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Conversão de biomassa para produtos de alto valor

Cientista do NRRI avalia biochar para desenvolvimento de aplicativos

Os líderes da equipe de pesquisa do NRRI discutem a conversão de biomassa para produtos de alto valor

Por milênios, a humanidade tem encontrado maneiras de converter recursos naturais em produtos valorizados pela sociedade para o crescimento das economias. À medida que os valores e as demandas da sociedade mudam, a inovação entra em cena para criar novos produtos responsáveis ​​e os materiais e processos para satisfazê-los.

A biomassa é um recurso renovável e abundante em todo o mundo quando gerenciado de maneira adequada. No sentido mais básico, é o material orgânico derivado de animais e plantas. Inclui resíduos da indústria florestal, lodo de tratamento de águas residuais, resíduos agrícolas, esterco, resíduos alimentares, árvores mortas por besouros e resíduos de construção. A economia do futuro requer meios para usar recursos de biomassa que são subutilizados, vão para o lixo ou são usados ​​de forma ineficiente.

O Instituto de Pesquisa de Recursos Naturais da Universidade de Minnesota (NRRI) é um instituto de pesquisa aplicada criado pela Legislatura de Minnesota para promover usos novos e responsáveis ​​de recursos naturais para oferecer oportunidades econômicas. Hoje, o NRRI está conduzindo pesquisas em caracterização de biomassa e processamento termoquímico para converter esses recursos em produtos de energia, carvão, produtos de carbono avançado e produtos químicos. Etapas de processamento adicionais podem incluir densificação para facilidade de aplicação ou transporte, ou gaseificação para apoiar a produção catalítica de combustíveis líquidos.

A equipe de processamento termoquímico da NRRI colabora com colegas e interessados ​​em ciência de materiais, análise química e desenvolvimento de negócios para orientar projetos para satisfazer os mercados de usuários finais. A capacidade do NRRI de se estender do laboratório à escala de demonstração oferece uma oportunidade única para clientes e partes interessadas reduzirem o risco de conceitos antes de comprometerem o investimento de capital.

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O Laboratório de conversão de biomassa da NRRI abriga ativos para processamento térmico em grande escala piloto e de demonstração. Isso inclui peneiramento, secagem e pirólise via forno rotativo a temperaturas de até 600 ° C. Os recursos de pós-processamento incluem mistura e densificação de acordo com as especificações do produto. Planos de controle de pesquisa detalhados especificam condições de teste e variáveis ​​de processo que são controladas usando instrumentação e sistemas de automação de última geração. Quando esses dados são combinados com as caracterizações físicas e químicas pré e pós-execução, balanços de massa e energia e dados operacionais brutos, os clientes da NRRI recebem informações de apoio para tomar decisões de negócios informadas.

Forno rotativo de 5 zonas aquecido indiretamente da NRRI com varredura de contrafluxo de nitrogênio.

Exemplos de Projetos

Biomassa torrificada como substituto direto do carvão. O NRRI contribuiu para um programa nacional bem-sucedido de teste de pellets de madeira torrificada como substituto do carvão em usinas de geração elétrica de grande escala.

Biomassa torrificada como redutor metalúrgico. O NRRI testou com sucesso a substituição de 50% do carvão betuminoso por biomassa torrificada como um redutor metalúrgico na produção de pepitas de ferro / ferro-gusa com um aumento de 30% na produtividade.

Conversão de biomassa agrícola em produtos carbonizados. O NRRI está colaborando com uma grande empresa agrícola para transformar um produto residual em um material gerador de receita com redução de custos associada.

Conversão de biomassa lenhosa em biochar para aplicação na saúde florestal. O NRRI está colaborando com a indústria regional para desenvolver mercados para resíduos florestais e árvores mortas e moribundas de pequeno diâmetro, convertendo-os em biochar e desenvolvendo as melhores práticas para seu uso na regeneração florestal.

O forno rotativo NRRI é monitorado por um sistema customizado de controle lógico de processo (PLC).

O que vem pela frente

O NRRI continua a desenvolver um programa de pesquisa de conversão de biomassa em antecipação às oportunidades oferecidas pelos produtos de próxima geração. Este esforço consiste em quatro áreas de foco principais.

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Primeiro, a NRRI está expandindo o portfólio de matérias-primas caracterizadas além da madeira. Com esse entendimento, as estratégias de conversão de biomassa podem ser estendidas a subprodutos agrícolas, resíduos de tratamento de águas residuais e resíduos orgânicos municipais.

Em segundo lugar, os esforços continuam a desenvolver produtos de biomassa processados ​​termoquimicamente, como o biochar de diversas matérias-primas lenhosas. Conhecimento adicional sobre as relações entre a matéria-prima e a estrutura / função do produto final, permite materiais personalizados para uma variedade de aplicações.

Terceiro, a NRRI continua a desenvolver e demonstrar uma tecnologia única de organosolv para expandir o portfólio de processos. Essa tecnologia converte matérias-primas lenhosas e agrícolas em etanol celulósico e materiais exclusivos à base de lignina com aplicações que variam de ligantes metalúrgicos a precursores de polímeros.

Finalmente, facilitar a adoção da tecnologia de digestão anaeróbia para gerar gás natural para gasodutos é uma oportunidade importante para nossa região. Isso é particularmente promissor para matérias-primas de biomassa úmida, como lodo de instalações de tratamento de água, resíduos alimentares e resíduos animais.

O NRRI e seus colaboradores estão trabalhando para acelerar o desenvolvimento e a adoção responsável de tecnologias e produtos de conversão de biomassa. A entrega de um portfólio robusto pode ser uma ferramenta para enfrentar os desafios globais, incluindo mudanças climáticas, água potável e nutrição, ao mesmo tempo que apoia a inovação contínua e a entrega de novas oportunidades econômicas.

Para mais informações, contate: June Breneman, Gerente de Assuntos Externos, [email protected]

Observação: este é um perfil comercial

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