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Como fazer óleo a 200 graus C? Revelando o processo de duas etapas de uma patente dos EUA de 1939!
Com a demanda atual por energia renovável, como converter efetivamente biomassa em combustível utilizável se tornou um tópico de pesquisa importante. A liquefação hidrotérmica (HTL) é um processo de pirólise que pode converter biomassa úmida em produtos semelhantes ao petróleo bruto, o que é particularmente importante em tempos de crise energética. Em 1939, a Patente dos EUA 2.177.557 descreveu um processo de duas etapas que pode ser a chave para transformar biomassa em óleo.
Este processo demonstra como a água e a alta pressão podem acelerar a eficiência da conversão de matéria orgânica, fornecendo uma possível solução para um futuro de energia limpa.
Conceitos básicos da liquefação hidrotérmica
A liquefação hidrotérmica é um processo de pirólise realizado em alta pressão e temperatura moderada para converter biomassa em petróleo bruto de alta densidade energética por meio de conversão termoquímica. Seu princípio de funcionamento é usar o estado supercrítico ou subcrítico da água para promover a conversão da biomassa. O óleo produzido contém um poder calorífico de até 33,8-36,9 megajoules por quilograma, e tem baixa viscosidade e alta solubilidade, podendo ser usado como um transporte O combustível pode ser ainda melhorado para diesel, gasolina e outros combustíveis.
O processo de duas etapas em 1939
Em 1939, com o advento de uma patente nos EUA, o conceito básico de liquefação hidrotérmica começou a tomar forma. O processo descrito na patente envolve duas etapas principais: a primeira etapa consiste em aquecer uma mistura de água, cavacos de madeira e hidróxido de cálcio a uma temperatura que varia de 220 a 360 graus Celsius e a uma pressão superior à pressão de vapor de água saturada. O principal objetivo desse processo é produzir "óleo e álcool". O segundo estágio envolve "destilação seca" para produzir vários "óleos e cetonas", mas as condições específicas de temperatura e pressão não foram divulgadas.
Esse processo de dois estágios lançou as bases para a futura tecnologia de liquefação hidrotérmica e despertou interesse em pesquisas subsequentes durante o embargo do petróleo da década de 1970.
História da liquefação hidrotérmica
A ideia de produzir óleo a partir de biomassa usando água quente e catalisadores alcalinos existe desde a década de 1920. Com a crise do petróleo na década de 1970, muitas instituições de pesquisa começaram a explorar essa área. O Alberta Energy Research Centre e outras instituições como a Shell Oil também demonstraram forte interesse técnico.
O processo de reação química
Durante o processo de liquefação hidrotérmica, moléculas de longa cadeia de carbono passam por reações de craqueamento térmico e removem elementos de oxigênio por meio de reações de desidratação e descarboxilação, formando, por fim, bio-óleo com uma alta proporção de hidrogênio para carbono. Tais reações químicas dependem não apenas da temperatura e da pressão, mas também da composição das matérias-primas, do tempo de reação e do uso de catalisadores.
Impacto ambiental e retorno energético
Os biocombustíveis produzidos por liquefação hidrotérmica são neutros em carbono, o que significa que não contribuem com emissões significativas de carbono para o meio ambiente quando queimados. Isso é muito menor do que as emissões de carbono dos combustíveis fósseis tradicionais. Além disso, o processo não produz subprodutos prejudiciais, o que o torna uma opção de energia relativamente limpa.
Conclusão e Desafios Futuros
O desenvolvimento da tecnologia de liquefação hidrotérmica representa um caminho sustentável para a produção de energia e pode ter um impacto profundo na configuração energética futura. No entanto, saber se ele pode ser comercializado em larga escala é um grande desafio para a ciência, tecnologia, economia e política. A tecnologia atual será capaz de atender às nossas necessidades energéticas futuras?
