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Os processos de conversão térmica de biomassa são influenciados por diversos fenômenos físicos e químicos, sendo considerável o número de fatores que interferem no desenvolvimento dos mesmos. Os processos de pirólise acontecem através de reações químicas complexas, os quais dependem qualitativa e quantitativamente das condições reacionais e das características próprias da biomassa (Vieira et al., 2011).

As variáveis que estão relacionadas com as condições de operação do processo de pirólise são: taxa de aquecimento, temperatura máxima na qual se desenvolve a reação, tempo de residência das fases sólida e gasosa e pressão no reator (Gómez, 2002).

Segundo Sánchez et al., (2009) as variáveis empregadas na pirólise de lodo de esgoto, tais como temperatura final, taxa de aquecimento e tipo de atmosfera, têm grande influência no rendimento e composição das frações sólida, gasosa, líquida orgânica e aquosa obtidas no processo. O aumento da temperatura do reator pirolítico pode direcionar a obtenção de maiores

Marcelo Mendes Pedroza 51 rendimentos das frações oleosa e gasosa bem como um baixo conteúdo da fração sólida. A redução no rendimento da fração sólida com o aumento da temperatura deve ser atribuída a um aumento da volatilização dos hidrocarbonetos sólidos no carvão, bem como ao efeito de gaseificação dos resíduos de carbono.

O aumento de produtos gasosos está associado às reações secundárias de craqueamento dos vapores em altas temperaturas. No entanto, a decomposição secundária da fração sólida em altas temperaturas também pode contribuir para a formação de produtos gasosos não condensáveis, devido às reações heterogêneas entre os componentes do sólido e gasosos, como H2O (Pedroza et al., 2010).

O tempo de residência dos vapores no reator de pirólise também influencia na obtenção dos tipos de produtos obtidos no processo. Longos tempos de residência dos vapores podem favorecer a fração sólida, com conseqüente diminuição das frações líquidas e gasosa (Sánchez et

al., 2009).

De acordo com Gómez (2002), o rendimento de produtos voláteis se incrementa na medida em que a taxa de aquecimento aumenta. Nestas condições e para altas temperaturas, os produtos líquidos de pirólise dentro da zona de reação, podem sofrer craqueamento, incrementando-se a quantidade de gás. O rendimento de carvão é máximo quando a taxa de aquecimento e a temperatura são baixas, embora os tempos de residência sejam elevados. A forma de aquecimento está relacionada com a configuração do reator utilizado para a pirólise de determinado material. Em cada reator se alcançam condições específicas de transferência de calor, seja por radiação térmica, convecção ou condução, dependendo das faixas de temperatura na qual se desenvolve normalmente a pirólise. Em reatores onde existe um contacto direto entre o sólido a ser pirolisado e o meio de aquecimento, as condições são mais favoráveis para garantir taxas de aquecimento maiores no sólido, entretanto, no caso onde o aquecimento é indireto devem ser estabelecidas condições favoráveis relacionadas com o tamanho de partícula a ser pirolisada, visando-se favorecer uma transferência de calor efetiva. A taxa de aquecimento é função direta do tamanho das partículas a serem pirolisadas. Na medida que o tamanho das partículas aumenta, existe maior resistência à condução térmica, e por conseguinte, uma

Marcelo Mendes Pedroza 52 diminuição da taxa de aquecimento dentro das partículas, o qual influi no rendimento dos produtos da pirólise.

Por outro lado, à medida que a pressão diminui, também diminui o tempo de residência dos produtos voláteis. O incremento do rendimento de produtos líquidos é favorecido a temperaturas moderadas e baixas pressões (Vieira et al., 2009).

Quando a pirólise é feita a vácuo, os produtos voláteis de decomposição e a água são removidos rapidamente, situação esta que favorece o incremento do rendimento dos líquidos, à custa de uma diminuição do rendimento de carvão (Inguanzo et al., 2002).

A pirólise de lodos realizada em atmosfera de vapor de água pode proporcionar a obtenção de um maior rendimento do óleo, este constituído de substâncias parafínicas (Sánchez et

al., 2009).

O teor de umidade e o tamanho da partícula são as principais variáveis associadas com as características do sólido e que têm grande influência na dinâmica do processo de pirólise (Gómez, 2002).

O teor de umidade dos materiais apresenta um importante papel no desenvolvimento da pirólise. Isto pode ser confirmado pelo fato de que a pirólise é menos drástica quando o processo se realiza com matéria seca. Nesse caso, os produtos da pirólise apresentam componentes levemente decompostos, especialmente compostos oxigenados. De acordo Shie et al., (2003), o teor de água tem um impacto importante sobre o consumo de energia para a secagem da biomassa. Segundo Sánchez et al., (2009), a quantidade de água obtida depois da pirólise, é geralmente, superior ao teor de umidade da biomassa, o que indica que há formação desse líquido durante o processo.

O tamanho das partículas influi diretamente no desenvolvimento dos fenômenos que ocorrem durante a pirólise de biomassa. O regime de aquecimento do sólido depende do método de aquecimento no reator e do tamanho das partículas a serem pirolisadas. Geralmente, o

Marcelo Mendes Pedroza 53 incremento do tamanho de partícula desfavorece a transferência de calor na matriz do sólido, sendo que o regime de aquecimento dentro da partícula será menos intenso, trazendo consigo a variação dos rendimentos dos produtos da pirólise. Para um tamanho determinado de partícula, o tipo do reator determina o mecanismo de transferência de calor. Na faixa de temperatura na qual ocorre a pirólise (350 – 1000 oC), governam os mecanismos de condução e convecção sobre a radiação, de maneira que, para alcançar a máxima transferência de calor entre o foco quente e a biomassa no reator, e conseguir uma dada distribuição de produtos, a biomassa deve ter um tamanho de partícula adequado (Goméz, 2002). Segundo Gómez (2002), as reações de pirólise têm caráter endotérmico nos primeiros estágios da reação, porém, a partir de determinado momento o processo é exotérmico, provocando um aquecimento mais rápido do sólido.