Av. Dr. Léo de Affonseca Netto n 750 Jd. Novo Horizonte Lorena / SP CEP: 12605-720 Fone/Fax: (12) 3157-4244 E-mail: rm@rm-gpc.com.br PROBEM Programa Biomassa Energia Materiais Refinaria de Biomassa Érica L. Romão, João C. Ferreira, Isaías de Oliveira, Maria L. G. Pereira 2014 - Saneamento na Rede 20-05-10
Histórico da fundada em 1989 com apoio do GPC. Em 2009 associou a Senergen; Objetivo: Pesquisa, Desenvolvimento e Comercialização de Tecnologias para Refinarias de Biomassa visando a Exploração Autossustentada da biomassa como fonte renovável de energia elétrica e térmica, combustíveis, produtos químicos e reciclagem de fertilizante, com as seguintes premissas: - Aproveitar integralmente toda biomassa processada; - Não ser poluente; - Ter baixo custo de capital e operacional; A Tecnologia (Programa Biomassa Energia Materiais), de autoria do Prof. Dr. Daltro Garcia Pinatti;
Matéria-prima biomassa lignocelulósica lixo celulignina úmida REATOR PRÉ- HIDRÓLISE Pré-hidrolisado SECADOR MOINHO celulignina seca REFOA AUTOTÉICA CLASSES DE PRODUTOS BÁSICOS POSSÍVEIS*: Celulignina Ração animal Furfural Gesso agrícola com fertilizante e micronutrientes Carvão vegetal Negro de fumo Óleos alifáticos e aromáticos Energia elétrica Insumos químicos resíduos agrícola e de reflorestamento hidrogênio syngas óleo GRUPO MOTOGERADOR energia elétrica lodo dejeto suíno biomassa oleosa pneu dejeto aviário célula combustível TRITURADOR SECADOR biomassa lignocelulósica suplementar REATOR CBT carvão poda de árvore TURBINA VAPOR CALDEIRA vapor Biodiesel Sílica pura Sílica fly ash Silício grau metalúrgico Metanol, diesel verde, DME, querosene, óleos, lubrificantes, H 2 Amônia e uréia Etanol de hemicelulose, celulose e lignina * A classe de produto gerado depende da biomassa processada e da configuração adotada na refinaria. Refinaria de Biomassa
Processo de Obtenção de Celulignina e Syngas Madeira e seus resíduos Palha e Bagaço de Cana Resíduos agrícolas Matéria Orgânica do Lixo Municipal Reator de PH Pré-Hidrólise Ácida 90min/ciclo sendo 45min/reação 1,7% H 2 SO 4 em relação à BS* 0,8MPa; 170ºC Pré-Hidrolisado (solução de açúcares) 20% da BS* Furfural ou Etanol Energia Elétrica (CC) Teor Na+K: 0,02 e 1 ppm Compostos S<1mg/Nm³ Combustíveis Líquidos Produtos Químicos Celulignina (fração sólida) 80% da BS* Moagem e Microvulcões na Lixiviação parede int. da fibra de celulose Celulignina Reforma Autotérmica Maçarico de Syngas Celulignina *BS: Biomassa Seca
Características da Celulignina C 4,49 H 6,12 O 2,35 (55,2%C - 6,3% H - 38,5% O) Baixo teor de cinzas (0,5 a 5%) outras biomassas e 25% na MOL - RSU Baixo teor de K + Na (30 a 1500 ppm) PCI 18,4 MJ/kg (4400 kcal/kg) Energia específica 23 GJ/m3 ~90% da energia específica do carvão betuminoso - 26 GJ/m3 ~60% da energia específica do óleo combustível 39 GJ/m3 É suficientemente limpa para geração do syngas e uso do ciclo combinado (motogerador + turbina a vapor) com ~ 45-50% [MANN B&W] Porosidade molecular Facilita secagem a 12% de umidade e moagem (< 74 m) Queima é catalítica (O2 contido na celulignina) como gás natural
Características do Syngas Celulignina (C + H 2 O) Reforma autotérmica (CO + H 2 ) gás de síntese (syngas) Gás limpo Livre de alcatrão Baixos teores de cinzas, K, Na, S Máxima conversão de energia no syngas (93%) PCS (syngas) 11,2 MJ/m 3 (2684 kcal/m 3 ) PCS do Gás Natural ~42 MJ/m 3 (9940 kcal/m 3 )
Características do Reator de Pré-Hidr Hidrólise Reator PH Piloto 1 m 3 (300kg/reação) Reator PH Industrial 30 m 3 (90TBS/dia) Posição Horizontal de Processamento REATOR INDUSTRIAL 30m³; 5,6 TBS/reação 90TBS/dia 225 t MOL/dia (TBS: Tonelada de Biomassa Seca) Posição Inclinada de Descarga
RESÍDUO SÓLIDO URBANO - RSU ESTUDO DE CASO: PRÉ-HIDR HIDRÓLISE ÁCIDA 5% Metais, Vidros RECICLAGEM 2500 kg RSU in natura 3125 kg 625 kg 12% Plástico CBT 80% 3% Terra CLMOL (seca) 800 kg ATERRO COMBUSTÍVEL PCI=4400 kcal/kg MOL (TU=60%) 1000 kg (seco) PRÉ- HIDRÓLISE ÁCIDA 20% Açúcares diluído 200 kg CONCENTRAÇÃO E GERAÇÃO DE CARVÃO E ÓLEO NO CBT MOL: Matéria Orgânica do Lixo CLMOL: Celulignina da MOL FURFURAL
CONVERSÃO DE BAIXA TEMPERATURA CBT (Gases Não Condensáveis) (CO 2, H 2 O, NH 3 H 2 S, HCl) C a H b O c N d S e Cl f Lodo, tortas, excrementos e pneus C m H n +C x H y O z Óleo Carvão Processo termo-catalítico: 280ºC a 450ºC, em bateladas; Meio reacional hermético: ausência de O 2 ; Mantém as ligações homogêneas: C C; Ruptura das ligações heterogêneas: C S, C N, C P, C O, C Cl, Cl O, N O, S O; Destruição dos organoclorados (dehalogenação); Proteínas e lipídios formam óleo e carvão; Carboidratos formam carvão; Imobilização dos metais pesados convertidos em óxidos e silicatos impedindo absorção pelas plantas, animais e humanos.
Conversão em Baixa Temperatura - CBT Basculamento para Descarga do Carvão Fornalha Geração de Gás Quente Sistema de Condensação e Armazenagem do Óleo Unidade de Demonstração Demonstração: 8 tubos - 20 t/dia Industrial: 48 tubos 80t/dia
ESTUDO DE CASO: CONVERSÃO DE BAIXA TEMPERATURA CBT (processa: 80 t/dia 1.330.000 hab.dia) LODO DE ESGOTO SANITÁRIO 68% CARVÃO 680 kg UTILIZAÇÃO COMO COMBUSTÍVEL PCI = 2180 kcal/kg R$ 35/t Lodo (TU=10%) 1000 kg* (seco) 100% CBT 13% ÓLEO (combustível) 11% 130 kg ÁGUA 110 kg (PCI=760 kcal/kg) UTILIZAÇÃO COMO COMBUSTÍVEL PCI= 8252 kcal/kg R$ 800/t TU: Teor de Umidade * 1000 kg seco equivale ao lodo gerado por 17000 hab/dia 8% GASES NÃO CONDENSÁ- VEIS (PCI=3000 kcal/kg) 80 kg
Combustão Geração de energia por Ciclo Vapor Simples Biogás Trituração Lixo Secagem Lodo Esgoto Deságüe Secagem Caldeira Turbina Tratamento Gases 19,8 MW Outras Biomassas Trituração Matérias Primas Tecnologias Convencionais Energia Elétrica
Refinaria de Biomassa PROBEM Geração de energia por Ciclo Combinado Biogás Gaseificação Syngas Secagem Grupo Motogerador Lixo Pré Hidrólise Lodo Esgoto Deságüe Outros Produtos Gás aquecido Secagem Óleo 31,2 MW CBT Carvão e GNC Biomassa Suplementar Caldeira Turbina Tratamento Gases Matérias Primas Tecnologias Convencionais Tecnologias PROBEM Produtos Energia Elétrica
VANTAGENS DA TECNOLOGIA PROBEM Redução de Na, K Combustível limpo sem problemas de incrustação; Redução de Cl Combustível sem precursores de dioxinas e furanos; Facilidade de secagem e moagem do combustível; Redução da área de disposição do RSU; Sem geração de chorume e gás metano Baixo consumo de água reciclagem dentro da Refinaria de Biomassa; Processos herméticos evitando o lançamento de odores na atmosfera; Utilização de resíduos (lixo, resíduos agrícolas, pneus, dejetos, etc) Combustível de ampla aplicação, por um processo ambientalmente correto sem lançamento de emissões; Geração de Crédito de Carbono
Projetos em Desenvolvimento: Casca de Arroz Pneus Sílica Negro de Fumo e Energia Pontas e palhas da Cana de Açúcar Lixo, Lodo de esgoto Dejetos Suínos e Aviário Geração de Energia
Patentes da Tecnologia Reator Pré-Hidrólise Processo Pré-Hidrólise África do Sul OAPI Eurásia Europa Indonésia China Suazilândia Nicarágua USA Brasil Produto Celulignina Combustível África do Sul OAPI Europa Indonésia China USA Brasil Reator CBT Brasil