A produção de biochar envolve várias configurações de reactores, cada uma com as suas próprias vantagens e limitações. A escolha do reator depende de vários fatores, incluindo as qualidades desejadas do produto e a eficiência da produção.
Qual configuração de reator é preferida na produção de biochar? (4 factores-chave a considerar)
1. Reactores de Pirólise de Leito Fixo
Para a produção simples de biochar, os reatores de pirólise de leito fixo são comumente usados. Estes incluem fornos de poço, fornos de monte, fornos de tijolos, fornos de metal transportáveis, fornos de carvão do tipo Missouri e fornos contínuos de múltiplas lareiras.
Estes reactores funcionam sem fornecimento de ar, o que reduz as emissões de CO₂ e a perda de energia da matéria-prima. Isto resulta em produtos ricos em energia como o biochar e o biogás.
A energia necessária para manter as temperaturas nestes reactores pode ser fornecida pela queima dos produtos gasosos da reação.
Cerca de 25-35% dos rendimentos destes reactores são biochar.
2. Pirólise lenta para biochar de alta qualidade
Para produzir biochars de alta qualidade adequados para uso agrícola, a pirólise lenta é muitas vezes a melhor opção. Este processo envolve o aquecimento da biomassa num ambiente com oxigénio limitado ou sem oxigénio à pressão atmosférica.
As taxas de aquecimento típicas variam entre 1 e 30 °C por minuto. O calor do processo é normalmente fornecido por uma fonte externa, como a combustão de gases produzidos ou a combustão parcial da matéria-prima de biomassa.
Os rendimentos de biochar da pirólise lenta são normalmente até 30% numa base de peso de matéria-prima seca. O rendimento e as propriedades do biochar dependem de factores como a matéria-prima de biomassa, a taxa de aquecimento, a temperatura de pirólise e o tempo de residência do vapor.
A temperatura de tratamento mais elevada (HTT) no reator de pirólise tem a maior influência nas caraterísticas do produto final.
3. Tratamento por lotes de matéria-prima de biomassa
Outro método envolve o tratamento por lotes da matéria-prima de biomassa, em que o calor necessário para a pirólise é gerado pela queima de parte da biomassa com admissão de ar. Este método é normalmente utilizado em fornos de carvão vegetal e proporciona uma pirólise lenta.
É principalmente útil para a produção de carvão vegetal, embora o alcatrão também possa ser obtido como subproduto.
4. Produção industrial utilizando gases de combustão inertes
Para a produção à escala industrial, a matéria-prima é aquecida por gases de combustão inertes na ausência total de oxigénio. Este método permite processos contínuos com elevadas capacidades, atingindo eficiências superiores a 30% em peso.
A pirólise é iniciada pela queima de fuelóleo, mas uma vez libertados os gases combustíveis da biomassa, estes são queimados em vez do fuelóleo. Este processo contínuo permite um controlo rigoroso das emissões.
5. Combustor de leito fluidizado (FBC) utilizando material sólido inerte
O terceiro método utiliza material sólido inerte, como a areia num Combustor de Leito Fluidizado (FBC), como portador de energia para aquecer a biomassa durante a pirólise. Este método é adequado para o aquecimento rápido da biomassa, particularmente quando os rendimentos de produtos gasosos ou líquidos são o principal objetivo.
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