Ministério de Ciência e Tecnologia Programa Nacional do Biodiesel Workshop: Co-Produtos do Biodiesel Rio de Janeiro, 30 e 31 de maio de 2005

Raimundo Damasceno - Gilberto Romeiro Ernst Stadlbauer Tratamento pela Conversão a baixa Temperatura dos Resíduos e Borras gerados ao longo da Cadeia Produtiva do Biodiesel Raimundo Damasceno - Gilberto Romeiro Ernst Stadlbauer

Prof. Ernst Bayer (1927-2002)

Histórico da LTC 1980-2 - E. Bayer e M. Kutubuddin Alemanha 1985 - H.W Campbell e T.R. Bridle Canadá 1990 - T.R. Bridle - Austrália 1996 – R. Damasceno e G. Romeiro e R. N. Damasceno (UFF) - Brasil + E. Bayer e M. Kutubuddin (Univ. de Tübingen) Agências: CNPq (Brasil) e DLR/BMBF (Alemanha)

Grupos/Subgrupos da LTC no Brasil desde 1996 UFF (Prof. Damasceno e Prof. Gilberto Romeiro): biomassas (lodos de ETEs, resíduos agrícolas, borras e tortas, resíduos industriais orgânicos), borras petroquímicas petrolíferas, pneus) CENPES: borras de refinaria FAENQUIL (Lorena, S.Paulo): biomassas, pneus, lixo urbano) UFSM/RS – Palha e casca de arroz) FISC/IEL: borras e lodos de curtumes

Definição A Conversão a baixa Temperatura (LTC, CBT ou NTK) é um processo (químico) térmico (380 -450 º C), catalítico, em atmosfera inerte (ausência de oxigênio). Em outras palavras, trata-se de uma pirólise a baixa temperatura

O Processo LTC Matéria Orgânica (C,H,N,O,S,Cl...) Matéria Orgânica (rica em C, H) =>O processo da LTC emula em laboratório/escala de tempo industrial o que a natureza leva milhões de ano para formar em escala de tempo geológico (combustíveis fósseis)

Vantagens da LTC Custo energético menor em comparação com os demais processos pirolíticos Matérias-primas de baixo ou sem valor comercial Não formação de dioxinas, furanos, COP... Processo imobilizador de carbono (seqüestro de carbono) Imobilização dos metais pesados Fração líquida condensável é um óleo semelhante ao Diesel de petróleo Produto: combustível universal

Produtos e Subprodutos da LTC Óleo (‘bio-óleo) Carvão (qualidade dependente da matéria prima) Água de reação Material não condensável (CO2, CO, CH4...)

Protocolo de Pesquisa de Biomassas pela LTC Analise Elementar e termogravimétrica Secagem (< 90%, teor de umidade) Conversão a baixa temperatura (bancada) Balanço de massa Determinação das propriedades físicas, químicas e físico-química (reológicas) dos produtos Ativação e caracterização do carvão

Propriedades dos Produtos da LTC Óleo (líquido condensável): Faixa de cadeia de carbono: semelhante ao do óleo Diesel Viscosidade = 33,7 (cstks) (reator contínuo) Poder calorífico = 39 MJ/kg Praticamente, ausência de aromáticos Não formação de dioxinas e furanos

Propriedades do Óleo da LTC (lodos de ETE) Valor % Carbono Elementar 70-80 Poder Calorífico, kJ/g 38-40 % Aromáticos < 4 % Enxofre (S) < 0,5 % Nitrogênio (N) < 0,8 Estado físico a 25º C Líquido % (v/v) SOx 0,0002 % (v/v) NOx 0,002 Alcanos C8 – C18

Composição química das Matérias-Primas X Produtos + Proteínas + óleo + carboidratos + carvão + lignina e celulose + água de reação

Exemplo: 1 ton de casca seca produz Cacau Coco Óleo 81 kg 73 kg Carvão ativado 100 kg 180 kg Adsorção (mg/g) 100 (azul de metileno) 150 (azul de metileno) 550 (índice de iodo) 850 (índice de iodo)

Comparação do N.º de Iodo de várias Biomassas do Brasil Lodo ativado 95 Lodo digerido 80 Lodo de Álcool 160 Bagaço de Cana 400 Cana 1100 Casca de Cacau 550 Casca de Coco 1150 Norit D10 630 Norit D35 935

Poder calorífico do óleo obtido a partir da aplicação do processo de LTC em biomassas Variadas. Pt = lodo petroquímico/ Be = lodo residual da indústria bebida/ CC = Coco residual verde/ SCr = Serragem cromada Pneu / SM = sabugo de milho.

LTC com várias Biomassas Matéria-prima % de òleo % de Carvão % de Ácidos Graxos no Óleo Lupinus mutabilis 32,5 26,4 35,0 Lupinus albus 24,0 27,6 29,5 Torta de Azeite de Oliva 15,5 38,6 26,0 Semente de Oliveira 17,1 34,0 26,5 Torta de colza 44,5 22,5 38,3

LTC – Borra de Café Solúvel (tese – Eliane Carollo) Fração Composição (%) Fração Líquida Orgânica (bio-óleo) 50 (80% ácidos graxos) Substrato (carvão) 29 Voláteis 15 Água de Reação 6

Reator de Bancada - UFF

Reator contínuo

Reator para produzir carvão ativado - UFF

Estágios em Desenvolvimento Tecnológico da LTC no Brasil Escala Local Bancada UFF Semi-Piloto UFF/ PLASTIMASSA, CENPES Piloto FAENQUIL (Londrina0

Os novos passos da LTC Lodos de ETEs: avaliação da economicidade do processo; sistema de secagem por luz solar direta (estufas), implantação de uma planta industrial demonstrativa na Alemanha e no Brasil Integração com o Programa Brasileiro do Biodiesel (Ex.: degradação da ricina e ricinina durante o processo de conversão a baixa temperatura) P&D para resíduos industriais Integração: lodo e lixo

Integração da LTC com Biodiesel: completa sinergia Produção Anual de Biomassa (2002) - ton Mundial 120 x 109 Brasileira (só resíduos de milho, soja, arroz e trigo) 108,4 x 106 Programa do Biodiesel (2%) 4x 106 (considerando 50% de umidade e que a semente corresponde a 0,1%)

Estimativa da Produção Anual (ton) de Bio-Óleo e Carvão dos Resíduos do Programa do Biodiesel (LTC) 2 x 105 ( 5%) Carvão 2,4 x 106 (60%)

Vantagens da Integração LTC - Biodiesel Agregação de valor aos resíduos Solução ambiental e econômica Logística ideal: não envolve custos de transporte Aproveitamento da mesma estrutura operacional Fomento ao empreendedorismo e à geração de renda e de emprego Créditos de carbono e MDL

Um Conceito: Polos Integrados de Biodiesel

Metas do Projeto LTC-Biodiesel Estudo sistemático dos resíduos das espécies que serão utilizadas ao longo da cadeia produtiva do biodiesel: restos agrícolas, resíduos, tortas e borras Caracterização dos produtos: bio-óleo e carvão Ativação do carvão e sua caracterização Upgrade do óleo e carvão: refino, extração de sub-produtos... Compatibilização das propriedades de óleo combustível

Instituições a serem envolvidas Universidade Federal Fluminense Universidade de Ciências Aplicadas de Giessen Universidade do Norte Fluminense TECBIO PESAGRO/RJ FAENQUIL (Lorena)? APOIO: SECTI/FAPERJ, MCT (Programa do Biodiesel), CNPq, Fundos Setorias...)

Referência Prof. Raimundo Damasceno Universidade Federal Fluminense Instituto de Química E-mail: damascen@vam.uff.br

OBRIGADO