Oportunidades e desafios da siderurgia a carvão vegetal

(1)

Jos

Joséé OtáOtávio Brito –vio Brito – Professor TitularProfessor Titular ESALQ/USP

ESALQ/USP –– Piracicaba, SPPiracicaba, SP jotbrito@esalq.usp.br

jotbrito@esalq.usp.br

Desafios e perspectivas da

produ

ç

ão e comercializa

ç

ão de

carvão vegetal

FORUM NACIONAL SOBRE CARVÃO VEGETAL

(2)

José Otávio Brito – Professor Titular ESALQ/USP – Piracicaba, SP

jobrito@usp.br

Oportunidades e desafios da

siderurgia a carvão vegetal

II FORUM NACIONAL SOBRE CARVÃO VEGETAL

(3)

Incentivos do Governo Processo contínuo de carbonização Qualidade da madeira Avanços tecnológicos Experiência em fornos retangulares Legislação Combustão espontânea Emissões atmosféricas Finos de carvão vegetal Sustentabilidade ambiental

PROGRAMA

(4)

Conversão da mat

(5)

Composi

ç

ão qu

í

mica elementar da madeira

50 44 6 0 10 20 30 40 50 60

Carbono Oxigênio Hidrogênio (%)

(6)

Aquecimento da madeira na produ

Aquecimento da madeira na produçção de carvão vegetalão de carvão vegetal

Dexoginenação Æ Carbonificação Carbono Resíduo sólido Oxigênio Hidrogênio 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 500 600 800 1000

Temperatura (Graus Celsius) (%)

Editado por J. O. Brito

(7)

Compostos qu

í

micos da madeira

Celulose 50% Lignina 25% Hemiceluloses 20% Extrativos 4% Outros 1%

(8)

Temperaturas de termodegrada

ç

ão de

componentes qu

í

micos da madeira

Componente Temperatura (o_C)

Hemiceluloses 200 – 300

Celulose 240 – 350

Lignina 350 ‐ 500

(9)

Perda de massa dos componentes da madeira

(10)

Anatomia e fissura

ç

ão do carvão vegetal

(11)

Conjugando caracter

í

sticas

Teor de carbono

Temperatura

Resistência físico-mecânica

Teor de sólido

(12)

Carvão Vegetal X Coque Mineral Densidade 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

CarvãoVegetal Coque Mineral

(t

/m

3

)

Densidade

(13)

Densidade da madeira e do carvão vegetal

Densidade Æ Resistência Mecânica do CV Aumento do tamanho do alto‐forno

Densidade da M adeira X Densidade do Carvão Vegetal

y = 0,8181x - 0,1046 R2 = 0,9497 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,35 0,48 0,60

Densidade básica da madeira (g/cm3)

Den s id ad e ap are n te d o ca rvã o ve g e ta l ( g /c m 3 )

(14)

A

ç

_ç

ão do calor e processos

_{ão do calor e processos}

(15)

• DEGRADAÇÃO TÉRMICA ou TERMODEGRADAÇÃO Æ Termo genérico, sem especificações

• PIRÓLISE Æ sem O2; não há definições de produtos e de temperatura

• SECAGEM (até 120o _C) _Æ _{madeira original seca Æ insumo estrutural}

• TERMORRETIFICAÇÃO ou RETIFICAÇÃO TÉRMICA (180 ‐ 220o _C)_Æ _madeira modificada Æ insumo estrutural

• TORREFAÇÃO (220 – 300o _C)_Æ _{madeira torrada (“pré‐carvão”) Æ insumo}

energético

• DESTILAÇÃO SECA (300 – 700o _C)_Æ _{produtos sólidos, líquidos e gasosos Æ} insumos químicos e energéticos

• CARBONIZAÇÃO ou CARVOEJAMENTO (300 – 700o _C)_Æ _{sólido (carvão vegetal)}

Æ insumo químico e energético

• GASEFICAÇÃO (700 – 1000o _C)_Æ _{gases Æ insumos químicos e energéticos}

• COMBUSTÃO (> 1000o _C)_Æ _{calor Æ insumo energético}

(16)

Tecnologias de conversão

madeira

(17)

Qual a melhor tecnologia para

produção de carvão vegetal?

Pergunta que não cala! Sempre existiu!

(18)

Navarro de Andrade faz importação de fornos metálicos da França, em 1939

(19)

Década … 60

Caieira e Balão ÆAlvenaria Madeira de reflorestamento

(20)

(21)

(22)

Décadas de 70/80

Transformações nos fornos de alvenaria

Chaminés, Dimensões

Retortas

Tentativa de salto tecnológico!

Pesquisas (Ex: CETEC, MG)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

LAMBIOTTE, LAMBIOTTE, SIFIC, ALDRED, SIFIC, ALDRED, LURGI, IPT, LURGI, IPT, ENGEVIX, ENGEVIX, BIOENERGY, BIOENERGY, ACESITA, ACESITA, CARVONBRAS, CARVONBRAS, PETROBRAS PETROBRAS

(29)

Década 90

(30)

Década atual

Retomada!

(31)

MECANIZA

(32)

MÃO

(33)

LAY OUT E

ORGANIZA

(34)

DESIGN E PORTE

(35)

RESFRIAMENTO

(36)

RECUPERA

(37)

COMBUSTÃO DOS GASES

(38)

MONITORAMENTO DOS GASES

(39)

CONTROLE E AUTOMA

Ç

ÃO

(40)

CML, DPC, HUBNER, CML, DPC, HUBNER, RIMA, BIOWARE, RIMA, BIOWARE, ONDATEC, V&M ONDATEC, V&M (2000 (2000 ÆÆ))

(41)

Usina de Productos Qu

Usina de Productos Quíímicos micos ““El CisneEl Cisne”” –– San Nicolas de los Arroyos San Nicolas de los Arroyos –– Prov

Províícia de Buenos Aires cia de Buenos Aires -- Argentina Argentina -- 19301930

ANTIGO

(42)

Produto Milhões de litros Alcatrão 4,5 Ácido acético 1,3 Metileno 1,0 Desinfetante 1,0 Fomol 0,4 Acetona 0,15 Álcool metílico 0,8 Usina

Usina ““El CisneEl Cisne”” Destila

Destilaçção de 100 mil t de madeira / anoão de 100 mil t de madeira / ano

Produ

Produçção de 22,5 mil t de carvão vegetal / anoão de 22,5 mil t de carvão vegetal / ano

(43)

TOMADA DE DECISÃO !

Poderoso parâmetro

Poderoso parâmetro ÆÆ intera_interaçção rendimento do ão rendimento do processo e o capital necess

processo e o capital necessáário para instalrio para instaláá--lolo

Um novo processo que apresente o

dobro do rendimento que um

tradicional, obviamente, seria

escolhido, caso o investimento de

capital de ambos fosse o mesmo, na

quantidade e na origem!

#

(44)

AN

Á

LISE!

•

• Custo de investimento X Custo de mãoCusto de investimento X Custo de mão--dede--obraobra •

• Investir em processo X Investir em florestasInvestir em processo X Investir em florestas •

• Sofisticar! X Aplicar eficientemente o simples! Sofisticar! X Aplicar eficientemente o simples!

Nem sempre a inova

Nem sempre a inovaçção ão éé o resultado da o resultado da cria

criaçção de algo totalmente novo, mas, com ão de algo totalmente novo, mas, com muita freq

muita freqüüência, ência, éé o resultado da o resultado da combina

combinaçção original de coisas jão original de coisas jáá existentes.existentes. Daniel Barcellos, 2010

(45)

AVAN

Ç

OS TECNOL

Ó

GICOS!

9

9 60% Fornos Rabo Quente

60% Fornos Rabo Quente

9

9 ~ 20% Fornos

~ 20% Fornos

“

Colm

é

ia

”

9

9 ~ 10% Fornos Retangulares

~ 10% Fornos Retangulares

9

9 Outros

Outros

Fernando Carazza (2009)

Capacita

Capacitaçção e Capitalizaão e Capitalizaççãoão

Questão social !!!

(46)

NOVAS

MAT

É

RIAS

-

PRIMAS

•

• casca, serragem, rescasca, serragem, resííduos agrduos agríícolas, capim colas, capim •

• ppóó fino para fino para ventaneiras de altoventaneiras de alto--fornosfornos •

• NÃO COMPARAR COM FLORESTAS!!! NÃO COMPARAR COM FLORESTAS!!!

http://oglobo.globo.com/fotos/2008/08/20/20_MHG_salve_capim.jpg

(47)

•

• novos sistemas visam a captura de gases novos sistemas visam a captura de gases •

• usos: usos:

-- energia para o processoenergia para o processo

-- produtos quprodutos quíímicos micos ÆÆ mercado, _mercado,refino_refino

-- agricultura agricultura ÆÆ registro; pol_{registro; pol}í_ítica_tica

-- gerageraçção de eletricidade***ão de eletricidade*** •

• atendimento atendimento àà demanda ambiental:demanda ambiental:

-- custoscustos

-- crcrééditos de carbono ditos de carbono

EMISSÕES

(48)

Origem da matéria-prima do carvão vegetal no Brasil 2006 -49% 51% Extrativismo Silvicultura IBGE, 2007 Editado por J. O. Brito

EMISSÕES DEVIDO A ESTOQUE NÃO REPOSTO DE MADEIRA

(49)

EMISSÕES TOTAIS EMISSÕES TOTAIS

3,6 % DA MATRIZ ENERG

3,6 % DA MATRIZ ENERGÉÉTICA NACIONALTICA NACIONAL

MDIC, 2010 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Ano MtCO ₂e

Emissão de CO2 com uso de lenha de desmatamento Emissão de CH4 na carbonização

(50)

QUESTÕES AMBIENTAIS !!! QUESTÕES AMBIENTAIS !!!

turfa; lignito; carvão mineral; gás natural;

petróleo; xisto

CO

₂

!

Energia

Bioenerg

(51)

POL

Í

TICAS OFICIAIS

•

• Forte sinalizaForte sinalizaçção do Governo Federal para induzir ão do Governo Federal para induzir mudan

mudançças no setor sideras no setor siderúúrgico a carvão vegetal:rgico a carvão vegetal:

-- ReduReduçção do desmatamentoão do desmatamento

-- ReduReduçção emissões de GEE da carbonizaão emissões de GEE da carbonizaçção ão •

• CriaCriaçção da Norma de Boas Prão da Norma de Boas Prááticas de Produticas de Produçção ão de Carvão Vegetal para Siderurgia

de Carvão Vegetal para Siderurgia ÆÆ ABNTABNT

(52)

VOCA

Ç

ÃO

SIDERURGIA A CARVÃO VEGETAL NO BRASIL SIDERURGIA A CARVÃO VEGETAL NO BRASIL

(53)

MUDAN

Ç

AS CONCEITUAIS !!!

•

• CARVOEIROCARVOEIRO •

• CARVÃO VEGETALCARVÃO VEGETAL •

• CARVOARIA CARVOARIA •

• GUSEIROGUSEIRO •

• FERROFERRO--GUSAGUSA

•

• CARBONIZADORCARBONIZADOR •

• BIOREDUTOR BIOREDUTOR •

• CENTRAL DE CARBONIZACENTRAL DE CARBONIZAÇÇÃO ÃO •

• PRODUTOR DE BIOREDUTORPRODUTOR DE BIOREDUTOR •

(54)

Centro de Estudos em Siderurgia a Carvão Vegetal

?

Desenvolvimento tecnol

Desenvolvimento tecnolóógico em redugico em reduçção ão sider

(55)

ESTADO DE MINAS GERAIS

Empresas de m

Empresas de méédio e grande portedio e grande porte

Novas tecnologias, melhorias gerenciais e estrat

Novas tecnologias, melhorias gerenciais e estratéégicasgicas Importante representa

Importante representaçção polão polííticotico--institucional institucional -- AMSAMS Grandes reflorestamentos espec

Grandes reflorestamentos especííficosficos Evolu

Evoluçções na ões na áárea social e ambientalrea social e ambiental

(56)

REFLEXOS EM OUTRAS REGIÕES DO PA

REFLEXOS EM OUTRAS REGIÕES DO PAÍÍSS

Para, Maranhão, Tocantins, Mato Grosso do Sul

Para, Maranhão, Tocantins, Mato Grosso do Sul Siderurgia

Siderurgia

(57)

REFLEXOS EM OUTRAS REGIÕES DO PA

REFLEXOS EM OUTRAS REGIÕES DO PAÍÍSS

Reporter Brasil, 2006; Monteiro, M. A. , 2006

ABRACAVE

Æ

SBCV

ASSOCIAÇÕES PRODUTORES CARVÃO VEGETAL COOPERATIVAS PRODUTORES CARVÃO VEGETAL SINDICATOS TRABALHADORES CARVÃO VEGETAL

(58)

Na cadeia produtiva do carvão vegetal, ainda

existem incertezas e questões mal resolvidas,

que dão margem

que dão margem àà hesitahesitaçção ou mesmo ão ou mesmo perplexidade, face

perplexidade, face ààs dificuldades de explics dificuldades de explicáá- -las e solucion

las e solucionáá--las. las. ÉÉ uma excelente uma excelente oportunidade de trabalho, para quem aprecia