(1º) Descrever o princípio de funcionamento, os materiais processados eseus critérios de uso e reuso (se for o caso); (2º) Identificar as operações unitárias e reações químicas em cada etapa do processamento, comentando sobre suas variáveis e parâmetros operacionais de controle; (3º) Explicar o funcionamento dos principais equipamentos utilizados; (4º) Elaborar a malha dos processos/fluxogramas ou esquemas explicativos; (5º) Descrever os avanços tecnológicos da área da pesquisa. CARVÃO MINERAL Carvão é uma rocha sedimentar combustível oriunda de matéria orgânica, considerado uma commodity de máxima importância atendendo um mercado internacional na ordem de 4,7 bilhões de t/ano e continua crescendo. Os processos que convertem a matéria orgânica em combustíveis (ação de microorganismos, pressão, temperatura e tempo), através de distintos e consecutivos estágios, são chamados de carbonificação. Os estágios de formação do carvão são os seguintes: vegetação, turfa, linhito (baixo grau de carbonificação), carvão e antracito (alto grau de carbonificação). Os carvões são divididos segundo a norma ASTM-D388 em quatro classes: linhítico, sub-betuminoso, betuminoso e antracítico. A siderurgia brasileira a coque utiliza há anos uma classificação baseada apenas na matéria volátil (MV) e que teve sua origem na má aplicação da norma ASTM-D388. Nela os carvões são classificados (em base seca) em alto voláteis (MV>31%), médio voláteis (24%<MV<31%) e baixo voláteis (MV<20%). O carvão mineral purificado vai para um destilador. que são posteriormente destiladas em fracionadores produzindo dezenas de substâncias. nafta e diesel) através de processos de gaseificação. A mineradora ao purificar o carvão mineral pode produzir como resíduos estes minerais associados a Pirita dando a indústria carborquímica opção de produzir ácido sulfúrico. Ele é aquecido a temperaturas elevadas na ausência de oxigênio. aromáticos) e combustíveis (exemplos: gasolina.2 CARBOQUÍMICA Consiste no uso do carvão como produtor de insumos químicos (exemplos: amônia. e o alcatrão. pirita associada a outros minérios. que é condensado. tanto do processamento industrial do carvão mineral. metanol. FeS2). Neste processo é produzido o coque (carvão que fica no fundo do destilador). A indústria carboquímica pode utilizar-se dos vários produtos e subprodutos provenientes tanto da mineração e do processamento do carvão mineral. ácido fosfórico. . e outros minérios. adubos minerais sulfatados e fosfatados. separando-se dele várias frações. carbonização ou liquefação. dentre outros. Junto com o minério do carvão pode vir outros minerais como pirita (sulfeto de ferro. 2. no entanto o processo é bastante sofisticado e caro. como riscos de incêndio e exposição humana a agentes cancerígenos. que é encontrado em estado sólido na natureza. Existem diversos processos industriais de gaseificação do carvão.2 – Liquefação do carvão O carvão. em combustível líquido. também. era a principal fonte primária mundial de energia. No entanto. O Brasil ainda não domina essa tecnologia. quando foi suplantado pelo petróleo. mantém-se até hoje como fonte energética nobre.3 – Coqueificação . relegaram o carvão a condição de fonte subsidiária de energia. O processo de liquefação do carvão é bastante recente e visa transformar o carvão. No entanto. pois sua conversão produz o combustível sintético líquido que mais se assemelha ao petróleo de ocorrência natural. 2.1 – Gaseificação do carvão A gaseificação do carvão é praticada desde a primeira metade do século XIX e tem a finalidade de converter o carvão mineral em combustível sintético de aplicação direta na produção de energia. a disponibilidade de grandes jazidas de carvão mineral e o baixo custo do carvão vegetal ainda conferem a esse combustível um papel relevante. Até a Segunda guerra mundial. e o surgimento da energia nuclear. A descoberta dos combustíveis derivados do petróleo. e exposição a altas temperaturas. Nos EUA já existem usinas de liquefação de carvão. o carvão era o combustível mais utilizado no mundo.2. aos problemas do processamento. até 1961. e o Brasil já domina essa tecnologia. Os impactos ambientais e riscos aos operários nas usinas são aqueles relacionados à mineração e transporte do minério e. que permitiu o desenvolvimento dos motores a explosão e abriu maiores perspectivas de velocidade e potência. embora pesquisas já estejam sendo desenvolvidas nesse sentido. elementos voláteis. A . Quanto maior o teor de carbono. É usado como redutor em metalurgia. muito mais compacto que a turfa. 2. A hulha é composta de carbono. de monóxido de carbono. O carvão mineral. é empregado na siderurgia. são rompidos entre o carbono e o hidrogênio. em qualquer de suas fases. de metano e de outros hidrocarbonetos. enquanto que a composição petrográfica define a proporção entre os constituintes reativos e os inertes. recebe o nome de azeviche. formadas de macromoléculas de carbono e hidrogênio e pequenas proporções de oxigênio. maior também é o poder energético. líquidos e gasosos. sendo que a primeira diz que a medida que a temperatura se eleva. A teoria química da pirólise é dividida em etapas. detritos minerais e água.Entre as propriedades do carvão relacionadas à coqueificação estão no rank.4 – Pirólise A carbonização do carvão é um exemplo de conversão química. É empregada tanto como combustível quanto redutor de óxidos de ferro e. a turfa caracteriza-se pela presença abundante de restos ainda conservados de talos e raízes. Quando o carvão mineral sofre pirólise térmica. ao final das decomposições a temperatura chega até 800ºC. graças a suas impurezas. as propriedades aglomerantes. Já o linhito. ou em antigas lagoas atulhadas. por ser fortemente combustível. quando a temperatura chega próxima de 600ºC e as decomposições ocorrentes são essencialmente reações que eliminam os complexos heterocíclicos e conduzem a uma paulatina aromatização. O antracito. converte-se em diversos produtos sólidos. baixo teor de compostos voláteis. de hidrogênio. compõe-se de uma parte orgânica. Encontrada nos baixos e várzeas. rigidez. O rank está relacionado ao amolecimento e viscosidade. restos vegetais parcialmente conservados. nem sempre pode ser aproveitada como combustível. Essa é a parte útil. graças a sua capacidade de ceder oxigênio para a combustão como matéria-prima na carboquímica Quando o linhito se apresenta brilhante e negro. enxofre e nitrogênio. caracteriza-se pelo alto teor de carbono fixo. última variedade de carvão surgida no processo de encarbonização. Por isso. A natureza e a quantidade de cada produto dependem da temperatura usada na pirólise e da espécie do carvão. como redutor. os “laços alifáticos entre os carbonos são os primeiros a romperem-se”. e nesse caso serve para aumentar a composição de matéria orgânica dos solos. Em seguida. a turfa. a massa molecular média dos produtos voláteis intermediários diminui constantemente fenômeno marcado pela saída de água. na fabricação de eletrodos e de grafita artificial. Uma de suas principais vantagens consiste em proporcionar chama pura. na síntese de milhares de substâncias de uso industrial. cor negra brilhante. sem nenhuma fuligem. a moabilidade e as características das cinzas. e dificuldade com que se queima dada sua pobreza de elementos inflamáveis. ao abrigo de ar. que em teores muito baixas e altas percentagens de umidade. À medida que a temperatura de carbonização aumenta. insumos e variadas moléculas orgânicas com base na biomassa. são preferíveis o carvão com pequenos teores de cinza e quantidades moderadas de matéria volátil. a participação do carvão. Na destilação do carvão para produção de gás combustível ou coque metalúrgico. o óleo combustível e o diesel . É preferível que apresente também o mínimo de enxofre e poder calorífico elevado. como se esperava. mas também porque a disponibilidade de grandes jazidas de carvão mineral é ainda grande. Para a produção do coque metalúrgico com propriedades mecânicas para uso em altos fornos. não somente porque essas fontes de energia representam grandes investimentos iniciais e provocam sérios impactos nos meio ambiente. obtêm-se também águas amoniacais. Muito embora os derivados de petróleo .como a gasolina. Assim. condições que proporcionam bom rendimento térmico. As proporções desses elementos variam de acordo com o grau de evolução do processo de encarbonização: quanto mais avançado. As usinas de cana-de-açúcar e as indústrias de celulose e papel são exemplos de biorrefinarias que já estão em operação. materiais. de vapor ou de coque. o querosene. das quais se extraem a amônia e o alcatrão. contêm os silicatos que constituem a cinza. resultante da calcinação do carvão mineral. sobretudo para as máquinas móveis.cerca de vinte por cento no final do século XX. Para combustão em caldeira. que é um carvão amorfo. e de largo emprego na siderurgia. ainda é significativa sua participação no total do consumo energético dos países desenvolvidos . o carvão mineral apresenta diversos tipos. A entrada em operação de centenas de usinas hidrelétricas e termonucleares não conseguiu diminuir drasticamente. 3 TECNOLOGIA Biorrefinaria é uma instalação industrial ou conjunto de instalações onde se produzem combustíveis.outra parte mineral. No Brasil. Seu emprego para fins industriais obedece a uma classificação que toma como base a produção de matéria volátil e a natureza do resíduo. o carvão mineral precisa apresentar propriedades aglomerantes ainda maiores e teores mais baixos de enxofre e cinza. poderemos ter biorrefinarias à base de carvão vegetal com o aproveitamento total da carboquímica . há carvões que se destinam à produção de gás. mais alto o teor de carbono na parte orgânica e menor o teor de oxigênio.e a energia termonuclear tenham deslocado o carvão mineral como fonte de energia. Em virtude dessa estrutura complexa e variável. já que o calor por ele gerado vai ser utilizado diretamente ou transformado em outras formas de energia. energia. Da carbonização ou pirólise de biomassa florestal resulta o carvão vegetal com rendimentos mássicos da ordem de 25%.vegetal. Energeticamente isso não é pouco. antes. o que se precisa são investimentos para aplicar as tecnologias já desenvolvidas e assim viabilizar todo o setor de carvão vegetal e de ferro-gusa e aço-verde. Devido a questões técnicas não é possível substituir o coque por biorredutor em altofornos de grande porte como os da CSN. Na verdade. segundo o Instituto Aço Brasil) é produzido com biorredutor. CST entre outras. Embora o Brasil historicamente use o carvão mineral (carvão vapor) para gerar energia elétrica. o que não é insignificante. investimentos e estímulo para continuar produzindo o melhor aço. A lenha e o carvão vegetal sempre participaram da Matriz Energética Brasileira. hoje. a cerca de 10% do consumo de energia primária. exemplo singular no mundo movido a outro carvão. O biorredutor para minério de ferro é apenas uma das aplicações possíveis para a biomassa siderúrgica brasileira. também conhecido como alcatrão vegetal. Cerca de 11% do aço brasileiro (cerca de 4 milhões de toneladas em 2011. O coque de carvão mineral é usado como redutor para o minério de ferro desde os anos de 1950 com a entrada em produção da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). o carvão mineral. energético importante. No Brasil são produzidos anualmente cerca de 10 milhões de toneladas de carvão vegetal para uso principalmente em siderurgia. Outras aplicações como aditivos alimentares. uma das melhores formas de fixar carbono e de gerar empregos e renda. A solução dessa equação requer tecnologia e investimento. porém altamente poluidor. A floresta energética é grande captadora de CO2 e o uso da mesma para produzir carvão vegetal é largamente praticado no Brasil. O país tem tecnologias desenvolvidas para isso e já existem várias empresas usando o bioóleo para gerar energia. correspondendo. Isso é possível e desejável. matéria-prima para sínteses orgânicas e fonte de matérias-primas para a química fina. piche isento de enxofre entre outros produtos também são comerciais. A cadeia produtiva do carvão vegetal biorredutor precisa de atenção. usava apenas o carvão vegetal. Recuperando-se adequadamente os voláteis dos processos de pirólise da biomassa florestal obter-se-á o bio-óleo. mas deve ser melhorado com a recuperação e uso de grande parte dos 75% perdidos no processo. a mais poluidora de todas as fontes de energia. . felizmente não é um combustível tão importante como em países desenvolvidos. Tais medidas significam quebra de paradigma e mudanças em uma cadeia produtiva milenar que é esquecida e negligenciada em pleno século XXI. passando pela indústria do biorredutor com carboquímica vegetal anexa a siderurgia com cogeração e a criação de um mercado certificado para o aço verde. associados e cooperativados com densidade de capital. A geração elétrica com gás de aciaria a carvão vegetal já é uma realidade em várias unidades. Os investimentos devem ser aplicados no scale-up de tecnologias inovadoras e em plantas demonstrativas em parceria com os produtores de ferro-gusa independentes e as siderúrgicas integradas. O desenvolvimento da carboquímica vegetal com investimentos fortes e duradouros ao longo do tempo dará ao país um modelo inovador de biorrefinaria genuinamente brasileira. Esse fundo deverá promover toda a cadeia produtiva desde a fase florestal.O caminho para a sustentabilidade do carvão vegetal como biorredutor é a criação de um fundo financiador da grande transformação tecnológica demandada pelo setor com a produção de florestas capazes de alimentar a indústria com carvão vegetal adequado e mitigar a emissão de gases de efeito estufa. além da geração com alcatrão vegetal. Essas ações levadas de forma conjunta deverão também promover a criação de conglomerados produtores. tecnologia e mercado. 4 – IMAGENS E FLUXOGRAMAS . verdadeiramente sustentável e mitigador das emissões. Um fundo de desenvolvimento que capte recursos no mercado de carvão mineral siderúrgico importado e reverta para o desenvolvimento de tecnologias limpas baseado na siderurgia com o biorredutor. . 5 REFERÊNCIAS Disponível:http://www.br/professores/iarasantos/PQ/PROCESSOS%20QU %C3%8DMICOS%20_literaturas/texto%201-%20industria.pdfAcesso em: 18/03/2015 Disponível:http://www.pdfAcesso em: 18/03/2015 Disponível:http://www..ufrgs.embrapa.br/publicacao/CTs/CT2008-094-00.cnptia.pdfhttp://www. 1Acesso em: 18/03/2015 Disponível:http://www.lume.edu.agencia.pdfAcesso em: 18/03/2015 Disponível:http://www.br/Repositorio/carvaovegetal3_000g7d up2ob02wx5ok0wtedt3oik6pqb..gov.br/publicacao/CTs/CT200809400.cet em.portalsatc.pdf?.com/site/adm/arquivos/15491/cf0484af4065cffbcf65 9541523ecac5.br/bitstream/handle/10183/15450/000579513.pdfAcesso em: 18/03/2015 .cetem.ifba.gov. pdfAcesso em: 18/03/2015 .br/digital/bitstream/item/85866/1/A-siderurgiacom-biorredutor-e-a-carboquimica-vegetal-Dilcio-2013.cnptia.embrapa.Disponível:http://ainfo.