases é também composto principalmente por elementos metálicos perfurados através dos quais o solvente/a água limpa pode ir para o compartimento do reator. A escolha entre uma peça de membrana e um cartucho permeável depende principalmente do diâmetro do recipiente de reação em questão e das tolerâncias de processamento, e também da forma e do tipo de corrosão. Como materiais possíveis ou materiais de revestimento ou materiais de suporte, é possível usar plásticos, metais, em particular metais duros, materiais cerâmicos e politetrafluoretileno, e preferencialmente metais nobres ou, idealmente, metais nobres concebidos para as peças de membrana. Por norma, o revestimento_é_um cartucho removível de politetrafluoretileno,

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 58/116 / 103 semelhante aos usados p. ex. em autoclaves a nível laboratorial. Para colocar o revestimento são usados processos químicos, mecânicos, térmicos e termomecânicos. Neste caso, o material a colocar, o material de suporte e/ou o material adesivo são gasosos, líquidos, dissolvidos ou sólidos. Preferencialmente deve-se usar processos de injeção à chama galvânicos, como p. ex. o processo HVOF (High-velocity oxy-fuel). O chapeamento é uma das técnicas para colocar o revestimento.

[193] Como alternativa ou complemento ao chapeamento, o espaço interior de um ou de mais recipientes do sistema pode ter um cartucho. Em particular a parede interna do reator pode ser revestida com peças de membrana. O cartucho tem normalmente uma forma cilíndrica e pode estar apoiado sobre uma grade, ou seja, uma estrutura semelhante a uma rede, ou sobre barras metálicas.

[194] Alternativamente, pode recorrer-se à soldadura a laser para colocar um revestimento de aço inoxidável nas camadas exteriores ou interiores do reator ou do cartucho, que seja semelhante a um sistema de placas de permuta térmica. O revestimento de aço inoxidável é alargado pela pressão interna, surgindo concavidades uniformes. Estas cavidades permitem o transporte de diferentes agentes. Estes agentes podem servir também de portadores de calor e podem incluir água de processo, água fresca, vapor de água ou óleo térmico que tenham sido suficientemente preparados.

[195] Para minimizar a carga de pressão do revestimento de aço inoxidável associada ao compartimento do reator, usa-se dispositivos que proporcionam a menor diferença de pressão possível entre a cavidade e o compartimento do reator.

[196] As possíveis diferenças de pressão na cavidade podem ser evitadas ou minimizadas através de furos feitos com laser no

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 59/116 / 103 revestimento de aço inoxidável. O diâmetro e a forma dos furos correspondem ao diâmetro e à forma das peças de membrana ou do cartucho. As distâncias dos furos podem ser as maiores possíveis para não permitir a entrada de muito agente no compartimento de reação.

[197] Os furos no revestimento e no cartucho encontram-se a uma distância entre pelo menos 10-20 cm, mas também de pelo menos 60 cm e 150 cm. A sobrepressão presente no circuito do revestimento envia o agente através dos furos para o compartimento interior do reator ou para a cavidade entre a parede do reator e o cartucho. Para garantir uma distribuição uniforme do agente regulador de temperatura no revestimento, pode-se criar um transporte forçado ao usar uma costura de laser para unir os circuitos de soldadura individuais. A pressão à qual este sistema de regulação de temperatura está exposto ultrapassa a pressão interna do reator em até 6 bar. O revestimento exterior do cartucho encontra-se diretamente no lado interior do recipiente sob pressão. Alternativamente, pode ficar apoiado sobre uma grelha perfurada ou sobre barras. O cartucho tem furos pontuais com um diâmetro de aproximadamente 20-70 micrômitros.

[198] Ao usar chapas chapeadas, pode-se colocar um revestimento interior para além de um chapeamento unilateral ou bilateral e/ou após aparecimento de desgaste, que irá ficar unido por soldadura e, preferencialmente, por soldadura a laser. Para usar o revestimento interior simultaneamente como sistema de regulação de temperatura, são criadas cavidades como descrito acima para o revestimento exterior do cartucho. O revestimento interior tem uma espessura entre 1 e 1,5 mm, ou 1,5 e 2 mm ou entre 2 e 2,5 mm. As perdas de pressão são mínimas e são ainda mais minimizadas através da quantidade e tamanho dos bocais de entrada e saída.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 60/116 / 103 [199] O cartucho ou as peças de membrana são feitas de aço e, principalmente, de aço inoxidável e de aços particularmente austeníticos e, idealmente de aços com percentagens crescentes de cromo e molibdénio dos grupos 6, 7 e 8 ou também aços duplos (designações DIN, entre outras 1.4571 (1.4404), 1.4435,_1.4539, 1.4439, 1.4462, 1.4529, 1.4501). Se forem escolhidas condições de reação mais exigentes, deve-se usar p. ex. ligas de cobre e níquel, ligas de níquel com elevada percentagem de molibdénio, como p. ex. 2.4610, e titânio. A espessura da parede do cartucho foi concebida de modo a que o cartucho possa ser exposta a uma pressão diferencial de 2, de preferência 4 e idealmente de 6 bar.

[200] Em particular na área do fundo ou da parede, verifica-se uma acumulação de componentes fixos devido à sedimentação e ao efeito da força da gravidade, existindo o risco de formação de depósitos e entupimentos. Estes impedem uma permuta térmica sem problemas e dificultam o contato dos reagentes dentro da mistura da reação, o que dificulta o controle da reação. Por esta razão, as peças de membrana que se encontram nestes pontos foram aperfeiçoadas de modo especial, em particular na área do fundo ou da parede, mas no mínimo na área do cone e preferencialmente no terço inferior principalmente nas áreas sujeitas a acumulação ou formação de depósitos. O aperfeiçoamento destas chapas é feito p. ex. ao fazer furos a distâncias regulares, de preferência a distâncias inferiores a 10 mm, 6 mm e 4 mm.

[201] Os furos nas partes de membrana ou no cartucho são feitos com laser no elemento ou no componente e têm diâmetros entre 200-10 micrômitros, 100-20 micrômitros e 50-25 micrômitros. Os furos têm preferencialmente uma forma afunilada de modo a que o diâmetro dos furos na saída seja o dobro dos furos na entrada. Deste modo

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 61/116 / 103 consegue-se um fluxo diversificado que, por sua vez, permite uma passagem de calor optimizada. O eixo dos furos fica quase paralelo em relação ao eixo do reator e/ou vertical em relação à superfície das peças de membrana perfuradas. Graças a uma sobrepressão, os furos permitem a passagem de água de processo aquecida ou arrefecida e suficientemente preparada, água fresca ou vapor de água da cavidade para o espaço interior do recipiente sob pressão. Neste caso, os furos podem funcionar como bocais. Os líquidos mencionados são usados simultaneamente como agentes de regulação de temperatura e como agentes de expansão. Para poderem passar pelos furos ou pelo sistema de permuta térmica, a água de processo ou a água fresca têm de ter uma preparação satisfatória. Para o acondicionamento, procura-se conseguir os padrões válidos para a água de alimentação e/ou para a água de caldeira.

[202] Entre a parede do reator e as peças de membrana deixase uma cavidade vedada para o espaço interior do reator, que se destina à passagem de solventes, água ou vapor de água. A sobrepressão da água de processo que sai dos furos é sempre alta de modo a evitar a entrada da mistura da reação. A espessura das peças de membrana ou da parede do cartucho foi concebida de modo a que a espessura da parede corresponda aos requisitos das diferenças de pressão entre o lado interior e exterior. As peças de membrana ou as cavidades que formam com a parede do recipiente sob pressão, podem ser divididas por zonas que apresentam uma superfície concêntrica, p. ex. na área do cone ou do fundo. Estas são identificadas pode diferentes níveis de pressão. Os diferentes níveis de pressão verificam-se p. ex. através de válvulas ou sistemas de bombas separados. Deste modo, é possível neutralizar acumulações e formações de depósitos de sedimentações

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 62/116 / 103 provocadas pelas forças da gravidade. É possível obter efeitos semelhantes com uma pressão uniforme através da adaptação dos diâmetros dos furos. Os diâmetros podem p. ex. ser maiores nas áreas com sedimentações pesadas.

[203] Em alternativa ao revestimento ou à utilização de materiais adicionais para evitar corrosões, é possível tratar as superfícies do compartimento interior, em particular o fundo ou o cone do recipiente sob pressão e as válvulas e outras peças que entrem em contato com a mistura da reação. Isto é conseguido em particular ao diminuir a rugosidade da superfície. Como alternativa ou complemento, recorre-se a processos de fabrico erosivos para tratar as superfícies, após o prétratamento normal, e também a processos erosivos eletroquímicos ou então a erosão é feita anodicamente num metal de eletrólitos adequado ao material.

[204] Durante a reação química de transformação, liberta-se aproximadamente 5-34 % da energia contida na matéria-prima. Esta energia é usada por dispositivos para a permuta térmica de outros processos que requeiram calor, dentro ou fora do processo ou sistema. Dentro do processo ou do sistema, o calor pode ser usado p. ex. para pré-aquecer a biomassa ou os compartimentos de reação. Fora do processo ou do sistema, a energia pode ser usada para aquecer salas, máquinas ou ser usada como calor de processo para outros processos. Com a ajuda do sistema de regulação de temperatura deve ser possível não só encaminhar a energia térmica necessária para iniciar o processo químico de transformação, mas também retirar a energia térmica libertada pela reação exotérmica. Assim, é possível neutralizar o aparecimento de hot-spots descontrolados e, consequentemente, uma aceleração anormal do reator. Usa-se pelo menos um e,

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 63/116 / 103 preferencialmente mais do que um ou uma combinação de vários sistemas de regulação de temperatura, que funcionam mecanicamente, eletricamente ou quimicamente. Adicionalmente ou como alternativa aos sistemas de água de processo abaixo mencionados, o sistema de regulação de temperatura do reator é constituído p. ex. por uma parede dupla, um elemento térmico aparafusado, serpentinas ou aletas de aquecimento e refrigeração instaladas no reator ou serpentinas semitubulares soldadas na parede exterior. Em alternativa ou como complemento, considera-se usar p. ex. um sistema de placas de permuta térmica, dependendo do tipo de construção e do material escolhido. Como fonte de energia térmica ou agente de regulação de temperatura para sistemas de regulação de temperatura fechados no compartimento interior do reator, usa-se preferencialmente água de processo e/ou um óleo térmico.

[205] A combinação, posicionamento, construção e funcionamento do sistema de regulação de temperatura em questão estão dependentes da condução do processo e em particular da composição das matérias-primas. Todos os sistemas de água de processo fora e dentro do reator podem ser usados para o processo de regulação de temperatura. Por um lado, isto pode acontecer através de processos de permuta térmica externos, ou seja, fora do reator e, por outro lado, através da colocação de água de processo com uma temperatura regulada como agente de diluição, regulação de temperatura, admissão ou como agente propulsor para misturadores, bombas e/ou bocais e/ou como agente aspirado para bombas de jato de líquidos. Para optimizar a regulação da temperatura do reator pode-se misturar também água fresca com água de processo. Adicionalmente, é também possível optimizar a condução do processo ao diminuir p. ex. as

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 64/116 / 103 concentrações de matérias inorgânicas e parasitas. Pode ser benéfico usar um agente de regulação de temperatura, em particular através da injeção de água de temperatura regulada ou água de processo reciclada em pontos em que a temperatura é crítica. Como complemento, a regulação de temperatura é controlada pela condução do processo. Para além da combinação de matérias-primas, valores pH, preparações de amostras e catalisadores, a introdução diferida de matérias-primas em função das suas propriedades de transformação é um elemento essencial para controlar a temperatura.

[206] Durante o processo assiste-se a uma transformação da viscosidade, da densidade e do tamanho e de outras propriedades das matérias-primas ou da mistura da reação. Estas alterações devem-se a reações químicas e alterações estruturais das matérias-primas com carbono, que também se devem à despolimerização e, mais tarde, à polimerização das matérias-primas. Em função do decorrer do processo, são exigidas várias coisas ao processo de mistura. Uma mistura e/ou distribuição de fluxo o mais uniforme e homognea possível depende da fase do processo, das matérias-primas, das concentrações de sólidos e dos requisitos do produto de reação. Um remoinho ou suspensão acontece continuamente ou intermitentemente para a permuta térmica, intensificação do contato do reagente e para uma melhor desintegração de camadas ainda ligadas, p. ex. camadas com lignocelulose, para uma distribuição homogênea dos reagentes e, principalmente, da mistura de catalisadores e ventilação da mistura da reação. As sedimentações são simultaneamente dissolvidas, expandidas e neutraliza-se uma formação de trombos e aglomerados. No geral, o decorrer da reação é influenciado de modo positivo. Isto significa que, quanto mais minucioso e homogêneo for o processo de mistura, mais rápido se torna o processo e

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 65/116 / 103 mais homogêneo se torna o produto da reação. Pode-se usar no mínimo um ou mais sistemas de mistura e, especialmente, uma combinação de vários sistemas de mistura com e sem peças móveis no compartimento da reação. Como misturadores com peças móveis no compartimento de reação pode-se usar um ou vários, ou uma combinação de vários batedores-misturadores. O batedor-misturador deve ter pelo menos uma onda e, preferencialmente, duas ou três ondas, de modo a que outros batedores-misturadores sejam acionados pelo mesmo motor e pelo mesmo acesso ao reator. Uma vantagem destes sistemas de mistura é o consumo de energia relativamente reduzido, em comparação com a aplicação de energia ou com o tempo de mistura. Para além dos custos elevados, a maior desvantagem é a suscetibilidade de avarias e a manutenção necessária em comparação com os sistemas de mistura sem peças móveis no compartimento de reação.

[207] Por sistemas de jato de líquidos entendem-se misturadores, bombas e bocais de jato de líquidos. Por norma, não têm peças móveis e, consequentemente, não exigem muita manutenção. Os sistemas de jato de líquidos podem ser usados como sistemas de mistura porque são adequados para enviar energia cinética através de um agente propulsor, que também pode ser usado como agente de aquecimento ou refrigeração, para suspender e homogeneizar o conteúdo do reator. Outras vantagens de sistemas de jato de líquidos: tamanho reduzido, interferência mínima das relações de corrente e fluxo, e permite evitar sistemas de vedação. As pás múltiplas que têm de ser usadas frequentemente em sistemas de mistura convencionais tornamse supérfluas. Por esta razão, ao usar este tipo de sistemas também não existem zonas mortas de corrente, tal como acontece com as pás múltiplas. Simultaneamente, reduz-se uma flutuação de sólidos, o que

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 66/116 / 103 minimiza o perigo da sucção de ar. Os sistemas de jato de líquidos podem ser alimentados por um reservatório de água de processo conjunto ou por vários reservatórios de água de processo. Podem ser controlados de modo independente e transportar diferentes quantidades de agentes propulsores e/ou de regulação de temperatura. De preferência, o agente propulsor e/ou de regulação de temperatura é enviado quase continuamente e/ou em intervalos para fins de suspensão e homogeneização. O posicionamento dos sistemas de jatos de líquidos e, em particular, de misturadores de jato de líquidos, é escolhido de modo a permitir a existência de uma corrente de líquido p. ex. na forma de uma corrente vertical contínua. Nos reatores com uma relação diâmetro/altura a partir de 1:2, é também possível conseguir uma corrente contínua p. ex. em forma de um oito ou, outras correntes contínuas que correm na transversal em relação ao vertical. Os misturadores de jato de líquidos são posicionados especialmente na metade superior, em especial no terço superior, onde o jato propulsor está apontado para baixo quase paralelo em relação ao eixo do reator. No caso de reatores maiores ou mais altos, em particular a partir de uma relação de altura/diâmetro de 1:3, são ligados em série vários misturadores de jato de líquidos, ou seja, são ligados sucessivamente a alturas diferentes de modo a fazer com que um misturador ligado em série acelere a corrente propulsora. No caso de diâmetros maiores, em particular superiores a um metro, os misturadores de jatos de líquidos são posicionados num eixo longitudinal de modo a reforçar eficazmente o jato propulsor numa direção. Se se usar mais do que dois misturadores ou bombas de jato de líquidos à mesma altura, a quantidade dos misturadores de jato de líquidos cujo jato propulsor está apontado para o fundo do reator deve ser a mesma. Um ou mais misturadores de jato de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 67/116 / 103 líquidos são posicionados um pouco acima da área do fundo ou do cone, de modo a direccionar a corrente tangencialmente por cima da parede do fundo ou do cone. Um ou mais misturadores de jato de líquidos são posicionados imediatamente ao pé do bocal de saída no centro da área do fundo ou do cone, de modo a direccionar a corrente tangencialmente por cima da parede do fundo ou do cone.

[208] É graças ao remoinho de turbulência e à carga de cisalhamento dos sistemas de jato de líquidos que os sólidos são desaglomerados. Ao usar também dispositivos de trituração em áreas de máxima turbulência e carga de cisalhamento, em particular as fendas de sucção ou as aberturas de sucção e saída, é possível neutralizar objetivamente grumos e aglomerados. Em locais em que as fendas de sucção ou as aberturas de sucção tendem a ficar obstruídas, podem receber uma alimentação própria de água de processo, na qual a água de processo não é limpa tão minuciosamente para este efeito. Para este tipo de limpeza usa-se p. ex. peneiras, filtros e membranas. Este tipo de limpeza é mais rápido e praticamente imediatamente com ou sem volumes de reserva significativamente reduzidos, em comparação com a limpeza da água de processo para fins de preparação de agentes propulsores e de regulação de temperatura. Como alternativa, as fendas de sucção ou as aberturas de sucção dos misturadores mais propensas a obstruções e sedimentações com bocais de jato total com circuito propulsor próprio mantêm-se livres e/ou são equipadas com um mecanismo para a inversão temporária do fluxo. Para controlar estes bocais pode-se usar fluxômetros, manômetros e válvulas que reagem em caso de obstruções provocadas p. ex. por alterações de pressão na área de sucção. É também possível conseguir uma alimentação mista de mistura da reação para as fendas de sucção ou as aberturas de sucção

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 68/116 / 103 do misturador propensas a obstruções e sedimentações através de uma alimentação dividida de corrente propulsora: uma parte é aspirada diretamente para fora do reator, uma outra parte aspirada para fora da parte superior do reator sem ser sujeita a uma filtragem minuciosa. A alimentação de corrente propulsora é regulada e ligada por válvulas, de modo a poupar agente propulsor p. ex. em caso de problemas de funcionamento ou se houver pouco líquido.

[209] Os bocais podem ser colocados em determinados locais do compartimento interior do recipiente, p. ex. áreas de espaço morto ou zonas onde se deve impedir a formação de depósitos e a presença de sedimentações. Em todos os sistemas de jato de líquidos, uma pressão diferencial contínua predomina sobre a pressão interna do reator para impedir um refluxo da mistura da reação para os misturadores, bombas e bocais. Uma desaceleração ou imobilização do fluxo acelera o processo de deposição e sedimentação dos produtos de reação sólidos que se reúnem cada vez mais na parte inferior do reator.

[210] Durante os processos químicos de transformação, podem verificar-s sedimentações e formações de depósitos nas paredes do reator e nas válvulas e peças que entram em contato com a mistura da reação. Sem reduzir bastante a temperatura operacional, o processo de limpeza pode continuar após o transporte do conteúdo do reator para um outro recipiente sob pressão ou reator. Como dispositivo de limpeza pode-se usar p. ex. um bocal de alta pressão móvel e controlável. Graças ao seu formato reduzido, o dispositivo pode ser colocado no compartimento interior através de um orifício de inspeção, de uma comporta ou de uma válvula. O processo de limpeza é feito sob controle visual direto ou com uma ou mais câmaras. O processo de limpeza pode ser controlado à distância. A pressão e a temperatura do agente

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 69/116 / 103 propulsor são ajustadas de modo a obter o melhor resultado de limpeza possível sem danificar os materiais ou camadas a revestir. Neste caso, são particularmente adequados os jatos de gelo seco para limpar a superfície dos agentes de jato: pastilhas de gelo seco como agente de jato são aceleradas com ar comprimido para 300 m/s e o seu impacto sobre a camada de sujeira apresenta uma elevada energia cinética. Arrefecem a camada de sujeira para uma temperatura de -80 1C, o que faz com que se contraia e se torne quebradiça. Ao mesmo tempo, as pastilhas de gelo seco evaporam-se e alargam-se de repente 700x o seu tamanho, fazendo com que a camada de sujeira se desprenda da superfície. Ao usar um jato de gelo seco para limpar, deixa de ser necessária a preparação ou eliminação dispendiosa de um agente de limpeza. Os solventes orgânicos nocivos para o ambiente e os hidrocarbonetos halogenados tornam-se prescindíveis. O fato de as pastilhas de gelo seco se dissolverem no ar é outra vantagem significativa: normalmente, torna-se desnecessário desmontar e fazer uma limpeza externa dos componentes do sistema. É preferível usar um jato de gelo seco em vez de um sistema de mergulho. O jato é introduzido no reator através de um orifício de inspecção numa posição central e estacionado num sistema de fixação colocado previamente. Com a ajuda de um dispositivo nebulizador rotativo, as pastilhas de gelo seco são apontadas para os pontos que devem ser limpos.

[211] Como agente propulsor dos misturadores, bombas e bocais de jato de líquidos pode-se usar um agente líquido ou gasoso como p. ex. água, água de processo tratada ou um gás como p. ex. vapor de água. A água de processo é peneirada, filtrada e libertada de impurezas ao sair ou imediatamente após sair do reator, de modo a evitar o entupimento dos misturadores, bombas e bocais e a minimizar o

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 70/116 / 103 desgaste em peças do reator, dos tubos ou da bomba e outros equipamentos. Com a ajuda de um permutador térmico, a temperatura do agente propulsor é ajustada de modo a que a sua utilização sirva para controlar a temperatura do processo. O agente propulsor/de regulação de temperatura é transportado fora do ou dos reatores sob pressões semelhantes às verificadas dentro do ou dos reatores. Se se dispensar a função de regulação de temperatura da água de processo, o transporte fora dos compartimentos de reação é feito com temperaturas semelhantes ao transporte dentro dos compartimentos de reação. Como alternativa à água de processo, é possível usar água fresca, vapor de água ou água de outros processos como agente propulsor, agente térmico ou de refrigeração.

[212] As substâncias contidas na água de processo dependem da mistura das matérias-primas e da condução do processo, incluindo dos catalisadores. A desintegração provocada pelo processo faz com as substâncias da biomassa se dissolvam. Vários elementos, incluindo cloro, enxofre, nitrato e respectivos sais e metais, em particular metais pesados e minerais, assim como álcalis como p. ex. potássio ou sódio e os seus pais, passam numa determinada percentagem para a fase aquosa durante o processo químico de transformação. Uma percentagem volta a ficar unida na fase de sólidos. A restante percentagem continua na fase aquosa. As percentagens das substâncias que passam para a fase líquida dependem também do gradiente de concentração, ou seja, da concentração já existente na fase líquida. Nas concentrações crescentes, verifica-se uma saturação até ao desaparecimento de determinadas substâncias. Deste modo, as substâncias e compostos inorgânicos podem resultar p. ex. em sulfato e cloro como sais e, consequentemente, influenciar negativamente a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 71/116 / 103 condução do processo e as peças do reator. A percentagem de compostos de carbono orgânicos na fase líquida pode ser superior a 50g por litro. O valor de oxigênio químico necessário da água de processo já se encontra na parte superior dos números com cinco algarismos (mg O2/l) e ultrapassa assim os valores-limite legais. Por oxigênio químico necessário entende-se de modo abrangente a quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente todas as substâncias orgânicas de uma determinada quantidade de substância.

[213] Dependendo da percentagem de humidade das matériasprimas e da condução do processo, incluindo as relações entre sólidos e líquidos, é reciclada uma percentagem de água de processo de 10-35 %, 35-60% ou 60-85 %. Um retorno quase completo da água de processo, ou seja, um fecho ou limitação do circuito da água de processo que visa poupar água fresca e reduzir o volume de águas residuais, só é possível de modo limitado. Isto deve-se ao fato de, para além de se verificar uma acumulação de compostos de carbono orgânicos, também se verifica um enriquecimento de substâncias inorgânicas como sulfatos, nitratos, cálcio, cloro, fósforo ou respectivos compostos. As concentrações inorgânicas de substâncias parasitas aceleram a corrosão. Os depósitos de calcário perturbam o fluxo da corrente no reator e danificam também equipamentos como bombas, válvulas e bocais. Isto faz com que se exija mais da construção do reator. Os sulfatos podem desaparecer. A velocidade da acumulação ou da saturação depende da composição material das matérias-primas e da condução do processo.

[214] Por norma, o processo químico de transformação dura várias horas. Durante este tempo, os complexos processos químicos trazem alterações materiais que devem ser consideradas para a optimização da condução do processo. Diferentes tipos de biomassa são

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 72/116 / 103 enviados em intervalos nas primeiras duas e três fases do processo. Dependendo do produto de reação desejado, são retirados p. ex. produtos de reação perto do fim das duas fases do processo. Os agentes propulsores ou de regulação de temperatura, como p. ex. gás, água, em particular água de processo e/ou gás de processo/síntese e catalisadores são retirados ou enviados durante o processo em curso. Os reagentes e, em particular, os produtos secundários, que perturbam o decurso da reação química, da mistura e do fluxo, são eliminados.

[215] Para separar as substâncias sólidas e, em particular, os produtos da reação na mistura da reação, é possível usar vários tipos de processos. A separação de sólidos e líquidos destina-se à separação da fase líquida, alcançando-se uma concentração das percentagens de sólidos. Para separar os sólidos podem ser combinados vários processos de crivo (minucioso e não minucioso), processos de filtragem e/ou separação por força centrífuga com ciclone. Para reduzir a despesas de um processo de filtragem ou crivo durante o processo, realiza-se um ou mais processos de filtragem ou crivo já na fase de pré-tratamento.

[216] Pode-se fazer uma filtragem minuciosa ou não minuciosa, ou uma combinação destes dois processos. Os processos de filtragem, em particular processos de microfiltragem e/ou ultrafiltragem ou uma combinação dos dois permitem eliminar de todos os compostos orgânicos de carbono da água de processo. A separação dos sólidos e dos líquidos faz-se preferencialmente em condições operacionais e, por norma, passa pela utilização de um simples filtro de papel que se usa p. ex. a nível laboratorial. A escolha dos métodos usados depende, entre outras coisas, da composição química, da distribuição do tamanho das partículas, densidade, forma das partículas, resistência e solubilidade, e inclui a utilização de correntes e cargas elétricas de diferentes

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 73/116 / 103 densidades e forças centrífugas e dos diferentes tamanhos das partículas.

[217] Entre os dispositivos usados para a separação dos sólidos e dos líquidos contam-se a filtragem dinâmica, estática, de vácuo, de pressão e esterilizada, incluindo a filtragem cross-flow e os processos disponíveis de microfiltragem, ultrafiltragem, nanofiltragem e processos de osmose invertida. Recorre-se preferencialmente a dispositivos que usem o princípio de processo ou funcionamento de hidrociclones, centrifugadoras, aparelhos de separação apoiados por campos de forças e/ou processos de filtragem. Entre os processos de filtragem preferidos contam-se em particular os processos que podem ser usados mesmo nas condições de reação da carbonização hidrotérmica. De preferência, usa-se filtros de discos rotativos ou filtros de membrana centrífuga para as separações de sólidos e líquidos, em particular sob condições operacionais. O material preferido, responsável pela formação dos poros, consiste em metal e especialmente de cerâmica. A forma do material de formação de poros é, preferencialmente, em forma de disco. Dependendo do processo de filtragem aplicado e dos materiais usados, nem sempre existe uma relação proporcional entre o tamanho dos poros do filtro e a quantidade de sólidos no produto da filtragem. Isto aplica-se especialmente à utilização de materiais cerâmicos para os elementos dos filtros. A fase aquosa é enviada para um reservatório de água de processo ou filtrada ou não filtrada para a preparação de água de processo. As propriedades dos sólidos a separar e, consequentemente, a seleção do processo escolhido para a separação, dependem da condução do processo e das propriedades do produto de reação desejado. Quanto mais avançado está o processo e quanto maior for a densidade do produto da reação, mais fácil é a separação. De

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 74/116 / 103 preferência, a separação é feita em condições semelhantes às condições operacionais. Por norma, a quantidade de sólidos no produto de filtragem diminui proporcionalmente ao tamanho dos poros e pode crescer significativamente ao usar um processo de ultrafiltragem e ser até superior a dois terços até quatro quintos. O processo integra um ou vários dispositivos para a separação de sólidos e líquidos que têm como função eliminar a areia e outras matérias parasitas de elevada densidade ou de peso elevado, que se tornam separáveis durante o tratamento da biomassa. Em particular para limpar a água de processo usada como agente propulsor, é vantajoso aplicar o princípio da separação da força centrífuga para poupar as bombas, misturadores e bocais.

[218] Durante o processo, retira-se água de processo para ser preparada num ou vários pontos da metade superior, de preferência do terço superior e idealmente do quarto superior do reator. A água de processo preparada é reenviada para o circuito hidráulico do sistema para fins de reciclagem. Deve-se usar no mínimo um e, de preferência, vários reservatórios de água de processo para cada um dos reatores ou para vários reatores ligados em conjunto e para outros dispositivos do sistema. A cada um dos reservatórios de água de processo estão ligados em série vários passos de limpeza. A some do volume de cada um ou de um reservatório de água de processo conjunto é de aproximadamente 35-38 % do volume total de todos os reatores. O reservatório de água de processo foi concebido para a carga de temperatura e pressão dos reatores, não sendo obrigatoriamente necessário usar dispositivos para reduzir a pressão ou dispositivos de permuta térmica. Uma limpeza da água de processo está integrada no circuito hidráulico do sistema descrito. Em função da utilização da água de processo preparada, são necessários diferentes processos de limpeza ou de preparação. Neste

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 75/116 / 103 caso, são aplicados diferentes processos e dispositivos mecânicos, químicos e biológicos individualmente ou em combinação: reatores aeróbios e anaeróbicos de alta capacidade, reatores de biomembrana, processos anaeróbicos e de lodo ativado. Os processos e dispositivos acima mencionados integrados ou relacionados com o circuito da água de processo devem reduzir significativamente a percentagem de compostos orgânicos na água do circuito. No entanto, a medida do retorno da água de processo deve ser feita em função das concentrações de substâncias orgânicas não decompostas suficientemente e concentrações de metais alcalinos ou de minerais, como p. ex. cálcio. Para conseguir reenviar uma percentagem o mais elevado possível da água de processo, deve-se recorrer a uma combinação particularmente eficaz de vários processos e dispositivos.

[219] O dispositivo para a limpeza mecânica das águas residuais é um filtro, de preferência um microfiltro e idealmente um ultrafiltro, e pode ser congruente com os processos acima descritos para a separação de sólidos e líquidos. O dispositivo para a separação de sólidos e líquidos no qual ou nos quais os filtros estão integrados, deve ser preferencialmente um filtro de discos rotativos e, idealmente, um filtro de membrana centrífuga. Para a limpeza biológica da água de processo ou das águas residuais usa-se um dispositivo particularmente adequado para as complexas exigências da limpeza. P. ex. deve-se usar preferencialmente um dispositivo de construção de aço, p. ex. um bioreator de alta capacidade com o processo de biomembrana, de preferência um tratamento aeróbio da água de processo e, idealmente, um reator de circulação. O reator de circulação deve ter um bocal potente para misturar a fase sólida e a fase líquida. Em alternativa ou complemento ao processo aeróbio, pode-se usar um reator para o

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 76/116 / 103 tratamento aeróbio da água de processo ou também electrodiálise invertida, em particular para recuperação de nitratos, processos de destilação, evaporação e/ou de permuta iónica, assim como carbono ativo.

[220] A carga odorante apresenta desafios para o armazenamento e transporte dos sólidos e para a estrutura do sistema, edifício e sistema de transporte. A intensidade da carga odorante diminui com a duração do tempo de armazenamento. O edifício ou os espaços de armazenamento e transporte, em particular para materiais combustíveis, devem ser impermeáveis ao ar e a odores de modo a que o ar sujeito à carga odorante não se possa escapar. Os acessos ao edifício são vedados por comportas. Instala-se um ou mais sistemas de limpeza do ar químicos e/ou biológicos para reduzir para um mínimo a carga odorante para funcionários, fornecedores e habitantes.

[221] A refrigeração do produto da reação, em particular abaixo da temperatura de ebuliação com uma pressão bar absoluta, é feita por norma fora do compartimento de reação, também num dispositivo para descompressão. A energia térmica libertada deste modo pode ser disponibilizada para outros processos através de processos de permuta térmica.

[222] Antes, durante ou após este processo, acontece um ou mais passos de trituração. Para este fim, são usados moinhos ou processos de prensa.

[223] Por norma, a separação da fase sólida da mistura da reação ocorre no primeiro passo em dispositivos de separação mecânicos e, no segundo passo, em dispositivos de separação térmicos.

[224] Um espessante estático é usado para diminuir a percentagem de água sob influência da força da gravidade com ou sem

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 77/116 / 103 um dispositivo mecânico rotativo ou mecanismo de raspagem, p. ex. um espessante estático ou um espessante contínuo. A regulação da quantidade que entra pode ser feita por um aparelho de dosagem. No caso de volumes grandes, o aparelho permite distribuir a mistura espessa de modo doseado e homogêneo para várias máquinas. O espessante pode também ser diretamente integrado no dispositivo de secagem. Uma boa construção do cone permite enviar a mistura diretamente para o dispositivo de secagem. Em caso de adaptação correspondente dos tamanhos do processo é também possível prescindir de instalações externas. Como alternativa, a mistura a espessar é enviada sob pressão para uma superfície diltrante abobadada ou para um filtro arqueado. A força centrífuga resultante empurra uma parte do líquido através da fenda de filtragem. A mistura espessa é reunida no final da via de filtragem e enviada para o dispositivo de secagem. O hidrociclone é outro processo de separação mecânico vantajoso porque separa os sólidos dos líquidos através de uma aceleração centrífuga. A mistura que ficou espessa no subfluxo é enviada para o dispositivo de secagem e o líquido processado ou decantado abandona o hidrociclone no sobrefluxo. Através de aparelhos de espessamento ligados em série e determinados e dispositivos de dosagem de ligação intermédia, é possível garantir um envio contínuo e optimizado para o dispositivo de secagem. Isto é particularmente importante se se usar uma centrifugadora de impulso para efeitos de secagem. As centrifugadoras de impulso apresentam uma elevada segurança operacional e são apropriadas para desumidificar e lavar sólidos granulosos.

[225] Para além dos dispositivos mecânicos que devem ser ligados em série à secagem principalmente por razões energéticas, dáse preferência à utilização de processos de separação térmicos para a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 78/116 / 103 secagem. As quantidades enviadas para a secagem têm um peso superior a um quilograma. Deve-se preferir um funcionamento contínuo e não um funcionamento por cargas. A secagem é feita no mínimo por um ou mais secadores ou por uma combinação de vários dispositivos para a separação e/ou secagem. Para a secagem dos produtos da reação e/ou dos produtos secundários usa-se p. ex. um secador de convecção. Neste caso, o produto a secar entra em contato com gás de secagem quente. Uma desvantagem é o fato de o gás usado ter de ser retirado e, por norma, se ter de limpar com separadores de pó. Pode ser necessário reenviar o gás após a condensação da humidade. Como secador de convecção pode-se usar p. ex. um secador de leito fluidificado. Também se pode usar secadores de nebulização, de torre de injetores ou de corrente, dependendo do tamanho efetivo ou desejado das partículas. É vantajoso recorrer a um processo contínuo em que se use um ou mais secadores de grelha, tambor ou túnel.

[226] Se se usar um secador de contato, só fica disponível essencialmente a superfície de contato para a passagem do calor. Usase um secador de transporte, um secador de transporte de vácuo, um secador de tambor, rosca, cilindro ou de rolamentos e, preferencialmente, um filtro ou secador de tambor de vácuo. Para conseguir menores percentagens de humidade, pode-se usar também p. ex. um secador de prato em alternativa ou complemento, em função das taxas de débito. A secagem pode ser feita com um agente gasoso como p. ex. ar a temperaturas entre 61 e 95 1C, de preferência entre 65 e 90 1C e, idealmente, entre 70 e 85 1C.

[227] Alternativamente, privilegia-se a utilização de vapor de água sobreaquecido nos dispositivos térmicos de secagem e, preferencialmente, vapor de água com uma temperatura entre 130 e 180

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1C.

[228] Pode usar um processo mecânico-térmico combinado para separar ou secar. Em comparação com os processos convencionais, a vantagem de um processo mecânico-térmico, reside numa humidade residual significativamente reduzida, através da qual se consegue uma melhor transportabilidade do produto mesmo em sistemas de partículas finas ou em nanosistemas. Uma outra vantagem é o fato de ocorrer simultaneamente uma lavagem parcial das impurezas no produto da reação através do vapor condensado. A utilização de vapor como outro potencial de desumidificação propulsor proporciona um aumento da potência para centrifugadoras que trabalham por filtragem. O mecanismo do deslocamento mecânico plano através de uma frente de condensação trabalha em conjunto com a força de inércia e resulta num esvaziamento praticamente completo do sistema capilar mesmo no caso dos mais pequenos produtos de reação até ao nível nano. Entre os processos que usam este mecanismo inclui-se p. ex. a filtragem de pressão a vapor. Em de ar comprimido, usar vapor saturado ou sobreaquecido para uma humidificação de pressão diferencial de gás. Dá-se preferência especial à utilização de uma desumidificação centrífuga de pressão a vapor. O processo da desumidificação de pressão de vapor e centrífuga transforma os sólidos de dispersão fina do produto da reação da suspensão diretamente em produtos finais secos, puros e fluidos tal como registado, num compartimento de processo.

[229] A percentagem de humidade residual dos produtos de reação tal como registado situa-se preferencialmente entre aproximadamente 6 e 25 %, ou 10-20 % ou ainda 12-15 %.

[230] Depois da reação de transformação, a mistura da reação fica suspensa.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 80/116 / 103 [231] Dependendo das matérias-primas e da condução do processo, surgem a partir da biomassa os seguintes produtos de reação, intermédios, secundários e/ou finais, entre outros: combustíveis de turfa, passando por linhita e por combustíveis tipo carvão mineral, produtos de reação Maillard ou tipo Maillard, materiais com carbono como materiais isolantes, nanoespumas, nanoesferas, nanofibras, nanocabos, carvão ativo ou carvão de absorção, material de substituição de carvão de grelha, produtos de carbono e materiais altamente condensados e, em particular, também matérias-primas para grafite e produtos com grafite ou tipo grafite e fibras de carbono e matérias-primas para materiais de união ou de fibras. As substâncias tipo carvão puro, puríssimo e ultrapuro também se incluem nos produtos tal como foi registado. Apresentam propriedades vantajosas que se podem ver principalmente na redução de substâncias minerais em comparação com as matérias-primas. Por carvão puro entende-se principalmente a percentagem combustível do carvão e, por carvão puríssimo, entende-se também carvão ativo. No carvão ultrapuro, a percentagem de minerais é inferior a 0,1 da percentagem do peso.

[232] A Fig. 1 mostra um dispositivo 1 com um reator 2. O reator 2 é composto por uma estrutura cilíndrica 3, que inclui um compartimento de reação 4. O compartimento de reação 4 destina-se a receber uma mistura sólida/líquida, p. ex. biomassa. O reator 2 tem um bocal de entrada 5 para a mistura sólida/líquida e um bocal de saída 6, através do qual é possível retirar produtos intermédios, secundários ou finais do compartimento de reação 4. O reator tem também um dispositivo para misturar a mistura sólida/líquida. No modelo aqui apresentado, o dispositivo é um dispositivo batedor-misturador 7, que permite mistura a mistura sólida/líquida durante o tratamento e/ou

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 81/116 / 103 processamento. O reator 2 tem também um tubo cilíndrico de transporte ou de encaixe 8 que desvia ou controla o fluxo da mistura sólida/líquida no compartimento de reação 4. Adicionalmente, o reator 2 tem também um dispositivo de mistura não-mecânico sob a forma de um misturador de jato de líquidos 9. Para além disto, o reator 2 está equipado com um dispositivo de filtragem 10, que permite reter elementos sólidos no compartimento de reação 4. Através do dispositivo de filtragem 10 e do tubo 11 é possível retirar água de processo ou água industrial do compartimento de reação 4 e transportá-la para um reservatório 12. A água industrial pode ser transportada através do tubo 13 para o mistura de jato de líquidos 9 e, consequentemente, transportada de volta para a mistura sólida/líquida no compartimento de reação 14 ou ser enviada para um outro reservatório 15 através de um filtro fino 14 como água limpa. A partir do outro reservatório 15, a água limpa pode ser reenviada para o reator 2 através do tubo 16 ou encaminhada para o esgoto através do tubo 17.

[233] A fig. 2 mostra um corte da área da parede do reator 2 de acordo com a Fig. 1. A parede do reator 20 é dupla, sendo composta por uma parede exterior 21 e por uma parede interior 22. A parede interior 22 ser equipada com uma peça de membrana 23 no bordo do compartimento de reação 4, que pode ser p. ex. uma chapa perfurada ou uma chapa de membrana ou também uma placa de permuta térmica. A peça de membrana 23 pode ficar suspensa no reator ou ser fixada na parede interior 22, p. ex. soldada. A parede exterior 21 e a parede interior 22 estão separadas, existindo uma cavidade 24 entre estas duas paredes. Na cavidade 24 pode encontra-se p. ex. um óleo térmico, como o usado p. ex. para transportar energia térmica para sistemas de transmissão de calor. O óleo térmico é aquecido e enviado para a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 82/116 / 103 cavidade 24 para aquecer o espaço interior do reator. Isto acontece num circuito fechado. A vantagem do óleo térmico em relação à água tem a ver com o seu ponto de ebulição significativamente superior, sendo possível obter uma temperatura de até 300 1C. Uma outra cavidade 25 encontra-se entre a peça de membrana 23 e a parede interior 22. Esta cavidade 25 destina-se a receber água limpa e pode ser usada p. ex. também como sistema de regulação de temperatura. Se a peça de membrana 23 for uma chapa de membrana ou uma placa de permuta térmica perfurada, neste caso a pressão na cavidade 25 tem de ser ligeiramente superior à pressão no compartimento de reação 4 para evitar a entrada de elementos da mistura da reação na cavidade 25. Devido às condições de reação extremas no compartimento de reação 4, a parede interior 22 é composta principalmente pela peça de membrana feita de um material anti-corrosão ou está pelo menos revestida com um material deste tipo.

[234] A fig. 3 mostra p. ex. uma representação esquemática de um sistema. Em função do tipo de combustível, a combustão dos combustíveis ou produtos de reação produzidos no dispositivo pode ser feita p. ex. em fornos de pastilhas, caldeiras de pastilhas ou queimadores adicionais, de preferência com alimentação automática de combustível.

[235] Um sistema de combustão cuja forma e tamanho do prato de queima estão adaptados à percentagem de cinzas pode p. ex. apresentar a disposição para a produção de energia. Visto que a percentagem de cinzas é menor quando se usa o dispositivo tal como registado, basta usar pratos de queima de diâmetro pequeno. Para evitar a formação de depósitos no prato de queima, o sistema de combustão tal como registado está equipado com um dispositivo automático para remover cinzas do prato de queima.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 83/116 / 103 [236] No caso da criação de energia a partir de combustíveis em pó, o sistema tal como foi registado para queimar o pó inclui uma central elétrica de carvão ou uma queima de pó de carvão com pelo menos uma turbina a vapor ou uma central elétrica de carvão supercrítica ou ultracrítica. Para obter níveis de eficácia mais elevados, o processo de combustão deve ocorrer a temperaturas superiores a 600 1C, preferencialmente superiores a 650 1C e, num outro exemplo de versão, superiores a 700 1C. Para aumentar ainda mais a eficácia na área das altas temperaturas pode-se usar p. ex. tecnologias modernas de centrais elétricas, de modo a realizar-se um processo combinado de turbinas de gás e vapor com os mais elevados níveis de eficácia possíveis para gerar energia superior a 43 %, 46 % ou 49 % até 55 %.

[237] Para uma utilização do processo combinado, pode-se usar o conceito IGCC com gaseificação integrada de carvão, de preferência também queimas de leito fluidificado, principalmente a queima estacionária de leito fluidificado com carga de pressão e processo combinado e, idealmente, centrais elétricas combinadas com combustão de carvão pressurizada pulverizada.

[238] O processo de combustão deve apresentar uma temperatura de entrada do gás superior a 1.000 1C, de preferência 1.200 1C e, idealmente, 1.400 1C. A limpeza a gás de alta temperatura é feita de modo a reduzir a percentagem de partículas e a percentagem de ingredientes de efeito corrosivo, em particular compostos de sódio e potássio e de gases nocivos, de modo a ser possível enviar gás de combustão diretamente para uma turbina de gás, de preferência aproveitando as propriedades de plasma de baixa temperatura do gás de combustão.

[239] Ao colocar um separador de gás de combustão no

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 84/116 / 103 sistema tal como foi registado, consegue-se uma percentagem de partículas inferior a 3mg/m3 no estado normal com um diâmetro inferior a 3 micrômitros, percentagem de álcalis 0,01 mg/m3 no estado normal.

[240] Outro método para criar corrente ou energia a partir de combustíveis em pó é a utilização de células de combustível de carbono. Uma célula de combustível de carbono tem duas vantagens decisivas em relação à célula de combustão de hidrogénio: por um lado, o estado de carga do carbono é duas vezes maior do que uma molécula de hidrogénio. Os volumes de gás antes e depois da reação têm o mesmo tamanho no caso da célula de combustível de carbono, e tamanhos diferentes no caso da célula de combustível de hidrogénio. Isto significa que a entropia no primeiro caso quase não se altera, podendo todo o valor calorífico ser transformado em energia elétrica. Por esta razão, o nível de utilização da célula de combustível de carbono é, teoricamente, até 60 % superior ao da célula de combustível de hidrogénio. O problema tem a ver com alcançar as densidades das partículas necessárias para o carbono. O sistema tal como foi registado oferece a possibilidade de produzir um combustível tipo carvão com nanopartículas para a célula de combustível de carbono.

[241] É possível conseguir sinergias com outros processos de criação de energia ao utilizar todos os dispositivos para a criação de energia, em particular turbinas, de preferência turbinas de vapor ou de gás. Entre as energias renováveis que permitem uma utilização conjunta de turbinas e, em particular de turbinas de vapor ou gás, encontra-se o Dispatchable Wind Power System (DWPS). Neste sistema, o ar comprimido é descomprimido num reservatório de ar. Este ar comprimido é enviado adicionalmente para uma turbina que esteja em funcionamento. Com o envio do ar comprimido para uma turbina já em

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 85/116 / 103 funcionamento, o nível de eficácia aumenta em mais de 20-200 %, também 40-170 % e, num outro exemplo de versão, 60-150%.

[242] Pelo menos uma parte da energia criada pela reciclagem dos combustíveis produzidos no dispositivo tal como foi registado, em particular na forma de energia calorífica e/ou elétrica, pode ser recuperada por um dos seguintes dispositivos:

[243] * Redes térmicas remotas e locais;

[244] * Processos de processamento e tratamento de matériasprimas, água incluindo água de processo, produtos de reação, intermédios, secundários e/ou finais, em particular combustíveis, materiais com carbono, húmus e/ou produtos de reação Maillard ou tipo Maillard a partir de biomassa incluindo trituração, secagem, desidratação, acondicionamento, limpeza e/ou secagem, processos para remover metal e materiais parasitas, em particular materiais metálicos, p. ex. com separadores de ciclone, incubadoras, sistemas de mistura e batedores, bombas, aquecimento, alimentação de vapor de água, processos de permuta térmica, vedação, processos de transporte e envio, preparação de água de processo, de água e de águas residuais e limpeza do ar, processos de separação de sólidos e líquidos, refrigeração e acondicionamento para o processamento e ganho de energia;

[245] * Fábricas industriais para a produção, processamento e tratamento de metais e em particular de alumínio, ferrosilicone, alimentos em particular processamento de leite, produção de cerveja, fábricas de jardins com e sem estufas e processamento de peixe;

[246] * Fábricas para produzir e processar estrume e agentes de estrume, sistemas de reciclagem de pneus;

[247] * Fábricas e oficinas de produção da indústria química, em particular para a criação e processamento de produtos compostos

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 86/116 / 103 por elementos de ar e outros materiais gasosos e líquidos, incluindo oxigênio, nitrogénio e árgon;

[248] * Sistemas de limpeza de água e dessalinização, em particular usando processos de osmose invertida ou [249] * Lagares de azeite, refinarias, sistemas para a produção de etanol.

[250] Para fins de permuta térmica e energética e para usar potenciais de sinergia, a reciclagem dos combustíveis e/ou produtos de reação criados com o sistema tal como foi registado pode ser feita em conjunto com vários processos de central elétrica e de produção de energia. Os mais adequados são:

[251] - Centrais elétricas de carvão, em particular o conceito IGCC com gaseificação integrada de carvão, de preferência também centrais elétrica de pó de carvão, em particular queimas de leito fluidificado, principalmente a queima estacionária de leito fluidificado com carga de pressão e processo combinado e, idealmente, centrais elétricas combinadas com combustão de carvão pressurizada pulverizada;

[252] - Centrais elétricas de gás;

[253] - Células de combustível com diferentes combustíveis incluindo metanol, carvão, óleo e gás;

[254] - Centrais elétricas de biomassa; ou [255] - Centrais elétricas solares.

[256] A Fig. 3 mostra um sistema de produção de energia com um dispositivo 1 para tratamento da biomassa e uma disposição 2 para produção de energia. O dispositivo 1 inclui dois reatores 3, 4 ligados em série, cada um com uma estrutura cilíndrica que inclui um compartimento de reação 5 e um tipo de recipiente sob pressão. O compartimento de reação 5 destina-se a receber matérias-primas, incluindo biomassa. O

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 87/116 / 103 dispositivo 1 inclui também dispositivos de trituração na forma de um triturador 6 e de um moinho 7. A biomassa é primeiro enviada para o triturador 6 (seta 8) para uma trituração não minuciosa e, a partir daí, é enviada para o moinho 7 para continuar a ser triturada. A biomassa preparada deste modo é misturada intensivamente num dispositivo de mistura 9, onde é possível adicional aditivos, como p. ex. catalisadores (seta 10). A biomassa é a seguir enviada com o dispositivo de bombagem 11 através do tubo 12 para os reatores 3, 4 e continua a ser processada nos compartimentos de reação 5 sob pressão, p. ex. 7 bar, e a elevadas temperaturas, p. ex. mín. 160 °C. O ajuste da temperatura necessária nos compartimentos de reação 5 é garantido pelo sistema de regulação de temperatura 13. O sistema de regulação de temperatura 13 pode incluir p. ex. um dispositivo para aquecer um fluido, que é enviado pelos permutadores térmicos para os reatores 3, 4 através da bomba 14. A alimentação da biomassa nos reatores 3, 4 ordenados sequencialmente é controlada através dos dispositivos de válvulas 15, 16.

[257] Depois do tratamento da biomassa, os produtos de reação são retirados dos reatores 3, 4 e enviados para um dispositivo de separação 20 que separa os produtos de reação sólidos dos elementos líquidos. Os elementos líquidos são enviados para um sistema de tratamento de águas residuais 21 e submetidos a uma limpeza ambientalmente correta. Os produtos de reação sólidos ainda húmidos são trazidos para um dispositivo de secagem 23 através do dispositivo de descompressão e são secados até ficarem com a percentagem desejada de humidade residual. Por norma, os produtos de reação secos são pó de carvão ou combustíveis semelhantes. Os combustíveis são guardados temporariamente num depósito de combustível 24 situado entre o

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 88/116 / 103 dispositivo 1 e a disposição 2.

[258] A disposição 2 para produção de energia inclui um sistema de combustão 30, destinado a queimar os combustíveis produzidos com o dispositivo 1. A energia térmica da combustão é utilizada no sistema de combustão 30 para aquecer água ou vapor de água no tubo 31 e acionar a turbina 32 com o vapor de água assim produzido. A energia rotativa da turbina 32 é enviada para o gerador 33 que a transforma em energia elétrica, que pode ser utilizada p. ex. por uma rede elétrica (seta 34). O gás de combustão resultante da combustão no sistema de combustão 30 é tratado num processo de limpeza 35, que p. ex. trata também da sulfuração do gás de combustão e da remoção do nitrogénio do gás de combustão, antes de ser removido por uma chaminé 36 e libertado para o ar livre.

[259] Durante a condução do processo, são libertadas substâncias orgânicas e inorgânicas a partir das matérias-primas, ou então tornadas disponíveis mais leves ou tornadas acessíveis. Por um lado, isto acontece porque as substâncias vão para a fase aquosa, ficando parcialmente dissolvidas. Por sua vez, isto depende das condições da reação. Entre as substâncias dissolvidas ou tornadas disponíveis ou acessíveis de modo mais leve contam-se, para além das substâncias orgânicas dissolvidas e não dissolvidas, também substâncias inorgânicas como álcalis, metais, sais e ácidos, incluindo substâncias tipo ácido húmino, cálcio, magnésio, cloro, ferro, alumínio, fósforo, potássio, sódio, nitrogénio e respectivos compostos.

[260] Os elementos sólidos com carbono do produto de reação que são usados como materiais e/ou combustíveis após a reação de transformação, apresentam as seguintes propriedades, entre outras.

[261] A composição dos materiais e/ou combustíveis pode ser

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 89/116 / 103 controlada pela condução da reação. A concentração de substâncias individuais não pode variar de modo seletivo e independente de outras substâncias. É possível alterar muitos mais grupos de substâncias e parâmetros do mesmo modo, P. ex. ao reduzir a percentagem de enxofre, reduz-se simultaneamente a percentagem de cloro e cinzas.

[262] Em várias medições com análise elementar, a percentagem de carbono para relva, cedro branco e beterraba sacarina pode representar 50-63 % da percentagem da massa dos elementos (massa seca) e fica aproximadamente 20-60 % acima da percentagem da massa da matéria-prima. A percentagem de oxigênio foi reduzida pela metade e a percentagem de nitrogénio foi reduzida em 25 % e a percentagem de hidrogénio foi reduzida em aproximadamente 25 %.

[263] A percentagem de carbono dos materiais e/ou combustíveis é superior em relação à biomassa em 10-300 %, 50-300 %, ou também 100-300 %, em particular 200-300 %.

[264] A percentagem de carbono dos materiais e/ou combustíveis é superior em relação à biomassa em 5-200 %, 1015 %, ou também 10-120 %, em particular 50-100 %.

[265] Por norma, a percentagem dos materiais e/ou combustíveis situa-se entre 40-95 %, 50-90 % ou também 55-80 %. Dependendo da condução da reação, a percentagem de carbono e de matéria-prima pode atingir também níveis de pureza superiores acima de 98 %.

[266] A percentagem de hidrogénio do material e/ou do combustível é reduzida em comparação com a biomassa em 1 % até mais de 300 %, 5-200 % ou também 20-100 %.

[267] A percentagem de oxigênio do material e/ou do combustível é reduzida em comparação com a matéria-prima em 1 % até

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 90/116 / 103 mais de 300 %, 5-200 % ou também 15-100 %.

[268] A percentagem de nitrogénio do material e/ou do combustível é reduzidaem comparação com a matéria-prima em 1 % até mais de 300 %, 5-200 % ou também 15-100 %.

[269] A percentagem de enxofre do material e/ou do combustível pode equivaler a uma fração da biomassa e é reduzida em comparação com a matéria-prima em 1-300 %, 5-200 % ou 200-600% ou também 400-1800 %.

[270] A percentagem de cinzas do material e/ou do combustível pode equivaler a uma fração da biomassa e é reduzida em comparação com a matéria-prima em 1-100 %, 101-1000 % ou também 1000 % até mais de 3000 %.

[271] A percentagem de pó fino do material e/ou do combustível pode equivaler a uma fração da biomassa e é reduzida em comparação com a matéria-prima em 1-200 %, 201-1500 % ou também 1501 % até mais de 2000 %.

[272] Uma redução da percentagem de minerais e da percentagem de cinzas e pó fino na combustão para um múltiplo p. ex. acima de 300 %, pode também ser possível através de uma elevada percentagem de água de processo. Ao aumentar a percentagem de água de processo, verifica-se uma rarefação das percentagens mencionadas mas também de muitas outras substâncias incluídas originalmente na matéria-prima e dissolvidas durante a reação de transformação. Pode-se dizer que estas substâncias foram lavadas, de modo a que praticamente a percentagem das substâncias solúveis possa ser diminuída proporcionalmente em relação à água de processo introduzida na fase sólida.

[273] Mesmo em caso de omissão de um componente

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 91/116 / 103 catalisador ou de condições de reação inferiores às ideais, é sempre possível conseguir uma percentagem elevada de carbono, que se situa acima de 5-10 % da matéria-prima.

[274] Com o tratamento correto da biomassa e a condução correta do processo pode-se conseguir uma percentagem de carbono de 55-77 %. Com a condução correta do processo, matérias-primas favoráveis, incluindo ajuste da mistura de catalisador, é possível obter também valores de carbono de 78 % e mais, sendo comparável ao combustível fóssil.

[275] Apesar de, após a conclusão da reação de transformação, a percentagem de carbono do material e/ou do combustível ter aumentado, a percentagem de energia ou o valor calorífico pode ter descido até 36 %. Isto acontece porque é libertado calor durante a reação porque se trata de uma reação exotérmica. Pelo contrário, permanecem pelo menos 65 % do valor calorífico da biomassa seca.

[276] Se se usar biomassa com hidratos de carbono como matéria-prima como p. ex. grão, milho ou açúcar, o valor calorífico do material e/ou do combustível é de aproximadamente 65-85 % ou, num outro exemplo, de 70-80 % em comparação com a matéria-prima. Quanto menor for a quantidade de hidratos de carbono na matéria-prima, menor é a libertação de energia durante a reação de transformação. Isto exige simultaneamente também um valor calorífico maior do produto de reação em comparação com a matéria-prima.

[277] A título de exemplo, as percentagens de energia do produto de reação podem ser descritas do seguinte modo dependendo da biomassa usada.

[278] Se se usar biomassa com lignocelulose como matériaPetição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 92/116 / 103 prima como relva cortada ou resíduos da colheita, o valor calorífico do material e/ou do combustível é de aproximadamente 70-80 % e também de 75-85 % em comparação com a matéria-prima.

[279] Se se usar biomassa com percentagem reduzida de lignina, celulose ou hidratos de carbono como matéria-prima como relva cortada ou resíduos da colheita, o valor calorífico do material e/ou do combustível é de aproximadamente 80-80 % e também de 85-85 % em comparação com a matéria-prima.

[280] O carvão puro, puríssimo ou ultrapuro pode ser usado de modo multifacetado, p. ex. como substância química básica e como matéria-prima química para processamento na indústria química ou como combustível para uma célula de combustível de carbono.

[281] Durante a reação, foram dissolvidas várias substâncias da fase sólida. Encontram-se agora na fase aquosa e estão dissolvidas na água de processo. A partir da água de processo é possível recuperar vários minerais como fósforo, enxofre mas também nitrato. Estes podem ser usados como estrume, matéria-prima ou material para outros processos. Com vista a conseguir um ciclo natural, interessa particularmente o isolamento de elementos minerais da fase líquida, visto poderem voltar a ser usados como estrume para a estrutura natural da biomassa em superfícies. Deste modo, é possível representar um ciclo quase fechado no qual as superfícies às quais se retirou biomassa para o processo de produção, voltam a ganhar os elementos nutritivos que estavam incluídos na biomassa.

[282] Através de processos de despolimerização e de nova polimerização criam-se compostos químicos de carbono e totalmente novas estruturas totalmente novas, criando-se em particular aglomerados que podem ser triturados com menor dispêndio de energia do que a

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 93/116 / 103 maior parte dos combustíveis conhecidos. Obtém-se uma coloração preta acastanhada em função da matéria-prima, provavelmente através da formação de produtos de reação Maillard.

[283] A densidade de muitas matérias-primas é inferior à densidade da água antes do início da reação. Durante a reação, a densidade vai aumentando continuamente e alcança uma densidade semelhante ao carvão mineral em função das matérias-primas e da condução da reação. Enquanto que a densidade da maior parte das matérias-primas se situa em 200 até 600 kg/m3 e, ocasionalmente até 800 kg/m3 (peso seco), a densidade do produto de reação pode alcançar 900-1200 kg/m3, ocasionalmente também valores de 1250-1350 kg/m3, partindo do princípio que o ar entre as partículas do produto de reação é expulso.

[284] Através do tamanho reduzido das partículas do produto de reação, apresenta uma superfície maior em comparação com a matéria-prima. Isto facilita a secagem com a mesma percentagem de humidade em comparação com compostos de carbono naturais com percentagem de carbono semelhante. Ao mesmo tempo, a superfície grande diminui com uma temperatura de ignição reduzida.

[285] Entre as características decisivas dos produtos de reação encontra-se a existência de produtos de reação Maillard ou tipo Maillard na fase líquida e na fase sólida. A forte e intensa formação de odores varia conforme as matérias-primas. A formação de odores está originalmente relacionada com a formação de produtos de reação Maillard.

[286] - Melhor condutibilidade elétrica em comparação com outros compostos de carbono naturais com percentagem de carbono semelhante.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 94/116 / 103 [287] - Combustível de turfa até combustível tipo carvão mineral.

[288] - Menos componentes voláteis como combustíveis convencionais ou fósseis com a mesma percentagem de carbono.

[289] - Menor formação de cinzas através de combustão, menor percentagem de nitrogénio, enxofre, nitrato, metais pesados e temperatura mais reativas, ou seja, temperaturas de autoignição mais baixas do que os combustíveis fósseis comparáveis com percentagem de carbono alta semelhante.

[290] - Composição vantajosa e menos nociva dos gases de combustão através da combustão, em comparação com combustível fóssil comparável com percentagem de carbono também elevada.

[291] No total, as características acima mencionadas do novo produto de reação significam várias vantagens em comparação com combustíveis convencionais e propriedades amigas do ambiente e do clima. Em comparação com os processos convencionais para obter energia a partir da biomassa, o processo de tratamento para fins de produção industrial de materiais e/ou combustíveis de biomassa, é mais eficiente e econômico. Na transformação material da biomassa não é preciso perder praticamente nenhum carbono. Por norma, mais de 95 % do carbono presente na matéria-prima vai para elementos sólidos do produto de reação que pode ser usado para obter energia. Na fase líquida, encontra-se o resto dos compostos de carbono. Durante a reação de transformação no reator não é libertada praticamente nenhuma quantidade digna de nota de dióxido de carbono ou de outros gases nocivos para o clima.

[292] Na fase líquida, pode-se encontrar aproximadamente 1-4 % do carbono das matérias-primas. Neste caso, a percentagem depende

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 95/116 / 103 da condução do processo, em particular da percentagem de carbono da matéria-prima e da relação de líquidos e sólidos da mistura da reação.

[293] Através da condução da reação e, em particular, através da seleção e composição das matérias-primas e catalisadores formam-se nanomateriais e nanoestruturas com carbono. Estes materiais apresentam parcialmente propriedades úteis de materiais e superfícies. Aqui incluem-se p. ex. nanoesponjas, que podem ser usadas como reservatório de água ou isolante.

[294] A chamada reação Maillard acontece durante processos de aquecimento como cozer, fritar, assar e grelhar alimentos com proteínas e hidratos de carbono com temperaturas superiores a 130 1C. Durante a chamada reação Maillard surgem hidratos de carbono e aminoácidos para além de uma variedade de substâncias aromáticas de polímeros vermelhos até castanho-dourado, às vezes, polímeros quase pretos B melanoidina. Através de temperaturas elevadas, como acontece ao cozer ou assar, mas também através de pressões mais elevadas, a reação é acelerado e assiste-se à formação de muita melanoidina muito preta. Por esta razão, representam uma percentagem significativa em produtos como pão, café, malte, nozes ou cornflakes B no café a percentagem é de até 30 %, por exemplo. Numa primeira reação nãoenzimática, as matérias-primas da reação Maillard formam uma reação Schiff. Este passo completa-se em minutos ou horas e é reversível porque a base Schiff é um composto muito instável. A quantidade da base Schiff depende diretamente da concentração de glucose porque o produto se decompõe em minutos quando a reação fica sem glucose ou quando a concentração diminui. Para além disso, a base Schiff instável transforma-se no produto Amadori mais estável. Este processo é bastante mais lento mas visto ser reversível, acumulam-se os produtos

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 96/116 / 103

Amadori. Os produtos Amadori primários transformam-se e continuam a reagir aos produtos finais da reação Maillard, os chamados Advanced Glycation Endproducts (AGE). Através da transformação e da polimerização, os AGE podem formar redes transversais com outras proteínas.

[295] Devido ao meio de aparecimento, existem muitas e complexas formas de AGE, sendo que a N?-(carboximetil)lisina (CML), furosina e pentosidina foram as mais investigadas até agora.

[296] Produtos de reação Maillard ou tipo Maillard são formados em altas concentrações na carbonização hidrotérmica. Quer na fase sólida (principalmente sólidos) quer na fase líquida (p. ex. água de processo) encontram-se concentrações relativamente elevadas da substância indicadora CML que, por norma, se encontram entre 0,3 e 2 mmol/mol de lisina. Na fase líquida, ou seja, na água de processo, existem por norma maiores concentrações do que na fase sólida do produto da reação. As concentrações ou as relações de concentração dependem da relação de sólidos e líquidos e da composição das matérias-primas e da condução do processo. À CML são atribuídas propriedades antioxidantes e anti-cancerígenas. Por isso, parte-se do princípio que também se pode encontrar propriedades comparáveis ou semelhantes mesmo noutros produtos intermédios, secundários ou de reação da carbonização hidrotérmica, incluindo produtos de reação Maillard ou tipo Maillard.

[297] O isolamento e a limpeza dos produtos de reação Maillard ou tipo Maillard são feitos, entre outros, através de filtragem, ultrafiltragem e/ou através de processos cromatográficos, em particular através de cromatografia de colunas.

[298] O húmus produzido através da carbonização hidrotérmica

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 97/116 / 103 no processo tal como foi registado, surge com um valor calorífico maior em relação a produtos de reação, graças a um tempo de permanência comparativamente mais reduzido. Por norma, apresenta ainda material com fibras (principalmente lignina e celulose) das matérias-primas. A reticulação dos biopolímeros não foi totalmente anulada. O húmus produzido tal como foi registado tem uma percentagem mínima de carbono entre 30 e 45 % e um rendimento útil mínimo entre 15 e 24 MJ/kg, com boas propriedades de combustão.

[299] Até um certo ponto, o húmus produzido tal como foi registado pode ter propriedades semelhantes ao húmus natural e pode apresentar também turfa:

[300] - Protege o solo contra a erosão e a chuva porque consegue infiltrar a água de modo homogêneo e profundo, [301] - Reduz a erosão provocada pelo vento, [302] - Alimenta minhocas e outros organismos de solo úteis, [303] - Reduz a temperatura do solo no Verão e aumenta-a no

Inverno, [304] - Alimenta as plantas com elementos nutritivos e libertaos lentamente de modo a que as plantas os consigam gerir, [305] - Faz com que o solo consiga armazenar a água de modo lodoso e limita a evaporação a um mínimo, [306] - Controla os processos químicos de alteração no solo ao dar cal e estrume orgânico, [307] - Liberta os ácidos orgânicos que neutralizam o solo alcalino para libertar minerais e, [308] - Armazena amoníaco e outros compostos de nitrogénio de modo permutável e reciclável.

[309] Ao contrário do húmus ou da turfa que se desenvolveram

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 98/116 / 103 naturalmente durante muito tempo, tem várias características positivas:

[310] - A capacidade de retenção de água aumenta bastante através da condução do processo e ultrapassa significativamente a capacidade de retenção de água do húmus ou da turfa natural. Consegue suportar várias coisas.

[311] - Para as propriedades de combustão, satisfazem as propriedades mencionadas relativamente aos produtos da reação da carbonização hidrotérmica.

[312] Através da condução optimizada do processo, em particular através de gradientes de concentração entre a fase sólida e líquida dentro da mistura de reação, determinadas substâncias podem ser enriquecidas no húmus. Isto é esperado na classificação do húmus como substância de união de CO2 ou estrume. Ao contrário disto, a preparação ou mistura de húmus produzido tal como foi registado em produtos onde não é desejável um enriquecimento de determinadas substâncias, a condução do processo faz com que se evite um enriquecimento de substâncias minerais e substâncias e álcalis nocivos para a avaliação do produto. O húmus produzido tal como foi registado é um húmus uniforme e combustível, cujas propriedades se podem calcular e controlar através da composição das matérias-primas e dos catalisadores, assim como da condução do processo. O húmus produzido tal como foi registado pode ser produzido no espaço de poucas horas. O processo tal como foi registado é, assim, significativamente mais rápido do que outros processos de produção de húmus conhecidos que, por norma, podem demorar semanas e meses.

[313] As matérias-primas e combustíveis produzidos tal como foi registado, incluído turfa ou substâncias tipo turfa, têm as seguintes propriedades vantajosas:

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 99/116 / 103 [314] * A partir da biomassa surge um combustível de turfa ou tipo carvão mineral através da utilização do processo tal como foi registado.

[315] * O valor calorífico depende da condução do processo, em particular da duração da reação. O valor calorífico aumenta com a duração da reação ou do tempo de permanência no reator.

[316] * Menos componentes voláteis como combustíveis convencionais ou fósseis com a mesma percentagem de carbono.

[317] * A eficiência energética até se obter carvão é de 0,7 0,95. Quanto menor for a percentagem de hidrocarbonetos, maior é a energia conseguida.

[318] * 90 - 95 %: lignina ou biomassa bacteriana.

[319] * Os combustíveis são reativos e têm temperaturas reduzidas de auto-ignição em comparação com um combustível fóssil com percentagem de carbono também elevada.

[320] * Apesar de apresentarem um rendimento útil semelhante aos combustíveis produzidos através de carbonização hidrotérmica no processo tal como foi registado, os combustíveis fósseis como linhita ou carvão mineral distinguem-se dos combustíveis em relação à composição e propriedades.

[321] * Os diferentes tipos de carvão fóssil têm composições químicas e propriedade muito diferentes em função do local de origem e da área de exploração, o que faz com que cada tipo de carvão tenha propriedades únicas e inconfundíveis. P. ex., se o rendimento útil da linhita bruta fóssil de Lausitz for de 8.700 kJ/kg, a percentagem de água é de aproximadamente 56 %, a percentagem de enxofre é de aproximadamente 0,7 % e a percentagem de cinzas é de aproximadamente 4,5 %. A percentagem de água, enxofre e cinzas do

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 100/116 / 103 combustível é mais reduzida, enquanto que o valor calorífico se situa por norma nos 20.000 kJ/kg. Independentemente da percentagem de água, é possível criar 1 Kw/hora de corrente a partir de 1 quilograma de linhita bruta fóssil de Lausitz. Pelo contrário, é possível criar mais do dobro de corrente a partir da mesma quantidade de combustível.

[322] * Em comparação com carvões fósseis, as matériasprimas e/ou combustíveis tal como foram registados contêm boas concentrações verificáveis de produtos de reação Maillard. Como indicador estabeleceu-se a N?-(carboximetil)lisina (CML). Esta ligação é comprovada quer na fase líquida quer na fase sólida dos produtos de reação. Mediram-se concentrações de 0,2 até mais de 1,5 mmol/mol de lisina, verificando-se maiores percentagens na fase líquida do que na fase sólida. No entanto, a distribuição das concentrações depende das matérias-primas, das condições de reação e da condução do processo.

[323] * Após a decomposição, o carvão fóssil fica em grumos ou, dependendo da profundidade de decomposição, em aglomerados altamente comprimidos, que têm de ser triturados mediante elevado dispêndio de energia. É também necessário secá-los e moê-los em moínhos de carvão até se obter um pó fino de linhita. Pelo contrário, após a conclusão do processo, as matérias-primas e/ou combustíveis ficam em pequenas partículas por norma inferiores a 1 milímetro até abaixo de 30 nanômetros e são mais fáceis de secar graças à sua grande superfície. Deste modo, o dispêndio de energia necessário para o armazenamento e em particular para a secagem de combustíveis é significativamente menor do que o que acontece com carvões fósseis sólidos.

[324] * As propriedades de combustão do combustível são especialmente mais favoráveis não só em comparação com tipos de

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 101/116 / 103 carvão fóssil mas também em comparação com a maior parte dos combustíveis disponíveis até agora, obtidos a partir de matérias-primas renováveis. Pelo menos um mas a maior parte ou todos os seguintes parâmetros são mais favoráveis nos combustíveis, em particular em comparação com as matérias-primas ou combustíveis fósseis alternativos ou combustíveis de biomassa: menor percentagem de cinzas, menos cloro, nitratos, enxofre, metais pesados e menores emissões de pó, pó fino e substâncias poluentes gasosas, incluindo óxido nítrico e óxido sulfúrico. Isto também se aplica a formas comprimidas de combustíveis como briquetes ou pastilhas.

[325] * A qualidade do combustível e as propriedades de combustão dependem da matéria-prima ou da mistura de matériasprimas, da condução do processo, da mistura de catalisadores e da composição da água de processo, [326] * As matérias-primas com elevadas percentagens de gordura e energia produzem combustíveis com elevado rendimento útil. P. ex., pode-se obter rendimentos úteis de 34 B 36 MJ/kg durante o processamento de lodos de clarificação particularmente adequados.

[327] * A percentagem de cinzas após a combustão do combustível com um valor calorífico útil de 30 B 33 MJ/kg é reduzida em até 75 % e mais em comparação com uma matéria-prima com um valor calorífico de 17 B 20 MJ/kg.

[328] * A percentagem de enxofre após a combustão do combustível com um valor calorífico útil de 30 B 33 MJ/kg é reduzida em até 50 % e mais em comparação com uma matéria-prima com um valor calorífico de 17 B 20 MJ/kg.

[329] * As emissões de pó fino e de gás são menores em comparação com a matéria-prima.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 102/116 / 103 [330] * O resultado da combustão é determinado pela uniformidade da condução do processo, pela qualidade do combustível dependente da preparação e da técnica de aquecimento.

[331] * O combustível é um combustível uniforme, cujas propriedades se podem calcular e controlar através da composição das matérias-primas e dos catalisadores, assim como da condução do processo.

[332] * Para além das diferenças já mencionadas das propriedades de combustão, trata-se de características de diferenciação adicionais para combustíveis fósseis como carvão mineral, linhita ou turfa.

[333] As substâncias tipo carvão puro, puríssimo e ultrapuro também se incluem nos produtos tal como foi registado. Apresentam propriedades vantajosas que se podem ver principalmente na redução de substâncias minerais em comparação com as matérias-primas. Por carvão puro entende-se principalmente a percentagem combustível do carvão e, por carvão puríssimo, entende-se também carvão ativo. No carvão ultrapuro, a percentagem de minerais é inferior a 0,1 da percentagem do peso.

[334] Produção de briquetes a partir de partículas e pó de produtos de reação do processo tal como foi registado (briquetes, pó):

[335] * Para além de uma elevada resistência e espessura dos briquetes, uma ignição rápida e um bom comportamento de queima são os principais critérios para os briquetes.

[336] * Através de um perfilamento cruzado de aproximadamente 1-2 cm de profundidade, com ângulos de inclinação entre 30 e 701, o comportamento de ignição melhora devido a um melhor fluxo de ar no compartimento do fogo e oferece uma maior superfície

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 103/116 / 103 específica, o que melhora a combustão do briquete.

[337] * Decisiva para a estabilidade e para o comportamento de combustão é a relação entre a mistura de pó de moinho produzido tal como foi registado e os componentes com celulosa ou lignina.

[338] * Uma relação de pó com valores caloríficos de 25-30 MJ/kg para aparas de madeira ou lascas de madeira é de 53: 47, também 58:42 ou, idealmente, 64:36. A percentagem de água das aparas de madeira ou das lascas de madeira pode ser de aproximadamente 10 %. As partículas não podem ser maiores do que 2 mm, mais pequenas do que 1,5 mm e 1 mm.

[339] * Uma relação de pó com valores caloríficos de 22-25 MJ/kg para palha é de 61: 39, também 66:44 ou 72:28. A percentagem de água das aparas de madeira ou das lascas de madeira pode ser de aproximadamente 10 %. As partículas não podem ser maiores do que 2 mm, mais pequenas do que 1,5 mm ou também do que 1 mm, idealmente.

[340] * No que diz respeito às relações acima mencionadas, faz-se briquetes a partir de pó e turfa com percentagem equivalente de celulose e lignina.

[341] * Também se pode fazer briquetes a partir só de turfa com percentagem equivalente de celulose e lignina.

[342] * O pó e os aditivos com celulose e lignina ou turfa são misturados em conjunto ou individualmente, p. ex. num moinho de percussão com crivo de saída de Conidur de 2 mm.

[343] * A pressão de compressão situa-se acima de 100 MPa, também acima de 120 MPa ou de 140 MPa.

[344] * A temperatura de compressão é de 80 1C e não deve ultrapassar 90 C.

Petição 870170044669, de 27/06/2017, pág. 104/116 / 103 [345] * O formato é de aproximadamente 250 x 60 x 50 mm.

[345] * A densidade aparente dos briquetes é de aproximadamente 0,95 B 1,15 g/cm3.

[346] Produção de pastilhas a partir de produtos de reação do processo tal como foi registado (pastilhas):

[347] * Para produzir pastilhas com o processo tal como foi registado (pastilhas), é preferível recorrer ao processo de produção húmida de pastilhas com posterior secagem do aglomerado. Este processo é adequado para produzir pastilhas a partir de combustíveis com diferentes valores caloríficos do modo mais simples possível.

[348] * As pastilhas permitem obter bons resultados de combustão em sistemas automáticos de queima convencionais.

[349] * Assim, ficam satisfeitas as normas de emissão determinadas para lareiras pequenas.

[350] * O pré-requisito é a apresentação do combustível numa forma de peças pequenas e o mais uniforme possível.

[351] * As pastilhas têm um diâmetro de 3-7 mm e, preferencialmente, de 4-6 mm. O comprimento situa-se entre 5 e 45 mm. Apresentam uma elevada resistência, carência de pó e resistência à água e podem ser doseadas com facilidade.

[352] * As pastilhas são enviadas continuamente para os fornos ou caldeiras de pastilhas totalmente automatizados e aí queimadas de modo regulado.

[353] * Através de uma combustão uniforme e o mais possível total com condições optimizadas, é possível obter um nível de eficácia térmico elevado com emissões mínimas de substâncias poluentes.

[354] * Com valores caloríficos superiores a 25 MJ/kg e 27 MJ/kg, são colocadas substâncias aglomerantes e aceleradores da

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100 / 103 combustão, em particular pasta de papel de parede, relva de prado, palha e outra biomassa com lignocelulose.

[355] * A relação de pó com valores caloríficos de 25-30 MJ/kg em relação a aparas de madeira ou lascas de madeira ou biomassa com lignocelulose é de 81:19, também 85:15 e, preferencialmente, de 89:11.

[356] * A relação de pó com valores caloríficos de 22 B 25 MJ/kg em relação a aparas de madeira ou lascas de madeira ou biomassa com lignocelulose é de 87:13, também 90:10 e também 93:7.

[357] * Uma percentagem de aproximadamente até 30 % de biomassa com lignocelulose pode p. ex. ser substituída por pasta de papel de parede.

[358] * A percentagem de água das aparas de madeira ou das lascas de madeira ou de outra biomassa com lignocelulose pode ser de aprox 12-14 %.

[359] * As partículas não podem ser maiores do que 2 mm e menores do que 1,5 mm e 1 mm.

[360] * No que diz respeito às relações acima mencionadas, faz-se pastilhas a partir de pó e turfa com percentagem equivalente de celulose e lignina.

[361] * Também se pode fazer pastilhas a partir só de turfa com percentagem equivalente de celulose e lignina.

[362] * O pó e os aditivos com celulose e lignina ou turfa são misturados em conjunto ou individualmente, p. ex. num moinho de percussão com crivo de saída de Conidur de 2 mm.

[363] * A pressão de compressão situa-se acima de 100 MPa, também acima de 120 MPa e de 140 MPa.

[364] * A temperatura de compressão é de aproximadamente 80 1C e não deve ultrapassar 90 1C.

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101/ 103 [365] * As adaptações mais importantes às pastilhas, em particular em relação a pastilhas de combustíveis fósseis resultam das propriedades de combustão melhoradas e situam-se na área do comportamento de sinterização da cinza de carvão, dos métodos de desentulho de cinzas (por norma com menor percentagem de cinzas) e do tamanho do prato de combustão.

[366] A partir dos combustíveis produzidos segundo o processo tal como foi registado é possível criar energia de uma forma mais vantajosa. A combustão dos combustíveis produzidos tal como foi registado é feita em diferentes equipamentos, dependendo da forma:

[367] * Na forma de pastilhas, o combustível é, por norma, queimado em fornos de pastilhas, caldeiras de pastilhas ou queimadores adicionais também com alimentação automática do combustível. Por norma é possível usar sistemas de combustão convencionais. Para melhorar as propriedades de queima, é possível adaptar sistemas de combustão tal como foi registado nas seguintes áreas às propriedades de queima diferentes:

[368] - Adaptação da forma e tamanho do prato de queima à percentagem de cinzas. Visto ser menor, pratos de queima com diâmetros mais pequenos permitem uma melhor combustão.

[369] - Para evitar a formação de depósitos no prato de queima, recomenda-se usar um dispositivo automático para remover a cinza do prato de queima.

[370] Por norma, a formação de depósitos é menor do que nas pastilhas combustíveis feitas de tipos de carvão naturais, em particular linhita.

[371] * A combustão do pó tal como foi registado é feita numa fábrica de carvão com pelo menos uma turbina a vapor. Para obter níveis

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102/ 103 de eficácia mais elevados, o processo de combustão deve ocorrer a temperaturas superiores a 600 1C, preferencialmente superiores a 650 1C e, idealmente, superiores a 700 1C.

[372] * Para aumentar ainda mais a eficácia na área das altas temperaturas deve-se usar tecnologias modernas de centrais elétricas, de modo a realizar-se um processo combinado de turbinas de gás e vapor com os mais elevados níveis de eficácia possíveis para gerar energia superior a 43 %, 46 % ou 49 % até 55 %.

[373] * Para uma utilização do processo combinado, é adequado o conceito IGCC com gaseificação integrada de carvão, de preferência também queimas de leito fluidificado, principalmente a queima estacionária de leito fluidificado com carga de pressão e processo combinado e, idealmente, centrais elétricas combinadas com combustão de carvão pressurizada pulverizada.

[374] * O processo de combustão apresenta uma temperatura de entrada do gás superior a 1.000 1C, 1.200 1C e também 1.400 1C.

[375] * A limpeza a gás de alta temperatura é feita de modo a reduzir a percentagem de partículas e a percentagem de ingredientes de efeito corrosivo, em particular compostos de sódio e potássio e de gases nocivos, de modo a ser possível enviar gás de combustão diretamente para uma turbina de gás, de preferência aproveitando as propriedades de plasma de baixa temperatura do gás de combustão.

[376] * O separador de gás de combustão produz uma percentagem de partículas inferior a 3mg/m3 no estado normal com um diâmetro inferior a 3 micrômitros, percentagem de álcalis ?0,01 mg/m3 no estado normal.

[377] * Para além do processo tal como foi registado, um outro meio para produzir corrente ou energia a partir de combustíveis, em

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103 / 103 particular a partir de pó, é a utilização numa célula combustível de carbono.

[378] * É possível criar sinergias com outros portadores de energia e/ou processos de criação de energia, através da utilização conjunta de dispositivos para criar energia, em particular turbinas, em particular uma turbina de vapor ou gás para criar energia.

[379] * Entre as energias renováveis que permitem uma utilização conjunta de turbinas e, em particular de turbinas de vapor ou gás, encontra-se o Dispatchable Wind Power System (DWPS). Neste sistema, o ar comprimido é descomprimido num reservatório de ar. Este ar comprimido é enviado adicionalmente para uma turbina que esteja em funcionamento.

[380] * Com o envio do ar comprimido para uma turbina já em funcionamento, o nível de eficácia aumenta em mais de 20-200 %, também 40-170 % e 60-150%.

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Claims (18)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para a produção de materiais ou combustíveis, humo ou produtos de Maillard a partir de uma mistura sólido-líquido contendo carbono compreendendo o tratamento da mistura sólido- líquido a temperaturas entre 160°C e 300°C e pressão entre 10 e 34 bar, por um período de 3 a 60 horas em um primeiro reator, dito método sendo caracterizado por a água formada pela reação química ser retirada do reator 3 durante dito tratamento através de um processo de separação sólido-líquido por filtração para aumentar a fração de carbono dos produtos de reação.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura sólido-líquido passar através de um segundo reator 4 conectado a jusante ao dito primeiro reator 3.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a produção do segundo reator 4 ser inferior à produção do primeiro reator 3.
4. 4. Dispositivo 1 para o tratamento de uma mistura sólido-líquido contendo carbono de acordo com a reivindicação 1, dito dispositivo sendo caracterizado por compreender um primeiro reator 3, dito primeiro reator 3 compreendendo um aparelho de filtro 10 para retirar água da mistura sólido-líquido por meio de separação sólidolíquido durante o tratamento.
5. 5. Uso do dispositivo de acordo com a reivindicação 4, dito uso sendo caracterizado por aumentar o teor de carbono do componente de partida entre 10 e 120% e reduzir o teor de oxigênio (O) ou enxofre (S) entre 15% e 100% (O) ou entre 5% e 100% (S) com base na porcentagem em massa dos elementos (massa seca), através do tratamento de uma mistura sólido-líquido de água e o componente contendo carbono a uma pressão superior a 5 bar e a uma temperatura superior a 100°C de modo a que uma suspensão ou dispersão de um combustível, humo ou material de trabalho seja obtida através do dito tratamento.

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6. 6. Dispositivo 1 de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender um segundo reator 4, dito segundo reator 4 sendo posicionado em direção de fluxo após o primeiro reator 3.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os materiais de partida serem alimentados a um primeiro reator 3 através de um trocador de calor, a mistura reacional sendo direcionada de um reator 3 para outro reator 4 em batelada, os produtos de reação sendo descarregados do último reator.
8. 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura sólido-líquido ser pré-incubada em pH de valor inferior a 6.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente contendo carbono da mistura sólido-líquido ser cominuído durante o tratamento.
10. 10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura sólido-líquido ser tratada com um ácido, dito ácido tendo concentração de 0,1 por cento ou mais elevado.
11. 11. Dispositivo 1 de acordo com a reivindicação 4, compreendendo adicionalmente um primeiro vaso de incubação conectado a montante do primeiro reator 3, caracterizado por dito primeiro vaso de incubação ser resistente à corrosão sob condições de pH de valor inferior a 6.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por i) a parte líquida e/ou sólida da mistura sólido-líquida ser retirada seja continuamente ou a intervalos durante a reação da dita mistura sólido-líquido; e ii) o reator ser um reator de membrana.
13. 13. Dispositivo 1 de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por dito reator ser um reator de membrana.
14. 14. Dispositivo 1 de acordo com a reivindicação 4, caracterizado adicionalmente por compreender um equipamento de mistura ou agitação 9, operado com água retirada de processo.

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15. 15. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a água retirada de processo ser parcialmente usada para operar um aparelho 9 de mistura ou agitação.
16. 16. Uso de uma suspensão ou dispersão bombeável de combustível, humo ou material de trabalho que pode ser produzida a partir de uma mistura sólido-liquido contendo carbono de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a suspensão ou a dispersão ter uma porção sólida de 20% ou mais elevado e a porção sólida por sua vez ter teor de carbono de 50% ou mais elevado com base na porcentagem em massa dos elementos (massa seca), e o tamanho de partícula ser inferior a 1 mm.
17. 17. Uso de suspensão ou dispersão bombeável de acordo com a reivindicação 16, consistindo de uma mistura sólido-líquido contendo carbono para a produção de combustível, materiais isolantes, cerâmicos, para amortecimento, para filtragem, armazenamento de água ou de limpeza, dito uso sendo caracterizado por o teor de carbono de um componente de partida ser elevado em 15% a 120% e o oxigênio (O) e o enxofre (S) do componente contendo carbono ser reduzido em mais de 15% (O) e mais de 5% (S) em relação à massa em porcentagem dos elementos (massa seca) em comparação ao componente de partida do componente contendo carbono.
18. 18. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura sólido-líquido ser tratada com um catalisador metálico e um ácido carboxílico com concentração de 0,1 volume por cento ou mais elevado.

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