A pirólise é um processo em que os materiais de biomassa sofrem decomposição térmica na ausência de oxigénio. Isto resulta na produção de biochar, bio-óleo e vários gases como metano, hidrogénio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Este processo é essencial porque precede tanto a combustão como a gaseificação e ocorre naturalmente nos primeiros dois segundos de aquecimento. A pirólise pode ser dividida em mecanismos primários e secundários, cada um com etapas distintas.
Qual é o mecanismo de pirólise dos materiais de biomassa? (5 passos chave explicados)
1. Decomposição térmica na ausência de oxigénio
A pirólise da biomassa começa com o aquecimento da biomassa num ambiente sem oxigénio. Esta fase inicial é crucial porque evita a combustão e promove a decomposição da biomassa nas suas partes constituintes.
2. Mecanismo primário
Formação de carvão
À medida que a biomassa é aquecida, os anéis de benzeno formam-se e combinam-se num resíduo sólido conhecido como carvão. Este carvão é uma estrutura policíclica aromática e é acompanhado pela libertação de água ou de gás incondensável.
Despolimerização
Este processo envolve a quebra de ligações químicas entre os polímeros da biomassa, levando à libertação de compostos voláteis.
Fragmentação
Ocorre uma maior decomposição da biomassa, dando origem a fragmentos moleculares mais pequenos.
3. Mecanismo secundário
Cracking
Os compostos voláteis instáveis sofrem outras reacções, levando à decomposição de moléculas maiores em moléculas mais pequenas.
Recombinação
Algumas das moléculas mais pequenas podem recombinar-se para formar moléculas mais complexas.
Formação de carvão secundário
A formação de carvão adicional ocorre a partir das reacções secundárias.
4. Formação de produtos
Os produtos da pirólise incluem biochar, bio-óleo e gases. O tipo e a quantidade destes produtos dependem da temperatura, da taxa de aquecimento e do tempo de permanência durante o processo de pirólise. Por exemplo, temperaturas mais baixas (menos de 450°C) e taxas de aquecimento lentas favorecem a produção de biochar, enquanto temperaturas mais altas (mais de 800°C) e taxas de aquecimento rápidas favorecem a produção de gases. Temperaturas intermédias e taxas de aquecimento elevadas conduzem à produção de bio-óleo.
5. Aplicações e variabilidade
A adequação de uma matéria-prima de biomassa para a pirólise depende da sua composição, disponibilidade e custo. Os produtos da pirólise têm várias aplicações, incluindo combustível para aquecimento ou produção de eletricidade, corretivos do solo e matérias-primas químicas. As condições do processo devem ser cuidadosamente controladas para otimizar o rendimento e a qualidade dos produtos desejados.
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