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FIOCRUZIII Forum Ciencia e Sociedade de Brasilia
O homen no Cerrado:EnergieBrasilia
20 de novembro de 2006
Dr Patrick Rousset
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O carvão vegetal (CV), um produto do passado?
• Sem o fogo, a humanidade não teria conhecido seu destino atual.• Sem o carvão, o Homem não seria saído do Idade da Pedra → fusão do metal ate o século XV.• O uso de carvão vegetal como redutor do minério de ferro no Brasil data de 1591 em fundições artesanais para produzir ferramentas de uso agrícola na colônia.
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O carvão vegetal (CV), um produto do passado?
• Ate década 50 : Xiloquímica:acide acética, etanol, metanol, acetona.• Final do século XIX : combustíveis fósseis• Década 70 : crise do petróleo• Ao contrário do que aconteceu nos países industrializados, no Brasil, o uso industrial do carvão vegetal continua sendo largamente praticado.
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Atualmente : renovabilidade e ambiental
CO2 + H2OPhotosynthèse
ENERGIE
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Números
• Consumo na França : residencial60 000 toneladas/ ano
• Consumo na Europa 300 000 t/ ano• Dakar : 200 000 t/an• Abidjan : 300 000 t/an
• Consumo no Brasil 10.000.000 t/ano(800.000 t/ano = residencial)
O Brasil é o maior produtor mundial
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Problemas no Brasil
Desmatamento das florestas nativas
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Problemas no Brasil
Trabalhjo das crianças
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Soluciones
• Desenvolver novas tecnologias limpas• Melhorar as tecnologias artesanais• Usar florestas replantadas, resíduas florestas e agrícolas• Informar os risques de saúde• Valorizar esse trabalho com o apoio dos grandes consumidores : industria siderúrgica
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O carvão vegetal : uma definição
O carvão vegetal é uma substância de cor negra produzido a partir da lenha pelo processo de carbonização ou pirólise
Bois Charbon
Carbono : 60 %Hidrogene: 6%Oxigene : 44 %
Carbono > 80 %+ alcatrão+ água+cinzas
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I - Combustão parcial: generalidades
a pirólise converti a madeira em três frações função do processo
1000 Kg madeira300 Kg Carvão
500 Kg Liquido
200 Kg Gás não condensável
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Tecnologias
A Pirólise lenta : 3 princípios em função do modo de aquecimento :
1.Combustão Parcial : cerca de 90% da produção mundial de carvão
2.Aquecimento Externo : tipo mufla
3.Contato dos gases quentes da pirólise:processamento geralmente contínuo
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I - Combustão parcial
• Processo mais antigo• Maioria dos processos artesanais e semi-industriais• Vários tipos de fornos classificados em função das
características de fabricação :
» Valas (pouca evolução)» Medas (pouca evolução)» Fornos de alvenaria» Fornos metálicos
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As tecnologias artesanais: Forno de vala
Princípio : Buraco no chão enchido com madeira e coberto com terra (clássica) ou tampa metálica (melhorada).
Características:• Tecnologia barata, adaptável a uma produção temporária.
Diâmetro > 50 cm, limitada pelo volume da vala• Duração importante, condução difícil, rendimento aleatório,
uso durante a temporada seca
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As tecnologias artesanais : Forno de vala
Ignição em cimaCobertura metálicaParede de pedras
Espaço para a circulação
do ar
Madeira
Carga
Esquema longitudinal de uma vala melhorada
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As tecnologias artesanais : Forno de vala
Vala melhorada em Madagascar (fonte Cirad)
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As tecnologias artesanais : a meda
Princípio : um monte de madeira montado em volta de um mastro central com uma cobertura de folhagem e de terra
Características:• muito usada nos países em desenvolvimento = vários
tipo de medas• Tecnologia barata, adaptável a uma produção
temporária. Diâmetro > 50 cm• Duração importante, condução difícil, rendimento
aleatório, sem chuva
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As tecnologias artesanais : a meda
TerraCobertura folhagem
Lenha seca
mastro
igniçãochaminé
TerraCobertura folhagem
Ar
Esquema de meda vertical tradicional
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As tecnologias artesanais : a meda
Montagem e combustão da meda
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As tecnologias artesanais : a meda
A meda vertical melhorada ou “Casamançaise”:
• Base circular• Presença de uma chaminé com cilindros metálicos(200l)• Tiragem invertida• Recuperação do alcatrão• Volume : 12 até 100 st• Duração : uma semana (3d. Carbonização, 4d.
resfriamento)
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As tecnologias artesanais : a meda
Ignição, fechado depois 20 min
Terra o aranha
Abertura para entrada do ar
Fundo Fumaças
Chaminé
Alcatrão depois da condensação
Cilindros metálicos
Esquema transversal de uma meda melhorada
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As tecnologias artesanais : a meda
Construção de uma meda melhorada (fonte Cirad)
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As tecnologias artesanais : a meda
A meda horizontal:
• Base retangular• Presença de uma chaminé com cilindros metálicos(200l)• Recuperação do alcatrão impossível• Volume : 20 até 100 m3
• Duração : 1 até 3 semanas (3-9d carbonização, 5-12d resfriamento)
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As tecnologias artesanais : a meda
Esquema de uma meda horizontal
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As tecnologias artesanais : a meda
Meda horizontal em construção na áfrica (fonte Cirad)
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As tecnologias artesanais : tijolo
Forno Rabo Quente:• Material: Tijolos cerâmicos de tamanho 20 * 10 * 8cm• 1 porta, 1 chaminé, aberturas na copa• Diâmetro: 3m; Altura das paredes até a copa : 1,6 m; Altura da flecha da copa : 0,8m• Tiragem direto• Rendimento 0,8m3de carvão/m3 de madeira• Carvão de boa qualidade – uso na siderurgia
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As tecnologias artesanais : tijolo
Rabo Quente próximo de uma cerraria no Brasil (fonte cirad)
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As tecnologias industriais
CAF (Grupo Arcelor), MG (fonte Cirad)
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As tecnologias industriais
Carregamento: CAF (Grupo Arcelor), MG (fonte Cirad)
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As tecnologias industriais
Carregamento: CAF (Grupo Arcelor), MG (fonte Cirad)
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As tecnologias industriais
Mannesman, MG (fonte Cirad)
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As tecnologias artesanais : Fornos metálicos
• Desenvolvidos na França entre as duas guerras mundiais• fabricação simples, fácil e local• Móvel = detenção pequena = 5 ate 12 m3
• Ciclo mais curto que outras tecnologias• Condução fácil• Rendimento : 20 – 28 % bs• Duas tiragem possíveis• Madeira de diâmetro < 30 cm• Vida útil depende do acero usado
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As tecnologias artesanais : Fornos metálicos
• Tiragem invertida• Vol. : 4 – 12 m3
• Duração: 10-15h, 20-24h• Resfriamento: 12-24h• Rendt. : 27% bs
Forno de tipo Magnein (fonte Cirad)
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As tecnologias artesanais : Fornos metálicos
Forno telescópico circular tipo Bonnechaux (fonte Cirad)
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As tecnologias industriais : Fornos metálicos
Ate hoje
Do passado
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Carbonização CML
Incinerador central
Despoluição + bateria com 12 fornos / 2 módulos de produção (fonte Cirad)
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Carbonização CML
Matéria prima
Carregamento
ignição
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Carbonização CML
Forno
Combustão dos gases Núcleo do incinerador
Coletor central Coletor gás de Pirólise do forno
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Carbonização CML
Carvão quente
Descarregamento e resfriamento
Corredor central entre duas linhas de fornos
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Carbonização CML
Projeto de P&D do Cirad: Monitoramento da carbonização
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Roteiro
I Combustão parcial• Generalidades• As tecnologias artesanais• As tecnologias industriais
II Aquecimento externo• As tecnologias industrias
III Contato dos gases quente• As tecnologias industriais
IV P&D
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II - Aquecimento externo
• Processo recente• Processos industriais• Tecnologia geralmente cara• Carbonização “contínua” ou alternativa• Produção ate 6000t/ano
• VMR Carbofrance (França)• Rousseau (França)• CARBOLISI (Itália)• ACC (França)
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VMR processo: Carbo France
• O VMR processo é constituído de duas retortas (R1 & R2) e uma câmara central para a combustão
• O primeiro cilindro é carregado com madeira antes de se colocar na retorta R1. cada cilindro tem aproximativamente 4,5M3.
• O R1 é aquecido com combustível, seja gás ou diesel. Depois que a Pirólise éiniciada, os gases são coletados e queimados na câmara para produzir calor para o segundo cilindro.
• A injeção de gás ou diesel, é suspensa. • Ao final, R1 é tirado para fora para
resfriamento e um outro cilindro com madeira nova é reinstalado.
• VMR e um processo alternativo• O tempo total da carbonização: 8-12
horas
1 Modulo VMR
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VMR processo: Carbo France
Conector das fumaças da Pirólise
Câmara de combustão central
Monitoramento
das temperaturas
Ventilador
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VMR processo: Carbo France
Abertura
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Roteiro
I Combustão parcial• Generalidades• As tecnologias artesanais• As tecnologias industriais
II Aquecimento externo• As tecnologias industriais
III Contato dos gases quente• As tecnologias industriais
IV P&D
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Forno Elevatório (França): empresa Sidergie
Suporte
Madeira Madeira Madeira MadeiraCaldeira
Tampa
Tanque 7M3
Gás de Pirólise
Esquema de tecnologia Sidenergie
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Forno Elevatório (França): empresa Sidergie
Tampa
descarregamento
caldeira
Tanque
Forno em carbonização
Foto do Forno Elevatório (fonte Cirad)
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Forno Elevatório (França): empresa Sidergie
Forno 1 Forno 2
Tampa
Tanque
Tanques em resfriamento
Incinerador
Zona de resfriamento Zona de trabalho (fonte Cirad)
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Processo Lambiotte : CSIR
Foto de tipo Lambiotte CSIR Bélgica, (fonte Quirino W, Ibama)
• Empresa Bordet Maitre feu
• 2 fornos
• Localização: França
• Produção : 5500 t/ ano
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Processo Lambiotte: SIFIC
Secador (fonte :Cirad)
Bordet Maitre feu
Estocagem antes da secagem
vagonetes
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Roteiro
I Combustão parcial• Generalidades• As tecnologias artesanais• As tecnologias industriais
II Aquecimento externo• As tecnologias industriais
III Contato dos gases quente• As tecnologias industriais
IV P&D
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IV: P&D:Pirólise sob pressão
Numazawa 2000, Cirad (França)
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IV: P&D:Pirólise sob pressão
Conjunto de Aquecimento ReatorMesa Suporte
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IV: P&D:Pirólise sob pressão
Conjunto de Aquecimento Reator Eletroválvula
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OBRIGADO PELA ATENÇÃO
FIOCRUZIII Forum Ciencia e Sociedade de
BrasiliaO homen no Cerrado:Energie
Brasilia20 de novembro de 2006