Reator de Carbonização Hidrotermal

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Carbonização Hidrotermal

Friedrich Bergius Noble Lecture, May 21 1932 – Download

A carbonização Hidrotermal (HTC) é um processo que reproduz o que a natureza realiza em milhares de anos para a formação do carvão natural, a partir de qualquer biomassa ou material orgânico, entretanto realizando-o em em poucas horas (aprox. 6 – 12 h).

Este processo foi descoberto em 1913 pelo químico alemão Friedrich Bergius. Por esta descoberta pioneira recebeu o Prêmio Nobel da Química em 1931.

Neste processo, a transformação de biomassa em carvão ocorre sob pressão relativamente alta, cerca de 20 bar, bem como, sob temperaturas de aprox. 200°C. Além dessa transformação, são destruídas também todas as combinações químicas nocivas como germes patogênicos.

Auto-sustentável

Utiliza pouca energia

Barato e fácil de usar

Processo rápido

Poder calorífico do biocarvão de diferentes biomassas. É perceptível que biomassas frescas como restos de alimentos, geram bons valores enquanto Biomassas menos nobres como lodo de ETE, resultam em valores menores.

 

 

A principal inovação tecnológica deste processo, em comparação com a obtenção tradicional de energia a partir de biomassa, consiste no fato de que é possível utilizar qualquer tipo de biomassa. Assim, p.ex., não é necessária a utilização de energia para a secagem da biomassa de entrada (como no processo da pirólise ou processos semelhantes). Além disso, o carbono da biomassa utilizada é quase totalmente transformado e se torna inerte e não entra, como no caso da compostagem (através de processos de decomposição naturais), na atmosfera na forma de dióxido de carbono (CO2) e/ou gás metano (CH4), ambos nocivos a camada de ozônio, contribuindo para um aumento do efeito estufa e das mudanças climáticas.

Eficiencia energética

Biochar

Qualquer biomassa

Água fertilizada

Balanço de massa e energia do processo – HTC

O balanço de massas na carbonização Hidrotermal está intrinsicamente ligado aos produtos de entrada. Estes determinam a quantidade a ser produzida na saída. Significa afirmar que uma biomassa de entrada com reduzido teor de substância seca (TS), portanto, com reduzido teor de carbono, também resultará em reduzida quantidade de biocarvão.

Caso o material de entrada ainda tiver uma elevada parcela de substâncias inorgânicas, durante o processo no HTC será gerada uma porcentagem maior de cinzas (p.ex., lodos adensados podem ter uma porcentagem de cinza acima de 50%). O mesmo ocorre também na queima direta destes materiais.

A grosso modo, é possível partir do princípio de que, após o processo da carbonização hidrotermal, a metade do teor-TS dos materiais de entrada, resulta em biocarvão e os demais 50%, em água (“água de processo”). A fórmula química com base na desidratação de carboidratos é a seguinte:

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Ao contrário de outras possibilidades para obter energia a partir de biomassa – como p. ex.: na fermentação do álcool, a transformação anaeróbica para biogás ou a sua queima – na carbonização pelo processo – HTC, praticamente 100% do carbono é transformado de forma eficiente em matéria seca, além disto aprox. 66% da energia da biomassa original utilizada são mantidos. A energia residual liberada e a “água do HTC”, poderão ser utilizados ainda de forma econômica e energética em outros processos.

O balanço energético básico da carbonização hidrotermal é mostrado nas figuras:

É possível constatar que a carbonização hidrotermal, de longe, é a que tem a maior eficiência de carbono entre todos os processos.

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