PIRÓLISE E BIOCARBOQUÍMICA NO BRASIL BASES PARA DESENVOLVER UMA NOVA INDÚSTRIA

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1 PIRÓLISE E BIOCARBOQUÍMICA NO BRASIL BASES PARA DESENVOLVER UMA NOVA INDÚSTRIA CONTATO: MARIA EMILIA REZENDE biocarbo@biocarbo.com

2 ROTEIRO DIREITOS RESERVADOS BIOCARBO INDÚSTRIA E COMÉRCIO LTADA BREVE HISTÓRICO 2. GERAÇÃO DE BIOCARBOQUÍMICOS EVOLUÇÃO NAS FASES DA CARBONIZAÇÃO CONSUMO NO PROCESSO TIPOS DE FORNOS E PRODUÇÃO 3. USOS POTENCIAIS E MERCADOS EM DESENVOLVIMENTO QUÍMICA DOS BIOCARBOQUÍMICOS BIOCARBO - P&D AUTO-SUSTENTADO USOS VISÃO GERAL POTENCIAL DE AGREGAÇÃO DE RENDA 4. EXEMPLOS DE USOS 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

3 1. BREVE HISTÓRICO Da antiguidade até meados do século s XX, co-produtos da carbonização eram importante fonte de insumos químicos. Grandes conglomerados químicos tiveram sua origem neste tipo de negócio: Rhodia, Dupont, Solvay, etc. Com a síntese s de petroquímicos estes empreendimentos foram extintos. No Brasil a grande produção de carvão vegetal sustentaria uma indústria de biocarboquímica de grande porte.

4 2. GERAÇÃO DE CARBOQUÍMICOS CALOR CARVÃO MADEIRA CALOR CARBONIZAÇÃO: É UMA ETAPA DA COMBUSTÃO. + AR = COMBUSTÃO CARBONIZAÇÃO LEVA AO AUMENTO DO TEOR DE CARBONO VOLÁTEIS PRODUTOS RESULTANTES SÃO FACILMENTE QUEIMADOS EM PRESENÇA DE AR: CARVÃO sofre combustão rubra (brasa) VOLÁTEIS formam as chamas.

5 2.1. EVOLUÇÃO NAS FASES DA CARBONIZAÇÃO DEMANDA DE ENERGIA 257 Mcal/tMad (~50% do total). % massa anidra MADEIRA Taxa Água SECAGEM temperatura (ºC) Na secagem apenas a umidade é liberada. Alta demanda de energia para a vaporização da água. SECAGEM

6 2.1. EVOLU EVOLUÇ ÇÃO NAS FASES DA CARBONIZAÇ CARBONIZAÇÃO TORREFAÇÃO MADEIRA % massa anidra DEMANDA DE ENERGIA 98 Mcal/tMad MADEIRA AQUECIDA C Fixo Taxa Água 20 Taxa Óleo + Gas LIGNINA temperatura (ºC) SECAGEM TORREFAÇÃO H2O CO2 O CH3 O CO2 H3C H2C C CO2 O OH H2O H2O H2O H3C C O OH CELULOSE CO2 H2O Na temperatura de 180oC, a decomposição da celulose e hemicelulose tem inicio, liberando água de constituição. Na torrefação pouco peso é perdido até 250ºC, voláteis são pouco combustíveis. Madeira torrada é a denominação técnica para o ''tiço''.

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8 2.1. EVOLUÇÃO NAS FASES DA CARBONIZAÇÃO DEMANDA DE ENERGIA 35 Mcal/tMad % massa anidra MADEIRA C Fixo Taxa Água 40,4 Taxa Óleo + Gas 75% temperatura (ºC) CARBONI- SECAGEM TORREFAÇÃO FIXAÇÃO ZAÇÃO Daí em diante ocorre gradual redução na liberação de voláteis, principalmente gás combustível, continuando a fixação do carbono. FIXAÇÃO

9 2.2. DISTRIBUIÇÃO DE PRODUTOS DA CARBONIZAÇÃO FIGURA 1: Visão esquemática do processo de carbonização e da distribuição dos produtos. gas dióxido de carbono monóxido carbono PCS = 2000 kcal/kg 160 kg + calor madeira calor + C fixo <30% 1000 kg umidade = 300 kg gas & vapor carvão C fixo ~75% 400kg água 610 kg óleo (alcatrão e pirolenhoso) ácido acetico, metanol, siringol, guaiacol, fenol, cresol, etc. PCS = 6500 kcal/kg 130 kg * Temperatura final de carbonização 350ºC FONTE DE BIOCARBOQUÍMICOS

10 2.3. CONSUMO NO PROCESSO Mcal/tMad Demanda Calor exotérmico reação PCS óleo+gas temperatura ETAPA DEMANDA OFERTA SECAGEM TORREFAÇÃO CARBONIZAÇÃO FIXAÇÃO SOMA SALDO Mcal/t Mad ~200% maior que a demanda da reação Há sobra de energia na reação, mas parte dos voláteis deve ser consumida no processo. Baixas perdas no processo e consumo direcionado para o GNC (gás não condensável) permitirá produção significativa de biocarboquímicos. Fornos com baixo rendimento em carvão também terão baixo rendimento em biocarboquímicos. Queima de voláteis é mais fácil e preferencial do que a queima de sólidos (carvão ou madeira).

11 2.4. TIPOS DE FORNOS E PRODUÇÃO

12 2.4. TIPOS DE FORNOS E PRODUÇÃO INVESTIMENTO ATUALIZAÇÃO TECNOLÓGICA GERAÇÃO DE SUBPRODUTOS

13 3.1. QUÍMICA DOS BIOCARBOQUÍMICOS OH O OH O H C OH O O H 3 C C C CH CH 3 3 H2 H OH 3 C C CH O OH ACIDOS 3 OH CRESÓIS Predominam CARBOXÍLICOS moléculas pequenas PENTENELONAS e polares OH OH OH devido à presença de oxigênio. CH 3 H O O CH 3 C O CH 3 3 OH CH 3 CARBOQUÍMICOS MINERAIS HPA > 75% Ácidos carboxílicos: acético, fórmico e FENOL propiônico. GUAICÓIS OH CH 2 Fenóis OH metoxilados: H 3 CO O CH guaiacóis 3 CH 3 e siringóis O CH 3 O CH 3 OH Ambiente e higiene no trabalho H 3 CO Bastante biodegradáveis SIRINGÓIS O CH 3 CH 2 Baixa CHpresença 3 de HPA CH 3 Hidrocarbonetos policiclicos aromáticos (<1,0% pp) (2) Não há doença ocupacional relacionada à toxidez Poder calorífico próximo de 6000 kcal/kg.

14 3.2. BIOCARBO P&D AUTO-SUSTENTADO É uma empresa de base tecnológica, resultante de um projeto de pesquisa iniciado na década de 80. Criada em 1994 a empresa se dedica ao: fracionamento do licor pirolenhoso ao desenvolvimento de mercado de biocarboquímicos a partir das frações geradas.

15 3.3. USOS VISÃO GERAL Forno de carbonização Destilador Condensador de fumaça A figura mostra o esquema básico deste fracionamento e os produtos já desenvolvidos e/ou em comercialização. Forno de carbonização EXTRATO PIROLENHOSO Ecopirol ÓLEOS PICHE Produtos comercializados PRODUTOS INTRODUZIDOS NO MERCADO USO AGRÍCOLA - tradicional no Japão - em introdução no Brasil AROMAS & MEDICAMENTOS - sabor defumado, bacon, etc.. - animal - trat. casco, mata-bicheira - humana - trimetropina, tritiozina - isolamento de aromas AGLOMERANTES & RESINAS - massa refratária p/ alto-forno - briquetes - resina fenólica - asfalto - pavimentação e impermeabilização

16 3.3. USOS VISÃO GERAL O desenvolvimento do mercado agrícola para o BIOPIROL é o atual centro de atividades da Biocarbo. Para tal tem estudado sua performance em várias culturas. COMBUSTÍVEL: fácil desenvolvimento, pois combustível desaparece no uso, não tem compromisso de performance ao longo da vida útil. Com parcerias adequadas, outros produtos podem ser desenvolvidos entre eles o BIOPICHE para uso como ligante.

17 3.4. POTENCIAL DE AGREGAÇÃO DE RENDA No Brasil são produzidos atualmente 10 milhões t/ano de carvão vegetal. Perspectiva de dobrar esta produção nos próximos 10 anos Com base na produção atual: 3,0 milhões de toneladas de biocarboquímicos. Equivalente a 12 milhões de barris de petróleo. PRODUTO PREÇO PRODUÇÃO AGREGAÇÃO DE RENDA R$/ t t/ tcv R$/ tcv BRASIL % CARVÃO VEGETAL 400,00 1,0 400, % COMBUSTÍVEL 485,83 0,3 145, % EP AGRICOLA 500,00 0,5 250, % LIGANTES 1.000,00 0,3 300, %

18 4. EXEMPLOS DE USO PAVIMENTAÇÃO E IMPERMEBIALIZAÇÃO Alcatrão vegetal como primer de pavimentação asfáltica. Impermeabilização de estruturas, fundações, mourões, madeiras, etc.

19 SAUDE ANIMAL 4. EXEMPLOS DE USO TRATAMENTO DE CASCOS Phenol containing pine tar is a natural antimicrobial, germicidal treatment not only for horse hooves but can be used to cover a wound caused by pecking. One quart can. Pine Tar Horse Health Products Natural, soothing relief for corns, split hooves, quarter cracks, hard frogs or any type of hoof problem. Combats fungicidal and bacterial infections while helping to speed normal hoof development. Keeps hooves elastic and flexible Qt... $4.99

20 4. EXEMPLOS DE USO LIGANTES E AGLOMERANTES Substituição de alcatrão mineral ou fenóis na fabricação de: briquetes, massas refratárias e eletrodos, resinas fenólicas, colas para madeira. Massa ligante a frio em desenvolvimento pela Biocarbo.

21 RESINAS FENÓLICAS & POLIURETANOS 4. EXEMPLOS DE USO Vários pesquisadores têm obtido sucesso em seus trabalhos: NREL substitui 50% de fenol por fração fenólical extraida de alcatrão de pirólise rápida. DQ/ICEx Prof. Vania Pasa estuda resinas fenolicas, poliuretanos e fibra de carbono a a partir de biopiche. Unicamp - Prof. J. D. Rocha trabalhou com alcatrão no NREL, confirmou possibilidade de uso direto. UFV Prof. Alexandre Pimenta UFPR resinas para compensados substituição de 25% de fenol e 8% de formaldeído por ETO (Eucalyptus Tar oils).

22 4. EXEMPLOS DE USO INGREDIENTES PARA ALIMENTOS Aromas base fumaça carnes defumadas, condimentos, molhos, etc. Moléculas isoladas: maltol, cicloteno, siringol.

23 4. EXEMPLOS DE USO SAUDE HUMANA SABONETES E XAMPUS seborréia e doenças de pele. SEIROGAN

24 NUTRIÇÃO DE PRONTA ABSORÇÃO O diferencial que garante mais saúde e economia à sua cultura... Maior desenvolvimento, beleza, aroma e sabor; Mais resistência contra pragas e doenças; Mais saúde para o homem e o meio ambiente.

25 RECOMENDADO PELA EMBRAPA Repelente para evitar o ataque de vespas e abelhas em uvas O extrato pirolenhoso aplicado a cada cinco ou sete dias nos cachos, têm proporcionado uma redução significativa do número de bagas danificadas por vespas e abelhas. Foto: Marcos Botton FONTE: Embrapa Uva e Vinho Sistema de Produção de Uvas Rústicas para Processamento em Regiões Tropicais do Brasil Marcos Botton; Saulo de Jesus Soria e Eduardo R. Hickel Sistema de Produção, ISSN Versão Eletrônica Dez./2005 Foto: E. Hickel Na falta de floradas vespas ou marimbondos se alimentam do suco como mostrado acima. O suco vasado das bagas atrai grande quantidade de abelhas. As abelhas acabam afugentando as vespas da baga rompida, levando-as a romper outra baga em seguida, até secar todo o cacho como mostrado a esquerda.

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27 PARCERIA EMATER MÁRIO CAMPOS PLANTIO DE ALFACE EM ÁREA INFESTADA POR NEMATÓIDES EMATER + BIOPIROL + FINOS 63 t/ha Normal produtor + BIOPIROL 30 t/ha Normal produtor 21 t/ha

28 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS BIOCARBOQUÍMICA É NECESSÁRIO POLITICAS PUBILICAS PARA: Explorar o potencial deste negócio Financiar P&D. O fato de ser privado que é chave do sucesso já alcançado o tira de financiamentos de baixo custo. Integrar com outros programas. Proálcool e Biodíesel Co-processamento com petróleo

29 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Apesar de 20 anos de atuação, ainda estamos dando os primeiros passos no mercado de biocarboquímicos; Assim é prematuro falar em uma industria estabelecida; Passo a passo Biocarbo e V&M vão construindo o conhecimento e o mercado; É com orgulho que administramos um pequeno negócio, que tem sido a forma possível de dar continuidade as nossas atividades de P&D.