Curso Clonar - Aula 4

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Biorrefinaria e Produtos da Biomassa
por
Fernando José Borges Gomes
fjbgomes.fg@gmail.com
Aula 4: Processos de desconstrução da 
biomassa (continuação)
mailto:fjbgomes.fg@gmail.com
Processos com SolventesProcessos Ácidos
✓Sulfito
✓AVAP
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❖ Características do Processo:
✓Reagentes: soluções de bissulfito de sódio, magnésio 
ou cálcio;
✓Denominado sulfito (pH 1,5- 2,5) em razão do pH ácido
do licor de cozimento;
✓Permite reaproveitamento da lignina para bioprodutos
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Processo Ácido - Sulfito
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Cavacos + licor de 
cozimento
Processo Ácido - Sulfito
Polpa 
papel/solúvel
Lavadores de polpa contra 
corrente removem 
utilizando licor fresco 
removem reagentes 
químicos , carboidratos 
degradados e lignina da 
polpa
Licor negro 
fraco 
Evaporadores
Licor negro 
concentrado 
Queima na caldeira para 
geração de energia e 
reaproveitamento de 
inorgânicos 
Ou neutralizado para 
extração de lignina e 
produção de bioprodutos 
(lignosulfonatos)
Digestor
Biorrefinaria Borregaard
Cellulose Lignin Vanillin Ethanol
Construction materials Concrete additives Food Car care
Cosmetics Animal feed Perfumes Paint/ varnish
Food Dyestuff Pharmaceuticals Pharmaceutical industry
Tablets Batteries Bio Fuel
Textiles Briquetting
Filters Mining
Paint / varnish
❖Características do Processo:
✓AVAP: American Value Added Pulping
✓Reagentes: etanol + SO2
✓A ausência de sódio elimina as operações de caustificação e 
calcinação tornando mais simples o processo de 
recueperação
✓Rendimentos: 
✓136 L de etanol/ t biomassa
✓0,4 ton. de polpa/ t biomassa
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Processo Ácido - AVAP
Processo Ácido - AVAP
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Cavacos + SO2 + 
etanol
Destilação do Licor: SO2 e Etanol
Açucares 
precipitados
Adição de etanolAcidificação
Reator: Alta 
temperatura e 
pressão
Polpa 
Celulósica
Licor Licor 
Lignina Precipitada
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Reator AVAP para 
quebra de 
carboidratos em 
monômeros 
Licor 
Processos com Solventes
Processos Alcalinos
✓AFEX
✓APMP
✓Soda
✓Kraft
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❖Características do Processo:
✓Biomassa aquecida (~1000C) com solução de 
amônia concentrada;
✓Liberação de pressão rápida no final do 
tratamento;
✓ 99% de amônia pode ser recuperada e 
reutilizada.
Processo Alcalino - AFEX
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Cavacos + NH3
Polpação 
ou 
produção de 
etanol 
celulósico 
Processo Alcalino - AFEX
Reator 
Pressurizado e 
a ~100oC 
Biomassa 
pré-tratada
Licor de 
cozimento
Evaporação 
e destilação 
da amônia 
Resíduos queimados 
na caldeira de 
biomassa
APMP
❖ Alkaline Peroxide Mechanical Pulping;
❖ Características do Processo:
✓ Condições: hidróxido de sódio (6-7%) e peróxido de hidrogênio
(5-6%)
✓ Estágios de tratamento com solução aquosa com reagentes
(60-90 min.) a 90°C, razão 4:1;
Ramezani et al. (2011); Kazi (2018)
APMP
❖ Características do Processo:
✓ Processo APMP combina estágios de polpação e
branqueamento direto nos cavacos;
✓ Originou variações do processo (Scott Process, entre outros);
✓ Aplicado a palhas e bagaços;
✓ Utilizada como reação de pré-tratamento;
✓ Alto consumo de energia.
• Localização: Planta piloto (Springfield, EUA -1989); AS Estonian Cell
(Kunda, Estônia); Dezhou Taiding (Shandong, China); Maragheh Paper
Industries Company (MPIC) (Irã).
Ramezani et al. (2011); Kazi (2018)
Processo Kraft
-Processo kraft (NaOH 
e Na2S)
-Polpa marrom
-Porém branqueável
-Auto suficiente em 
energia
Licor negro
http://heatusa.com/blog/wp-content/uploads/2009/06/black-liquor.jpg
(Cortesia Metso Power)
Caldeira de 
recuperação
Digestor
Patio de 
Madeira
Caldeira
de Força
Apagador
Tratamento 
de aguas e 
resíduos
Licor Verde
Na2CO3, Na2S
Processo Kraft
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Poder calorífico lignina: 6.000-7.000 kcal/kg
❖ OBJETIVOS DA RECUPERAÇÃO QUÍMICA
✓ Recuperar para retornar ao digestor os reagentes 
químicos do processo de polpação Kraft;
✓ Produzir vapor de baixa e média pressão para atender 
ao processo;
✓ Produzir licor de cozimento com composição 
adequada e constante;
✓ Eliminar parte dos efluentes com potencial poluidor
Recuperação Química Kraft
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Consumo de Álcali e Remoção de Lignina 
Cozimento Kraft
Oson, T.
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Antes da polpação 0:30 hs - kraft cooking
1:00 hs - kraft cooking Cozimento completo 1:30 hs
Processos com Solventes
Outros Processos
✓FibraResist
✓Solventes Euteticos
✓HMDA
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FibraResist
❖ Palha de cana-de-açúcar;
❖Características do Processo:
✓ Condições: 50°C, 360min., razão: 14:1;
✓ Processo utiliza biodispersante;
✓ Não há perda de matéria-prima; não há reciclagem;
✓ Localização: Lençóis Paulista (SP).
✓ Escala Industrial (2017);
✓ Expectativa de produção: 72 Mil tons./ano.
SOLVENTES EUTÉTICOS
❖ Líquidos iônicos;
✓ Dissolução parcial a completa (80-150°C), de 8 a 48h;
✓ Potencialidade do processo;
✓ Seletividade dos aníons e cátions;
✓ Recuperação dos solventes.
✓Localização: Ioncell (Finlândia); Lenzing (Áustria).
HMDA
❖ 1,6-hexamethylenediamine;
❖Características do Processo:
✓ Condições: solvente HMDA, acetona e metil-etil-cetona (MEK),
água, 120-150 min.;
✓Dados de rendimento não publicados;
✓Aplicado a palhas; bagaço e folhosas;
✓ Dificuldade para branquear e recuperar reagentes;
✓ Tendência de condensar lignina, e volatilização dos
contaminantes;
✓ Difícil controle dos poluentes.
U.S. Environmental Protection Agency (1974); Rodriguez & Jiménez (2007); Kazi (2018); Kwok et al. (2019)
OUTROS SOLVENTES
PROCESSO SOLVENTE
TEMPERATURA
(°C)
DURAÇÃO
(min.)
FIBRARESIST Biodispersante 50 360
HMDA
HMDA + Acetona 
+ MEK
80 – 200 120 – 150
SOLV. 
EUTÉTICOS
Líquidos iônicos 80 – 150 8 – 48h