As instalações industriais geralmente estão localizadas longe de extensas regiões florestais. Porque a madeira requer esforços para transporte, vê apenas uso limitado como matéria-prima na indústria. No projeto SteamBio financiado pela UE, pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia IGB se uniram a vários parceiros para mudar tudo isso, desenvolver uma técnica especial de secagem a vapor que poderia reduzir significativamente os custos de transporte. Outro bônus é que a técnica produz matéria-prima valiosa para a indústria química. A técnica já está em uso em uma instalação piloto na Espanha. De 11 a 15 de junho, os visitantes da feira comercial ACHEMA em Frankfurt am Main poderão ver um modelo da instalação por si próprios (Hall 9.2, Booth D66).

O uso da madeira em escala industrial oferece uma grande oportunidade de substituição do petróleo bruto e do gás natural. O desafio é encontrar formas inovadoras de tratar a biomassa de forma a permitir produtos e processos de produção sustentáveis.

Normalmente, resíduos florestais, madeira fraca e outra madeira inferior é triturada em aparas de madeira, que são uma importante matéria-prima para a indústria de processamento de madeira. Eles também são usados ​​como combustível em usinas térmicas e sistemas de aquecimento de cavacos de madeira. Contudo, o alto teor de umidade das aparas de madeira fresca apresenta dois problemas:é muito pesado para transportar, e é difícil armazenar a carga úmida. Se não estiver protegido da chuva, o material apodrece rapidamente.

Fazendo lascas de madeira adequadas para transporte

Como parte do projeto SteamBio financiado pela UE, pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia IGB, juntamente com dez outros parceiros do projeto de quatro países europeus, desenvolveu uma nova técnica para adaptar cavacos de madeira para transporte e armazenamento. “Em vez de transportar a biomassa como cavacos de madeira, "explica Siegfried Egner, chefe do departamento da Fraunhofer IGB e coordenador do projeto SteamBio, “nós torrificamos:aquecemos a biomassa em uma atmosfera de vapor sem oxigênio. A biomassa tem três componentes principais - celulose, lignina e hemicelulose - e esse processo elimina a hemicelulose completamente. "Isso reduz significativamente o peso do material, melhora seu valor calorífico específico e nos permite moer facilmente o material em um pó altamente reativo.

A biomassa torrificada é repelente de água e tem propriedades de combustão significativamente melhoradas, uma vez que é composto puramente de hidrogênio e carbono. Pode ser transportado em contêineres a granel abertos, já que a chuva perde a superfície sem penetrar no interior. O que é mais, a biomassa torrificada é significativamente mais leve do que o material não tratado, o que reduz significativamente os custos de transporte.

Substituindo carvão por biomassa

Os cavacos de madeira torrificados podem ser facilmente esmagados entre dois dedos. Eles podem ser comprimidos em pellets ou moídos em pó. Por ter uma área de superfície maior, o pó de biomassa possui maior reatividade no uso de materiais do que pedaços maiores. Em aplicações de energia, também pode ser misturado com pó de carvão e alimentado no sistema de queima de usinas movidas a carvão. É ainda possível substituir totalmente o carvão por biomassa, mantendo o mesmo sistema de combustão.

Produzindo produtos químicos de forma sustentável

As substâncias voláteis produzidas no processo de torrefação são valiosas. Eles podem ser processados ​​para obter produtos químicos que servem como matéria-prima para uma ampla gama de produtos da indústria. Até agora, esses produtos químicos de plataforma foram obtidos a partir de petróleo bruto ou gás natural; agora, a torrefação oferece uma maneira sustentável de produzi-los. "No caso de muitos materiais de biomassa, os produtos químicos da plataforma geram tanto lucro que financiam todo o processo de torrefação, "diz o Dr. Antoine Dalibard, gerente de grupo na Fraunhofer IGB.

Secagem a vapor a mais de 200 graus

Mas o que exatamente acontece durante o processo de tratamento térmico? "A torrefação em si não é uma técnica nova, "explica Bruno Scherer, engenheiro de projetos na Fraunhofer IGB. “No projeto SteamBio, usamos a tecnologia de secagem a vapor que foi desenvolvida no IGB e que adaptamos para que esse processo funcione em temperaturas entre 200 e 250 graus Celsius. "O que há de especial na técnica é que a umidade contida na biomassa e nos produtos vaporosos de a torrefação fica sistematicamente retida na câmara de processo e se torna o meio de processo. ”Em outras palavras, trabalhamos com vapor superaquecido, "diz Scherer.

As altas temperaturas secam a biomassa e fazem com que compostos orgânicos com baixo ponto de ebulição se tornem voláteis. Enquanto a celulose e a lignina permanecem no estado sólido, as substâncias voláteis passam para a fase gasosa. Os pesquisadores usam condensadores especiais para capturar essas substâncias gasosas e resfriá-las seletivamente, assim, recuperando-os como líquidos.

Uma instalação piloto foi construída, instalado e operado no parceiro de projeto Heckmann Metall- und Maschinenbau GmbH, onde funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana. Madeira de faia é usada como biomassa. A instalação foi transferida para a Espanha em janeiro de 2018 para continuar a operação. Aqui, parceiros do projeto torrefy pine, madeira de carvalho e faia, bem como podas de vinhas e resíduos da produção de azeite. Pesquisadores da Fraunhofer IGB estarão na feira comercial ACHEMA 2018 em Frankfurt am Main para mostrar um modelo de instalação piloto, bem como amostras secas e torrificadas; encontrá-los no estande conjunto da Fraunhofer no Hall 9.2, Booth D66.