5°CONGRESSO INTERNACIONAL DE DESENVOLVIMENTO …€¦ · SUSTENT`VEL DA INDÚSTRIA DE BASE...
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5° CONGRESSO INTERNACIONAL DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO SUSTENTÁVEL DA INDÚSTRIA DE BASE FLORESTAL E DE GERAÇÃO DE ENERGIA
São Paulo, 22 e 23 de junho de 2010
id32200078 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com
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Perspectivas da Biorefinaria
na Indústria de Celulose e
Papel
Francides Gomes da Silva Júnior - ESALQ/USP
São Paulo, 22 e 23 de junho de 2010
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Biorefinaria � 12.900 referências
Biorefinery � 147.000 referências
BIOREFINARIA?
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Plena utilização de biomassa e outras
matérias primas para produção simultânea
e economicamente otimizada de fibras,
produtos químicos e energia
BIOREFINARIA
Conceituação
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Alguns conceitos
� Bioenergia - fontes de biomassa ou
resíduos com múltiplas aplicações �
incluindo produção de energia
� Biocombustível � qualquer
combustível produzido a partir de
biomassa ou resíduos de origem
biológica � podem ser de primeira ou
segunda geração ou �sintético�
� Biorefinaria - estrutura que integra
equipamentos e processos de
conversão de biomassa visando a
produção de combustíveis, energia e
produtos químicos a partir da
biomassa
Biomass
Sugar platform �Biochemical�
Syngas Platform �Thermochemical�
Fuels, Chemicals, & Materials
Combined Heat & Power
CLEAN GAS
RESIDUES
CONDITIONED
GAS
SUGAR
FEEDSTOCKS
BIOREFINERY CONCEPT
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Estrutura que integra equipamentos e
processos de conversão de biomassa visando
a produção de combustíveis, energia e
produtos químicos a partir da biomassa
BIOREFINARIA
Conceituação
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BIOREFINARIA
BIOFUELS
BIOMATERIALS
HEAT ELECTRICITY
Ash
END-OF-LIFE BIOMATERIALS
BIOMASS
CO2CO2CO2CO2
Recycled
BIOREFINERY
The fully integrated agro-biofuel-biomaterial-biopower cycle for sustainable technologies
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BIOREFINARIA � Uma abordagem para o setores: florestal e celulose & papel
Importância
> Aumentar o portfolio de produtos
� biocombustíveis
> Aumentar receitas e resultados
> Alinhamento com tendências mundiais
� Combustíveis produzidos a partir de fontes renováveis
> Otimização do uso de recursos naturais
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Biorefinaria
Size reduction
Pretreatment
Enzymatic
or Acid
hydrolysis
Monomeric mixed-
sugar
Fermentation
by bacteria,
yeast or
filamentous
fungi
Distillation and
molecular sieves
or Separation
technologies
ETHANOL
A Facility that use biomass � from agriculture to forestry
to waste as inputs to produce chemicals, fuel and power
using complex processing methods:
an approach similar to a petroleum refinery
Biomass
residue (lignin)
Co-products
Bur
n
Energy / Heat
Soil recycling
Ash free solid
fuel
Chemical Industry
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BIOREFINARIA?
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The future pulp mill � a wood biorefinery?EUA e Europa
� Elevados custos de produção e tendência de
aumento
� Necessidade de novas fontes de receitas
� Infra-estrutura disponível
� Aspectos sociais envolvidos
Contextualização
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The future pulp mill � a wood biorefinery?Brasil e Hemisfério Sul
� Baixos custo de produção
� Elevada produtividade florestal
� Polpa de mercado com elevada qualidade
� Aumento do consumo mundial de polpa de fibra curta
� Disponibilidade de recursos para investimento
� Novo ciclo de expansão em andamento
Contexto atual
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Information assessment & market signals
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MADEIRA: Fonte de matéria-prima componentes
Celulose (40-50%)
Hemicelluloses (25-35%)
Lignin (20-30%)
Extractives (~3)
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Layout of a Wood Biorefinery
Chips
Bark & forest residues
HemicellulosesExtractives LigninGlucose
Pulp mill
Spent liquor
Cellulose
Pulp Paper
� Fatty acids� Pharmaceuticals� Antioxidants� Bioactive chemicals
� Fibre additives� Barriers� Hydrogels� Food additive
� Phenols� Carbon fibre � Binders� Soil improvement
SOLID FUEL
� Ethanol
� Particles
� Films
� Fibres
� Sponges
Solid fuel from bark and forest residues
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Fábrica de celulose e papel hojeWood fibre products are under
Market Pulp � principal produto
Pulp Mills Conversion User
Reuse
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Solution � Pulp, Energy & Chemicals?
Conversion User
Reuse
Energy
Chemicals
WOOD/ FIBRE
Pulp Mills
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Setor de Celulose e Papel
Market Pulp � principal produto
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Setor de Celulose e Papel
Casca
e
Resíduos de madeira
Matéria prima para
outros produtos
Market Pulp � principal produto - OPORTUNIDADES
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Setor de Celulose e Papel
Market Pulp � principal produto
Licor negro
� lignina
� carboidratos
� �metanol celulósico�
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Licor negro
Fábrica de celulose
Principais produtos
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Black Liquor, the Paper
Industry�s Profitable Cocktail
LICOR NEGRO
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520.000 t lignina
350.000 t ácidos hidrocarboxílicos
11.0000 t metanol
190.000 t casca
Fábrica de celulose1.000.000odt/ano
By products
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Carboidratos e lignina no licor negro
Black Liquor
Hardwood
Softwood
Xylan
[g/l]
12
3
Tot. neutral
sugars [g/l]
16
7
Sugar acids
[g/l]
-
~ 20*
Lignin
[g/l]
~ 60
~ 60
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PRECIPITAÇÃO DA LIGNINA
Weak black
liquorTo recovery
boiler
Black liquor
(30 - 40 % DS)
Cooking chemicals, low MW organic substances
Lignin-fuel
Washing Dewatering
Precipitation
CO2
Evaporation
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LIGNINA KRAFT RECUPERADA
60-70 % sólidos
0.1 - 0.5 % cinzas
0.05 � 0.4 % Na
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Pellets de lignina
Density: 700 kg/m3
Moisture: about 30 %
Heat value(wet): 19 MJ/kg
Heat value(dry): 26 MJ/kg
Ash: 0,1 - 0,2 %
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A remoção parcial da lignina pode proporcionar�
� Maior produção de polpa � caldeira de recuperação
no �gargalo�
� Maior eficiência energética
� Combustível promissor
� Interessante matéria-prima para indústria química
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METANOL CELULÓSICO
� Matéria-prima preferida para síntese de biodiesel
� �disponibilidade� de 624.000m3/ano
� Receita potencial adicional de R$518mi
Realidade brasileira
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Biorefineria- desafios
� Separação e utilização da lignina
� Separação e utilização de hemiceluloses
� Utilização de casca e extrativos
� Gaseificação do licor negro
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BIOREFINARIA � Uma abordagem para as indústrias florestais, celulose e papel
Wood Chips
Ethanol
methanol
extraction
hemicelluloses
carbohydrates
Fermentation
Destilation
Pulping
Pulp
paper
black liquor
SAF�s
energetics
Biodiesel
soy
castor bean
sunflower
cotton
oleaginous
crops
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144 Mt resíduos de indústrias florestais
65 Mt resíduos da colheita
60 Mt desbastes
52 Mt lenha
47 Mt sobras de madeira urbana
368 milhões de toneladas de biomassa florestal
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To better understand some of the opportunities � we can´t afford not to have� the 5 Cs
� Concentration of efforts: focus and scale
� Continuity: 50 years of investments � the Brazil case
� Complementarity: bioenergy sources and expertise �
need for an interdisciplinary approach
� Commitment: to make a change
� Coordination
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Strategic alternatives for Pulp Companies - Brazil
� The value chain is in place � from forests to industry to retail
� Link between Pulp&Paper and Ethanol&Sugar industries
� Ligno-cellulosic based industries
� sinergy
� The cheapest fiber available in the World
� Existing mills and future projects � opportunity costs and value
added products
� Intelligence work � competitors and technology foresight
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OBRIGADOProf. Francides Gomes da Silva Jr.