Fast Pyrolysis: Do resíduo florestal a produtos químicos refinados

Neste texto você irá conhecer mais sobre novos métodos e tecnologias aplicados ao processo de degradação termoquímico da biomassa florestal, para obtenção produtos mais refinados e com maior aplicabilidade.

No processo de pirólise, é feita a degradação termoquímica da biomassa, e esse processo tem despertado bastante a atenção das companhias e indústrias florestais, que procuram soluções sustentáveis para destinar seus resíduos florestais. A degradação dos resíduos para a produção de produtos otimiza o ciclo produtivo de modo sustentável, uma vez que não há queima envolvida, evitando a produção de toxinas e gases contaminantes e nocivos ao meio ambiente.

Existem, basicamente, três técnicas comuns para o processo de pirólise: a rápida (Fast Pyrolysis), a lenta (Carbonização) e a instantânea (Flash Pyrolysis). Cada uma delas favorece a formação de diferentes produtos, a depender da temperatura, pressão e taxas de aquecimento utilizadas. Os principais produtos resultantes são bio-óleo (Bio oil), carvão vegetal (biochar) e os gáses de sínteses (Syngas). Essas tecnologias são alternativas promissoras para o tratamento de resíduos orgânicos e podem gerar produtos químicos refinados com alto valor agregado.

O vídeo a seguir exemplifica de forma geral como é realizado os processos de pirólises, por meio de um reator.

Apesar do potencial dos produtos gerados pelos processos mencionados, alguns podem apresentar características negativas que limitam sua aplicabilidade em indústrias. Por exemplo, o bio-óleo pode ter alta viscosidade, elevado nível de água e cinzas, baixo poder calorífico, alta corrosividade e instabilidade, entre outros fatores. Além disso, o conteúdo de oxigênio do bio-óleo contribui para sua densidade energética inferior em comparação com o petróleo bruto.

Inovando para agregar valor

Na busca por um produto de maior qualidade e aplicabilidade, novos métodos foram criados para possibilitar a conversão da biomassa em produtos químicos finos. A pirólise rápida por via catalítica e a síntese hidrotérmica são exemplos de processos que buscam solucionar tais demandas. Entenda sobre esses processos abaixo.

• Via síntese hidrotérmica 

A técnica de conversão de biomassa via síntese hidrotérmica utiliza-se de solventes, como, por exemplo, a água, em temperaturas elevadas, pressão e taxa de aquecimento controlados, para a conversão direta da biomassa. Tal técnica favorece a formação de líquidos e tem se mostrado promissora na conversão de biomassa com alta densidade energética.

O processo consiste na mistura de solvente(s) e a biomassa, em um sistema fechado, a uma temperatura, pressão e tempo controlados. Desta forma, há a quebra das estruturas mais complexas dos componentes, eliminando as ligações duplas e água contida no material.

Nesse processamento, além da produção de líquidos, correspondente a soluçã

o aquosa contendo os compostos solúveis como monossacarídeos, derivados furfurais e ácidos orgânicos, também são gerados produtos sólidos rico em carbono, e gasosos, como dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio e hidrocarbonetos de baixa massa molecular.

O material líquido, conhecido como bio-óleo, apresenta maior poder calorífico e menor teor de oxigênio que a biomassa original. Em comparação com os processos de pirólise rápida, a síntese hidrotérmica apresenta maior eficiência energética e menor temperatura operacional, além de produzir um bio-óleo de melhor qualidade.

• Via pirólise rápida catalítica

A técnica consiste em incorporar catalisadores nos processos de pirólise rápida, com o objetivo de acelerar as reações e reduzir os compostos oxigenados, aprimorando a qualidade do bio-óleo.

A adição de catalisadores promove o craqueamento, isto é, quebra de moléculas de triglicerídeos em moléculas de hidrocarbonetos, produzidas na pirólise e reações de desoxigenação dos vapores pirolíticos, na forma de H₂O, CO₂ e CO.

O processo resulta em um bio-óleo mais leve, de menor massa molecular e viscosidade, maior poder calorífico e estabilidade química, além de gerar o aumento do rendimento do produto. Pela alteração causada nas estruturas químicas na termodegradação com uso de catalisadores, o bio-óleo se assemelha aos produtos petroquímicos, fazendo-o com que seja ideal para a aplicação direta em combustíveis ou em processos para obtenção de produtos químicos.

Processos mais sustentáveis

Segundo pesquisadores, o futuro da pirólise rápida de biomassas lignocelulósicas estaria voltado não apenas para a obtenção de bio-óleo para combustíveis, mas principalmente, para a química fina, ou seja, produção de produtos químicos verdes de alto valor agregado. As tecnologias e metodologias atuais buscam aproximar as características físicas e químicas dos produtos petroquímicos. Desta forma, a perspectiva é que em um futuro próximo possamos diminuir e/ou substituir o uso da matéria-prima petroquímica, tornando as indústrias químicas mais sustentáveis.

O Laboratório de Celulose e Papel (LCP) do Departamento de Engenharia Florestal (DEF) da Universidade Federal de Viçosa (UFV) desenvolve pesquisas voltadas para o desenvolvimento de processos e tecnologias baseados nas vias aqui explicadas, para que os métodos sejam cada vez mais eficientes e economicamente viáveis. O Projeto Fast Pyrolysis, desenvolvido pelo LCP e a empresa Metalsider, intervenido pela Sociedade de Investigações Florestais (SIF), é um exemplo de pesquisa que objetiva-se alcançar, por meio da pirólise rápida, um produto químico com aplicação mais ampla, de maior qualidade e de alto valor agregado.