Novo Bio-char Pyroco Ajuda a Reduzir a Poluição

RMIT University engineers have created an affordable biosolids-derived activated bio-char called PYROCO. The new bio-char could help the industrial sector reduce pollution and improve bio-oil quality. Additionally, it opens the door for further innovation in the sustainable catalytic pyrolysis sector. Here’s what you need to know.

O que são bio-óleos e como são produzidos?

Os bio-óleos são um campo em expansão dentro do mercado de renováveis. A tecnologia existe há muitas décadas. No entanto, os avanços recentes tornaram a produção de bio-óleos mais sustentável e mais barata uma possibilidade.
Os bio-óleos são produzidos a partir de resíduos orgânicos, que geralmente são ricos em oxigênio. Notavelmente, um processo termoquímico chamado pirólise é comumente usado para criar bio-óleos. Ele ajuda a decompor compostos complexos como ácidos, álcoois e cetonas.

Entendendo a Pirólise na Produção de Biocombustíveis

A pirólise requer que a biomassa seja aquecida a mais de 500 graus enquanto o oxigênio é removido do material. Essa ação ajuda a decompor polímeros rapidamente. Notavelmente, a pirólise difere da combustão, pois elimina o oxigênio da equação.

A História da Pirólise: Do Carvão ao Biochar

É interessante notar que a pirólise é um processo que a humanidade tem usado por séculos. Culturas antigas a utilizavam para criar carvão e café torrado. Alguns registros remontam aos antigos egípcios que usavam a pirólise em seu processo de embalsamamento de múmias.

Desafios da Pirólise: Emissões, Consumo de Energia e Segurança

Existem várias questões que os sistemas de pirólise atuais precisam enfrentar para alcançar operações mais sustentáveis. Primeiro, as emissões de gases são nocivas ao meio ambiente. Elas pouco ajudam a prevenir um tipo de poluição, apenas criando outro problema.
Além disso, há altas exigências de energia. Iniciar um fogo que pode quebrar polímeros requer tempo e energia. Também existem riscos inerentes associados a manter o fogo e o oxigênio separados. Em alguns casos, a exposição súbita ao oxigênio pode resultar em combustão acidental do material orgânico.

O que é Biochar? Benefícios, Composição e Usos

O biochar é o subproduto da pirólise da biomassa. Sua composição química é bastante simples, consistindo principalmente de carbono e cinzas, o que lhe confere características únicas. Primeiro, por ser feito de materiais orgânicos, ele deve ser enterrado no solo em vez de ser queimado. Notavelmente, algumas das principais fontes de biochar incluem esterco, caroços de frutas, galhos, resíduos florestais, restos de alimentos e muito mais.
O biochar traz muitos benefícios para o setor agrícola. É visto por muitos como um forte complemento aos fertilizantes. Quando enterrado, o biochar oferece alta retenção de nutrientes e água. Além disso, melhora a fertilidade do solo por mais tempo do que os fertilizantes tradicionais isoladamente.

PYROCO: Um Catalisador de Biochar Revolucionário da RMIT

O estudo “Role of carbon-catalyst on upgrading the pyrolysis vapors of spent Eucalyptus nicholii biomass: Towards sustainable phenolics production“,¹ publicado em Renewable Energy, desafia a suposição de que o bio-char é melhor usado para fins agrícolas. Ele introduz uma forma inovadora de utilizar o bio-char como catalisador que, quando usado com vapor de parafina, reduz a energia necessária para conduzir o processo de pirólise.

O engenheiro demonstra como seu bio-char pode direcionar tanto funcionalidades fenólicas quanto hidrocarbonetos. Especificamente, o estudo utiliza biomassa do salgueiro de hortelã (Eucalyptus nicholii). Esta planta nativa australiana produz muita matéria-prima, o que a torna uma solução ideal para os experimentos.

Como parte deste estudo, os engenheiros analisaram detalhadamente o impacto do bio-char ativado derivado de biossólidos na pirólise da biomassa de Eucalyptus nicholii usada e sua composição de bio-óleo.

Transformando Resíduos Orgânicos em Bio-óleo Renovável

Como primeira etapa do experimento, a matéria-prima do salgueiro de hortelã foi coletada em uma das fazendas locais do pesquisador. Notavelmente, a matéria-prima foi mantida fresca antes de ser enviada diretamente ao processo de destilação a vapor. Essa etapa criou um resíduo sólido que foi então enviado ao forno.

O resíduo foi aquecido a 105 °C durante a noite. Essa etapa elimina qualquer umidade remanescente do material. Em seguida, a equipe filtrou o material para um tamanho de partícula de 100–300 μm. Esse material final foi então testado contra alternativas comercialmente disponíveis.

Os engenheiros observaram que a composição mudou para uma mistura de fenóis (69,7 %) e hidrocarbonetos (13,7 %). Esses dados sugerem que o novo processo melhorou significativamente a seletividade de fenóis e hidrocarbonetos no bio-óleo.

Dessa forma, a pesquisa ajuda a comunidade a entender melhor como a seletividade aprimorada para fenóis e hidrocarbonetos potencializa o efeito dos catalisadores de carbono nas propriedades do bio-óleo e na energia de ativação.

Como a RMIT Testou o Catalisador de Biochar PYROCO

Os engenheiros realizaram vários testes para garantir que seu estudo fosse preciso.  A equipe começou criando pirólise catalítica em um reator tubular de quartzo de 27 mm por 680 mm e um forno Carbolite. Um filtro cerâmico com porosidade 3 (16–40 μm) foi usado como placa distribuidora de gás. Esta foi posicionada a apenas 320 mm acima da base do reator antes da aplicação de calor.

O reator demonstrou alguns resultados interessantes. Primeiro, os engenheiros observaram que podiam reduzir a poluição química durante a pirólise usando sua estratégia avançada. Essa abordagem elimina produtos químicos de alta emissão e os substitui por biochar de baixa emissão.

Além disso, a equipe mostrou que os catalisadores de carbono desempenham um papel vital no rendimento do bio-óleo. Parte dessa eficácia se deve a como o novo biochar ajuda a facilitar as reações de desoxigenação e descarboxilação necessárias.

Como o PYROCO Reduz Emissões e Melhora a Qualidade do Bio-óleo

Existem muitos benefícios que o estudo de Pirólise traz ao mercado. A principal vantagem é que ele oferece uma alternativa verde valiosa ao status quo. Esse processo pode ser usado para ajudar a remover produtos químicos indesejados e outros poluentes de diversos locais.
Já, a equipe afirma que a tecnologia pode potencialmente destruir 99,99 % dos PFAs em biossólidos. Isso tornaria os aterros muito mais seguros. Além disso, ao converter esse material em biochar livre de PFAs, abre-se caminho para vários cenários de uso que se alinham com as metas globais de emissões líquidas zero de carbono dos governos.

Aplicações Reais para o PYROCO e Planos de Comercialização

Existem várias aplicações reais para essa tecnologia. Primeiro, ela oferece uma maneira sustentável de reduzir as emissões de dióxido de carbono substituindo produtos de alta emissão. Aqui estão outras aplicações reais que podem ter um impacto positivo na economia.

Industrial

O bio-char aprimorado pode se tornar um componente crítico da cadeia de suprimentos sustentável para bio-óleos. Já, esses materiais são essenciais na produção de produtos químicos como resinas, lubrificantes e aditivos. Este estudo pode ajudar a reduzir custos e melhorar a produtividade no setor industrial.

Este mercado utiliza o biochar como um catalisador valioso em processos industriais mais complexos. Como tal, reduzir o custo e melhorar a qualidade do biochar pode resultar em retornos maiores.

Os engenheiros declararam que sua pesquisa está pronta para produção. Eles estão atualmente buscando maneiras de levar a tecnologia a uma escala comercialmente viável. Além disso, ao analisar mais detalhadamente as finanças do mercado, pode-se ver que o bio-char tem previsão de alcançar um potencial de mercado global de US$ 3,3 bilhões até o próximo ano. Todos esses fatores apontam para uma rápida implementação dessa tecnologia nos próximos meses e anos.

Quem Desenvolveu o PYROCO? Conheça a Equipe de Pesquisa

A RMIT University liderou o estudo Pyroco. Ela trabalhou em estreita colaboração com engenheiros da South East Water, Intelligent Water Networks e do Indian Institute of Petroleum. Especificamente, o relatório lista Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar e Kalpit Shah como os principais colaboradores.
Impressionantemente, o estudo Pyroco recebeu financiamento de uma bolsa de US$ 3 milhões do Governo Australiano. Especificamente, o financiamento será destinado a uma planta de filtragem de água que utilizará o sistema para converter esgoto tratado (biossólidos) em um produto rico em carbono chamado biochar.

Destaque de Ações: Uma Empresa Química para Observar

O setor de biocombustíveis está em ascensão, com mais fabricantes buscando criar alternativas sustentáveis para sistemas industriais críticos em uso hoje. Essas empresas utilizam processos antigos como a pirólise, combinados com tecnologia de ponta, para criar alternativas mais limpas e eficazes. Aqui está uma empresa que continua sendo um espírito pioneiro no mercado.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) entrou no mercado em 1892. Este fornecedor de produtos químicos dos EUA cresceu e se tornou uma opção de ação respeitável. A empresa opera em 3 mercados sob as marcas Chlor Alkali Products e Vinyls, e Winchester. Esta última é a que você provavelmente já ouviu falar devido à sua longa história no setor de armas.

Os segmentos Chlor Alkali Products e Vinyls oferecem uma variedade de produtos, incluindo percloroetileno, ácido clorídrico, monômeros de cloreto de vinila, cloreto de metila, cloreto de metileno, clorofórmio, tetracloreto de carbono e hidrogênio. A empresa possui uma grande base de clientes com compradores nos Estados Unidos, Europa, Ásia-Pacífico, América Latina e Canadá.

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Pyroco – Tornar a Pirólise Mais Acessível Pode Melhorar a Vida de Milhões

Quando você aprofunda como a pirólise é prevalente em uma variedade de tarefas industriais, pode ver como esse desenvolvimento pode ajudar a reduzir custos e melhorar a sustentabilidade de forma significativa. Como tal, essa equipe de engenheiros merece elogios por sua engenhosidade e determinação. Agora, a equipe busca ampliar seu processo para causar um impacto real.
Saiba mais sobre outras tecnologias de energia aqui.

Estudos Referenciados:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Papel do catalisador de carbono na melhoria dos vapores de pirólise da biomassa de Eucalyptus nicholii usada: Rumo à produção sustentável de fenóis. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}