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Óleo de Pirólise Rápida: Matéria-Prima na Produção de BioCombustíveis e BioPlásticos

Há muitas maneiras de converter biomassa em combustíveis e produtos químicos úteis. Mas cada um tem suas vantagens e desvantagens.

Como acontece em larga escala no Brasil, leveduras e outros micro-organismos podem fermentar açúcares vegetais em bio-etanol, que por sua vez pode ser usado direto como combustível ou como aditivo da gasolina.

Contudo, quando usado como aditivo ou mistura, apenas quantidades moderadas de álcool (bio-etanol) podem ser adicionados à gasolina sem a necessidade de modificações nos motores.

Algas podem produzir bio-óleos e esta é uma opção que apresenta grandes possibilidades como temos mostrado em posts passados e artigos sobre biocombustíveis aquícolas (Biocombustíveis Aquícolas: A Corrida da Super Alga ). Alga é considerada a espécie de maior produtividade entre todas as culturas energéticas conhecidas.

Por outro lado, objetivando biocombustíveis avançados, a idéia de transformar resíduos agro-florestais e agro-industriais, tais como sobras de madeira, restos de processamentos de animais e vegetais, biomassas de algas, sabugos de milho, bagaços de cana, lixos municipais, restos culturais e outras biomassas em combustíveis líquidos soam como um conceito interessante.

Voltando à Conhecida Tecnologia de Pirólise Rápida

Uma maneira de fazer isso, em adição a Plasma (Plasma Gaseificação Tecnologia: Transformando Lixo em Green-Bio-Combustíveis – Parte I), é através da pirólise rápida, também conhecida como termólise rápida, que é um dos processos de pirólise usados na decomposição termoquímica de materiais e utilizado já em 1913 como um dos primeiros métodos de processamento de petróleo bruto.

O processo  consiste na colocação de biomassa moída, como restos e resíduos madeireiros, serragem, palhas, restos de processamentos, ou pasta de algas  em um reator (pirolisador) seguido de rápido aquecimento a temperaturas extremas sem oxigênio.

O processo de conversão pirólise rápida é fiel ao seu nome, tendo apenas alguns segundos para ocorrer. A falta de oxigênio impede a combustão e quebra a biomassa em componentes sólidos, líquidos e gasosos.

O componente líquido é bio-óleo, ou óleo de pirólise, e pode ser queimado para gerar calor ou energia, passar por uma nova transformação, ou armazenado por bom tempo.

O que a Pirólise Rápida Produz?

Pirólise gaseifica biomassas secas e moidas a uma temperatura ao redor de 550 graus Celsius em uma câmara sem a presenca de oxigênio (de modo que não há combustão ou queima da biomassa ), produzindo uma mistura de gases, líquidos, e um coque cinza, rico em carbono sólido.

Quando os gases se condensam e esfriam, eles combinam com os líquidos para formar uma mistura de óleos.

No Brasil, a Petrobrás utiliza a pirólise em uma usina de reprocessamento de xisto e pneus usados. Tem como principal finalidade a produção de óleo e gases utilizados como combustíveis. Os pneus são triturados e levados ao reator juntamente com o xisto. Logo após é feito o processo de pirólise, resultando em alguns subprodutos, como o óleo e o gás.

Óleo de pirólise tem relativamente baixo custo de produção. Custa apenas ao redor de US $ 1 dólar para fazer o volume que tenha o mesmo índice de energia contido em um galão de gasolina. Mas este óleo como acontece com o petróleo fóssil têm de ser refinado em hidrocarbonetos de cadeia carbônica menor para ser usados industrialmente.

Além disso, os ácidos ricos em oxigênio presentes no óleo de pirólise, são corrosivos, não permitindo que o mesmo possa ser usado direto em motores convencionais, oleodutos e em tanques de armazenamento. Requer estocagem em contêineres de plástico ou aço inoxidável.

Recentes Avanços no Tratamento do Óleo de Pirólise

Nossos Cientistas têm trabalhado para resolver os desafios apresentados  no óleo de pirólise pela adição de uma segunda fase de tratamento, onde os óleos reagem com hidrogênio sobre catalisadores chamados de zeólitas.

O hidrogênio substitui o oxigênio nos ácidos e outros compostos do bio-óleo e os torna menos corrosivos, e as zeólitas quebram as grandes cadeias de hidrocarbonetos em compostos como tolueno e benzeno, que são comumente usados como blocos de construção para plásticos e um grande número de produtos químicos industriais.

O desafio é que o coque e outras substâncias feitas por pirólise podem obstruir ou colar nas zeólitas. Até agora apenas 20% dos óleos de pirólise  são convertidos em produtos químicos úteis. O restante ou maioria  resulta em coque, monóxido de carbono e dióxido de carbono.

Os cientistas testaram várias combinações de zeólitas (centenas são conhecidas) versus condições de reação e encontraram uma solução. Eles dividiram a segunda fase de tratamento em duas etapas.

Primeiro, eles reagiram o óleo de pirólise com hidrogênio sobre um catalisador de rutênio e platina, que retirou a maior parte do oxigênio dos ácidos e adicionou hidrogênio. Isso resultou em uma mistura de compostos estáveis que foram menos propensos a formarem coque, quando foram processados na segunda fase sobre as zeólitas.

Permitiu também que as zeólitas possam converter 60% das cadeias mais longas de hidrocarbonetos em cinco principais matérias-primas químicas: benzeno, tolueno, xileno, propileno e etileno.

Juntos, estes compostos representam cinco das sete principais matérias-primas (os outros são metanol e 1,3-butadieno) que formam a base da indústria petroquímica mundial que faturam US $ 400 bilhões de dólares anualmente.

Unidade Móvel de Pirólise

O processo também pode ser adaptado para produzir mais componentes dos blocos de construção químicos. Isto vai permitir no futuro que empresas de produtos químicos possam produzir blocos de construção mais valiosos.

Este avanço tecnológico é super importante porque as companhias químicas têm décadas de experiência no uso de calor e catalisadores para transformar o petróleo em uma grande variedade de produtos químicos de commodities.

Isto também muda um velho conceito segundo o qual o processamento termoquímico é uma tecnologia completa e acabada com pouco espaço para melhorias. Esta inovação abre grandes espaços e possibilidades para implementação de muitos avanços  no processamento de biomassas.

A fase agora, como acontece com todas as novas tecnologias, é sair do laboratório e testar em uma pequena planta piloto e , em seguida, escalar partindo para uma instalação comercial. Os sistemas aquafuelsponics podem beneficiar-se grandemente com  o uso desta tecnologia.

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