O óleo de pirólise, particularmente de pirólise rápida, é uma mistura complexa composta principalmente por hidrocarbonetos oxigenados e água, com componentes adicionais incluindo carvão sólido e vários gases. O teor de água no óleo de pirólise varia normalmente entre 20 e 30 por cento em peso (wt-%), dependendo do processo de produção. O óleo pode ser considerado uma microemulsão, onde uma solução aquosa de produtos de decomposição de holocelulose forma a fase contínua, estabilizando uma fase descontínua de macromoléculas de lignina pirolítica através de mecanismos como a ligação de hidrogénio.
Detalhes da composição:
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Hidrocarbonetos oxigenados: Os constituintes primários do óleo de pirólise são hidrocarbonetos oxigenados derivados da decomposição de componentes da biomassa, como a hemicelulose, a celulose e a lenhina. Estes compostos incluem uma variedade de moléculas orgânicas que são vapores condensáveis formados durante o rápido aquecimento da biomassa a cerca de 500°C na ausência de oxigénio.
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Água: O teor de água no óleo de pirólise provém tanto da humidade original da biomassa como da água produzida durante as reacções de pirólise. Esta água é essencial para a formação da estrutura de microemulsão do óleo, ajudando na estabilização dos componentes do óleo.
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Carvão Sólido: O carvão, um subproduto da pirólise, contém carbono, oxigénio, hidrogénio e azoto. A sua presença no óleo de pirólise depende das condições de pirólise e pode variar de 10 a 20 wt-%. O carvão é formado devido à decomposição incompleta da biomassa durante o processo de pirólise.
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Gases: A pirólise rápida também produz vários gases, incluindo metano, hidrogénio, monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrocarbonetos leves. Estes gases constituem tipicamente 15-35% dos produtos da pirólise e podem ser usados como combustível para sustentar o processo de pirólise.
Características do óleo de pirólise:
- Aspeto Físico: O óleo de pirólise bruto é castanho escuro e assemelha-se muito à composição elementar da biomassa da qual foi derivado.
- Propriedades Químicas: O óleo tem um pH baixo, baixo valor de aquecimento, baixa volatilidade, alta viscosidade e alto teor de oxigénio. Estas propriedades podem ser melhoradas através da pirólise catalítica.
- Distribuição do produto: Na pirólise rápida, a distribuição típica do produto é de aproximadamente 75 wt.% de bio-óleo, 12 wt.% de carvão e 13 wt.% de gases.
Considerações sobre o processo:
- Taxa de aquecimento e resfriamento: A pirólise rápida implica um rápido aquecimento das partículas de biomassa e uma rápida extinção dos vapores de pirólise para condensar eficazmente o bio-óleo. Este processo é crucial para maximizar o rendimento do bio-óleo.
- Utilização do catalisador: A utilização de catalisadores durante a pirólise pode melhorar a qualidade do bio-óleo, melhorando as suas propriedades e reduzindo a formação de subprodutos indesejáveis como o coque, que pode desativar o catalisador.
Em resumo, o óleo de pirólise rápida é uma microemulsão aquosa complexa, rica em hidrocarbonetos oxigenados, com um teor significativo de água e componentes menores de carvão e gases. A sua produção é optimizada através de processos de aquecimento rápido e de arrefecimento, e a sua qualidade pode ser melhorada com a utilização de catalisadores.
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