a verdadeira fábrica de carvão ecológico

A fábrica de carvão ecológico do futuro: Como será? [Com Vídeo]

Palavras chaves: carbonização, como é produzido carvão vegetal, forno de carvão, fábrica de carvão, carvão ecológico

Escrito: por Daniel Camara Barcellos email: daniel.barcellos@live.com

Índice sobre o artigo

  1. Conceito de uma fábrica de carvão ecológico
  2. Classificação de fornos de carvão ecológico
  3. Fábrica de carvão ecológico tipo forno retangular
  4. A primeira fábrica ecológica comercial – Fazenda Guaxupé
  5. A segunda fábrica ecológica comercial – Recicarbon
  6. Fábrica de carvão ecológico tipo Forno Container.
  7. Fábrica de carvão ecológico tipo Isomóvel
  8. Fábrica de carvão ecológico tipo retorta contínua
  9. Fábrica de carvão ecológico tipo DPC
  10. Fábrica de carvão ecológico tipo microondas
  11. Outros tipos de fábrica de carvão ecológico
  12. Técnica de alta velocidade de carbonização da Fórmula da Carvoaria Perfeita

O conceito de uma fábrica de carvão ecológico do futuro

Conceito de uma fábrica de carvão ecológico

Este artigo tem o objetivo de apresentar o estado da arte em tecnologias de carbonização que permite produzir carvão ecológico  na almejada fábrica de carvão ecológico do futuro.

A fábrica de carvão ecológico do futuro será completamente diferente do que estamos acostumados a ver.

Mas como será produzido o carvão ecológico na fábrica de carvão do futuro?

Neste artigo você aprenderá que o conceito de produção de carvão ecológico é o mesmo para qualquer tecnologia.

O conceito da fábrica de carvão ecológico  é carbonizar e controlar em 100% a poluição dos fornos reduzindo todos os hidrocarbonetos a basicamente dióxido de carbono e vapor de água

No entanto a lógica produtiva e as formas como as engrenagens operacionais se encaixam são completamente diferentes pelas diversas abordagens aqui apresentadas.

Você irá perceber claramente padrões e lógicas distintas e poderá por si só enxergar o futuro e o caminho de uma nova era de produção de carvão ecológico no Brasil..

Iremos discutir as principais tecnologias de carbonização existentes no Brasil que devem tomar forma e ganhar escala no mercado.

Iremos apresentar também alguns conceitos internacionais que podem entrar no mercado e ocupar o seu espaço.

E o mais IMPORTANTE iremos a apresentar a consagrada técnica ALTA VELOCIDADE de carbonização da Fórmula da Carvoaria Perfeita como fechamento deste artigo.

A fábrica de carvão vegetal do futuro  é apenas um elo de uma grande cadeia produtiva

elo da cadeia produtiva do carvão

Importante destacar que a fábrica de carvão ecológico do futuro é apenas um elo de uma macro cadeia produtiva, a cadeia produtiva do carvão vegetal.

Para que você alcance o sucesso em um negócio de carvão vegetal, você precisa  conhecer bem as opções de fábrica de carvão ecológico e entender como cada fábrica  funciona.

A primeira condição determinante é como a sua madeira chega na fábrica de carvão

Quais são as características destas madeira? Espécie, densidade, umidade, diâmetro, comprimento, etc.

Cada fábrica de carvão ecológico exige características específicas ótimas e limitantes para operar ou não.

Uma fábrica de carvão vegetal pode nem mesmo funcionar ou funcionar tão mal que o próprio equipamento pode vir a deteriorar em tempo recorde em função da especificidade da matéria-prima (madeira).

Entender como funciona uma fábrica de carvão ecológico do futuro funciona e conhecer todos os recursos disponíveis é fundamental para o sucesso dos novos empreendimentos que irão surgir em carvão vegetal.

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Classificação de uma fábrica de carvão ecológico

classificação dos fornos de carvão

No artigo épico sobre pequenas escalas de carbonização nos estudamos algumas classificações interessantes.

Dentre estas classificações sobre produção de carvão nós destacamos as seguintes

  • O forno de carvão pode ter fonte de aquecimento externa ou interna.
  • O forno de carvão pode ser móvel (portátil ) ou fixo.
  • O forno de carvão pode ser contínuo ou de batelada.
  • O forno de carvão pode ter “base construtiva” em alvenaria ou em metais.
  • O fornos de carvão pode ter sistema de exaustão de gases natural ou forçada.

Direcionamentos da fábrica de carvão ecológico do futuro

Direcionamentos da fábrica de carvão ecológico do futuro

Destacamos que o forno de carvão de alvenaria domina o mercado nacional.

Os fornos de alvenaria estão presentes de norte a sul e são usados largamente em todo território brasileiro.

Mas será a fábrica de carvão ecológico do futuro parecido com o que vemos hoje?

Esta é uma pergunta difícil de responder, dezenas de empresários e especialistas acreditam que “sim”, outras dezenas dizem que “não”.

Uma grande parte de empresários (incluindo grandes players do mercado) já investiram e tentaram alternativas diferentes, mas ainda ninguém acertou na viabilidade técnico-econômica da fábrica de carvão ecológico do futuro.

Nós temos hoje no Brasil tecnologias de produção de carvão que passam por micro-ondas, navegam por grande projetos contínuos e finalizam em fornos de alvenaria de carvão melhorados.

Considerando a escala e engenharia envolvida existe uma grande diferença entre projetos, entre uma pequena e uma grande fábrica de carvão ecológico.

Uma fábrica de carvão ecológico deve ser um modelo simples que atenda pequenos produtores.

Pensando em grandes unidades produtoras de carvão vegetal, logicamente que a complexidade do empreendimento aumenta.

Você verá que a primeira grande opção futura de fábrica de carvão ecológico tem base construtiva a partir de tijolos cerâmicos (alvenaria) e vem sendo desenvolvida e melhorada a 20 anos.

Esta base é o tradicional forno de carvão retangular (de alvenaria).

Mas seria esta a opção da fábrica de carvão ecológica do futuro?

Vamos a uma análise apurada agora de cada tecnologia em destaque no mercado nacional e internacional para respondermos esta intrigante pergunta.

Fábrica de carvão ecológico tipo fornos retangulares

Fábrica de carvão ecológico tipo fornos retangulares

A partir de 1980, grandes empresas integradas de produção de ferro gusa, iniciaram um processo de construção de grandes fornos retangulares de alvenaria de produção de carvão com o objetivo de mecanizar ao máximo suas operações florestais.

Até então a base eram fornos circulares com operações manuais

O desenvolvimento da mecanização dos fornos de carvão aconteceu para atender:

1.      A  colheita mecanizada (principalmente no Sistema Feller Buncher, Skider e Garra Traçadora).

2.      Enchimento mecanizados dos fornos (feitos com gruas florestais adaptadas)

3.      Descarga mecanizada do carvão (feito com pás carregadeiras adaptadas).

O principal benefício foi aumentar a produtividade dos equipamentos de movimentação e melhorar assim as condições de trabalho das pessoas.

Na última década, diversas empresas, fizeram uma substituição em larga escala dos fornos circulares pequenos por grandes fornos de carvão retangulares.

O processamento de madeira dos fornos de carvão variam de 100 m3 a 450 m3 ou de 50 a 250 toneladas de madeira (base seca).

O ciclo médio total de produção de cada forno de carvão varia entre 12 dias a 18 dias.

Importante destacar que a operação de grandes fornos sem um controle de temperatura adequado reduz de forma significativa esta capacidade produtiva devido aos baixos rendimentos gravimétricos (diga-se relação lenha/carvão) obtidos.

Na prática, quando existe um erro de operação na carbonização prejuízo pode ser de alguns milhares ou dezenas de milhares de reais por ciclo e isso acontece com certa frequência.

Os fornos de carvão de alvenaria retangulares vêm substituindo gradativamente os fornos de carvão circulares, mesmo em menores empresas.

A necessidade de otimização da mão de obra é cada vez mais escassa para serviços manuais como carga de madeira e descarga de carvão.

Vantagens da fábrica de carvão ecológico tipo forno de carvão retangular

Vantagens da fábrica de carvão ecológico tipo forno de carvão retangular

As principais vantagens da fabrica de carvão ecológico com fornos de carvão tipo retangular podem ser assim descritos:

1.      Mecanização completa da carga de madeira dentro do forno de carvão.

2.      Mecanização completa da descarga do carvão no forno.

3.      Facilidade de vedação das entradas de ar (feitas com a própria argila). A infiltração de ar dentro nos fornos de carbonização é um grande inimigo da produção de carvão.

4.      Fácil controle da manobra de carbonização. Com poucos recursos facilmente se atua no controle de um forno retangular de carvão de alvenaria.

5.      Custo benefício acessível ao mercado nacional. Este é principal elemento que tem tornado esta tecnologia amplamente difundida no Brasil, principalmente para grandes escalas produtivas.

6.      Manutenção simples. O forno de carvão de alvenaria precisa basicamente de tijolos cerâmicos, argila e cimento um pouco de técnica e bom senso para recuperação/manutenção.

7.      Flexibilidade para receber tecnologias como queimadores, resfriadores, secadores, sistemas de controle, etc.

8.      Flexibilidade  de utilização de madeira com os mais diversos comprimentos (de peças curtas até peças muito compridas).

Gargalos da fábrica de carvão ecológico tipo forno de carvão retangular

Gargalos da fábrica de carvão ecológico tipo forno de carvão retangular

Os gargalos da fábrica de carvão ecológico com forno de carvão retangular podem ser assim enumerados:

1.      Elevada manutenção do forno de carvão, ocasionado pela restrita resistência mecânica dos tijolos cerâmicos.

2.      Vedação feita com argila e água, que apesar de eficiente, apresenta uma imagem não tão agradável a um fábrica de carvão vegetal do futuro.

3.      Dificuldade de interação com queimadores de fumaça em unidades já instaladas (problema de layout fabril)

4.      Baixo rendimento gravimétrico (relação lenha e carvão) ocasionado pelas elevadas dimensões com monitoramento “pouco refinado” do processo de carbonização do forno de carvão.

5.      Ciclo elevado de resfriamento (ciclo que varia de 96-192 horas) pois alvenaria do forno de carvão é um péssimo condutor de temperatura.

6.      Dificuldade em implementar técnicas e equipamentos refinados de controle devidos as condições “grosseiras” das válvulas de controle e do própria condução do processo.

7.      O carvão vegetal apresenta qualidade variável, em função da sua posição do forno principalmente em teor de carbono fixo, principalmente numa avaliação vertical. Temos dos “tiços” no chão do forno até o carvão com teor de carbono fixo em 80% na parte superior da carga enfornada.

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A primeira fábrica de carvão ecológica do Brasil com forno de carvão tipo retangular

Fazenda Guaxupé - Carvão ecológico

O forno de carvão retangular permitiu o surgimento da primeira fábrica de carvão ecológico nacional.

Esta fábrica de carvão ecológico é uma unidade comercial (não é protótipo, nem piloto) e funciona desde ano de 2012.

Este projeto está localizado no estado de Minas Gerais no município de Ubá na fazenda Guaxupé.

Este projeto foi realizado com recursos do empresário Sebastião Fernandes que veio de uma carreira bancária de sucesso e foi um visionário ao implantar este projeto.

Esta unidade controla 100% da poluição e foi um projeto desenvolvido pelo engenheiro Daniel Barcellos.

A refinaria ecológica de carvão vegetal Fazenda Guaxupé  (como é popularmente conhecida) também mecaniza 100% das suas produzindo o VERDADEIRO carvão ecológico.

Esta tecnologia é uma integração da operacionalidade do forno de carvão retangular com o sistema de controle de poluição (queima da fumaça da carbonização) que havia sido desenvolvida em outra tecnologias de produção de carvão.

A segunda fábrica de carvão ecológico do Brasil com forno de carvão tipo retangular

Recicarbon - Fábrica de carvão ecológico

Existe ainda a segunda fábrica de carvão ecológico comercial no Brasil.

A segunda fábrica de carvão ecológico também utiliza o forno de carvão retangular.

É uma unidade comercial de produção de carvão ecológico e funciona também desde 2012.

Este projeto está localizada em território brasileiro, no estado do Espírito Santo, no município de Guaraná, na empresa Recicarbon.

Este projeto foi realizado com recursos de 05 empresários do segmento financeiro (ex-bancários) e atende uma demanda da maior mineradora do mundo.

Foi também um projeto técnico desenvolvido pelo engenheiro Daniel Barcellos

A demanda da fábrica de carvão ecológico consistiu em dar um tratamento a um problema ambiental da maior mineradora do mundo.

O problema era destinação final dos dormentes de madeira tratados (contaminados com químicos de preservação) que são utilizados nas ferrovias.

Da mesma forma que a Fazenda Guaxupé, a Recicarbon realiza o controle de poluição em 100% (queima completa dos gases de carbonização).

A produção de carvão vegetal é ainda 100% mecanizada nesta fábrica de carvão ecológico.

A madeira (dormentes de madeira contaminados) são acondicionados em galpão coberto, impedindo qualquer contaminação do solo por águas pluviais.

O carvão vegetal produzido é também acondicionado em galpão coberto garantido a qualidade e preservação do produto.

Além de controlar 100% da poluição, a fábrica de carvão ecológico da Recicarbon ainda faz um tratamento posterior do gás queimado na carbonização.

O tratamento posterior do gás, impede a regeneração de dioxinas e furanos formados na fumaça, por conta dos agentes químicos que foram utilizados no tratamento da madeira.

A empresa Recicarbon utiliza uma técnica mundial única de controle de dioxina e furano o que lhe garante contratos privilegiados.

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Fábrica de carvão ecológico tipo “Forno Container”

Forno container - fábrica de carvão ecológico

O precursor do  forno de carvão  container surgiu na década 90 através do professor aposentado Oswaldo Valente da Universidade Federal de Viçosa.

Nos finais dos anos 90 as pesquisas foram retomadas na UFV –  Universidade Federal de Viçosa e rapidamente diversos projetos foram implantados no Brasil.

No início dos anos 2000 surgiu a tese “Forno Container”: Desempenho, Perfil Térmico e Controle de Poluição

No início dos anos 2000 surgiram patentes de variantes do tradicional Forno Container o que levou  algumas “batalhas judiciais” entre Universidade, empresas e profissionais.

Muitos empresários enxergaram a oportunidade de entregar uma nova modalidade de produção de carvão vegetal.

Uma fábrica de carvão ecológico que funcionava, e o forno container apresentava estas características almejadas.

Tecnicamente o forno container é um conceito “lindo”, no entanto o mesmo não apresentou os mesmos resultados em termos de viabilidade econômica.

Comercialmente existem algumas unidades produtivas no Brasil, mas muitas delas fecharam por elevado custo operacional.

Como funciona uma fábrica de carvão ecológico tipo “Forno Container”

fluxo de gases na produção de carvão no forno container

A madeira é acondicionada em recipiente cilíndricos verticais construídos e aço carbono.

O recipiente metálico é então acondicionado dentro um sistema de isolamento térmico (em alvenaria com tijolos cerâmicos ou uma estrutura de metal com fibra-cerâmica)

A movimentação do container metálico é feito com pontes rolantes que eleva a carga e fazem a movimentação do recipiente com madeira ou carvão de forma suspensa.

Dentro do sistema de isolamento térmico acontece a carbonização de alta velocidade (técnica que vamos ensinar ao final deste artigo) que foi aperfeiçoada na Fórmula da Carvoaria Perfeita.

O carvão geralmente fica pronto entre 6-12 horas de carbonização.

O recipiente metálico com carvão é então retirado de dentro da cápsula de isolamento e colocado numa caixa de areia para resfriar.

O processo de resfriamento do forno de carvão metálico (container) pode ser acelerado com aspersão de água nas fazes metálicas externas do container.

O tempo de resfriamento varia de 12-24 horas

Após o resfriamento a tampa do container é aberta e o carvão é descarregado.

Vantagens da fábrica de carvão cológico tipo “Forno Container”

vantagens da fabrica de carvão tipo forno container na produção de carvão ecológico

Existem algumas vantagens da fábrica de carvão ecológico em fornos tipo container e elas podem ser assim enumeradas:

  1. Alta velocidade de carbonização. Ciclos muito curtos de carbonização que duram de 6-12 horas em média. Com alguns fatores favorecedores é possível tempos ainda menores sem perda de rendimento.
  2. Alta velocidade de resfriamento. Por ser um equipamento metálico a troca de calor com a ambiente é muito rápida permitindo altas taxas de resfriamento
  3. Aparência fabril moderna. Visualmente é uma das unidades mais bem aceitas.
  4. Não contaminação do carvão com terra e outros agentes.
  5. Fácil integração com queimadores
  6. Fácil integração com sistemas de controle.

Gargalos da fábrica de carvão ecológico tipo “Forno Container”

gargalos na tecnologia de produção de carvão forno container

Os principais gargalos do forno de carvão ecológico tipo forno container pode ser assim enumerados

  1. Elevado custo de manutenção. Em especial das partes metálicas, inclusive o grande problema que é a tampa do fundo do container.
  2. Elevado investimento inicial por ser construído principalmente com componentes metálicos.
  3. Elevado custo de energia elétrica por utilizar um grande ventilador centrífugo para acelerar a carbonização e o ciclo produtivo.
  4. Alta sensibilidade a umidade da madeira. O forno container tem elevada restrição a umidade da madeira. Quando a umidade da madeira é elevada produtividade cai de forma abrupta e expressiva.
  5. Limite de escala restrito. As dimensões do container ficam limitados a capacidade de carga das pontes rolantes .

Fábrica de carvão ecológico tipo “Isomóvel”

forno de carvão tipo isomóvel

O fábrica de carvão ecológico tipo ” Isomóvel” é uma tecnologia de produção de carvão vegetal que tem registro de patente na UFV (Universidade Federal de Viçosa)

Os autores da patente do forno de carvão tipo isomóvel são os engenheiros Daniel Barcellos e Christóvam Abrahão.

Um  projeto piloto  da fábrica de carvão tipo isomóvel foi implantando no estado do Paraná no ano de 2003.

Mais dois projetos surgiram com variáveis, um foi implantado na Guatemala e outro foi implantado no semiárido do estado da Bahia.

Estas opções foram implementadas para pequenos produtores de carvão vegetal para produzir carvão para churrasco.

Como funciona a fábrica de carvão vegetal tipo isomóvel

lógica produtiva da tecnologia de produção de carvão forno isomóvel

A ideia e o conceito do forno de carvão tipo isomóvel surgiu a partir da discussão dos gargalos tecnológicos observados na origem do forno de carvão tipo “container”.

Este novo modelo tecnológico inverte a logística da fábrica, em vez de movimentar a carga, decidiu-se movimentar o isolante térmico.

A carga permanece estática (similar aos fornos de carvão de alvenaria) durante a sua carbonização e resfriamento.

Diferente do forno container em que a escala do forno de carvão é limitada pela capacidade de carga das pontes rolantes, no forno isomóvel isto não acontece pois a carga não é movimentada em um cilindro.

A movimentação acontece do isolante térmico (que é uma peça móvel) que utiliza materiais muito leves e com elevada capacidade de isolamento térmico.

Durante a carbonização da madeira o forno de carvão está acondicionado por um sistema de isolamento térmico.

Ao entra na fase de resfriamento do carvão vegetal o isolante térmico é removido e levado para um forno que irá iniciar o processo de carbonização.

Sem o isolante o térmico o forno resfria rapidamente.

E o ciclo se repete de forma contínua.

O fluxo de gases no forno isomóvel é pensando para otimizar o controle de poluição e o reaproveitamento da calor da queima de poluição.

fluxo de gases no forno de carvão isomóvel

Vantagens da fábrica de carvão ecológico tipo “Isomóvel”

vantagens do forno de carvão isomóvel

As vantagens de uma fábrica de carvão ecológico tipo isomóvel podem ser assim enumeradas:

  • Mecanização completa da carga.
  • Rápido resfriamento do carvão com a técnica de remoção do sistema isolante.
  • Sem limitação de tamanho quanto a escala do forno de carvão, assim como o forno de carvão retangular.
  • Possibilidade de diferentes bitolas (de muito curtas e muito compridas) de madeira o que facilita o ajuste da logística da madeira na cadeia produtiva
  • Aproveitamento completo dos desenvolvimento advindos dos fornos retangulares
  • Aspecto fabril visual atraente.
  • Baixa contaminação do carvão por ser base construtiva de peças metálicas.

Gargalos tecnológicos da fábrica de carvão ecológico tipo “Isomóvel”

gargalos do forno de carvão isomóvel

Os gargalos de uma fábrica de carvão ecológico tipo “Isomóvel” são

  • Pouco conhecimento do mercado desta tecnologia afetando a consolidação tecnológica.
  • Poucos projetos comerciais implantados.
  • Ausência de um projeto de grande escala representativo.
  • Competição direta com os fornos retangulares que tem um custo inferior de investimento.
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Fábrica de carvão ecológico “Retorta Contínua”

forno coninuo de produção de carvão

A retorta de carbonização contínua de madeira consiste em um forno cilíndrico metálico (parte de aço inoxidável e parte de aço carbono) disposto verticalmente, equipado com sistema de queima de fumaça.

Muitos autores consideram as retortas contínuas como sendo o mais eficiente sistema de carbonização de madeira em operação no mundo com rendimentos que podem chegar a 38% para um carbono de 75%.

È uma tecnologia que existe há mais de 50 anos em países da Europa e Oceania.

Como funciona uma fábrica de carvão ecológico tipo “retorta contínua”

Inicialmente a madeira é cortada em peças de 20 a 40 cm de comprimento que são abastecidas no topo do forno e descem por gravidade até a base em contracorrente com os gases queimados da própria carbonização.

A energia para a transformação da madeira em carvão vegetal vem portanto da combustão parcial da fumaça produzida continuamente durante o processo,

Todas as etapas da secagem e carbonização são monitoradas via programa supervisório de comando central.

Segundo estudo CGEE de 2014 hoje é utilizada basicamente para produção de carvão vegetal para uso doméstico (churrasco) com poucas unidades em funcionamento (França e Polônia) e uma na Austrália para uso na produção de ferroligas.

No Brasil, duas grandes empresas investiram nesta tecnologia: A Aperam (antiga Acesita), operou uma planta na cidade de Turmalina-MG de 1987 a 1994 e a Vallourec Florestal opera uma planta desde 2008 na cidade de Paraopeba-MG .

Vantagens e gargalos de uma fábrica de carvão ecológico tipo “retorta contínua”

Fábrica de carvão ecológico "Retorta Contínua"

As vantagens de uma fábrica de carvão ecológica tipo “retorta contínua” podem ser assim enumeradas em ser  um sistema contínuo o que torna o processo mais fluído produzir um carvão de melhor homogeneidade.

Os gargalos de uma fábrica de carvão ecológico tipo “retorta contínua” são

  • Elevado investimento, ficando limitado a utilização por grandes players do mercado
  • Madeira limitada a dimensões de 20-40 cm. o que influencia de forma considerável no custo de pré-processamento da madeira.

Fábrica de carvão ecológico tipo “DPC”

forno de carvão DPC

A fábrica de carvão ecológico de tecnologia de carbonização de madeira denominada DPC (Drying, Pyrolisis, Cooling)  vem sendo desenvolvida ao longo dos últimos 15 anos.

Esta tecnologia foi desenvolvida inicialmente pelo professor Álvaro Lúcio da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais).

É um dos conceitos mais bonitos de produção de carvão vegetal.

Uma fábrica de carvão ecológico tipo DPC já operou em larga escala em unidade de produção na Siderúrgica Ibérica, em fazendas situadas no Estado do Pará.

Pude pessoalmente visitar a unidade piloto que existia na cidade de Sete Lagoas – MG, conversar com seus idealizadores e conversar com pessoas que operaram a unidade no estado do Pará.

Como funciona a fábrica de carvão ecológico DPC

ciclo do forno de carvão DPC

O processo DPC consiste em fornos retangulares metálicos equipados com caçambas em estrutura de chapa de aço carbono.

As caçambas de madeira recebem gases da queima das fumaças da carbonização de um queimador de fumaça integrado aos fornos de carvão.

A produção do carvão na fábrica de carvão ecológico tipo DPC ocorre em três estágios distintos:

  • Estágio 1 – Secagem e torrefação da madeira, onde a umidade inicial é reduzida para níveis abaixo de 10%
  • Estágio 2 – Carbonização da madeira
  • Estágio 3 – Resfriamento do carvão

A fábrica de carvão ecológico tipo DPC como algumas outras tecnologias também utiliza como fonte de energia os gases provenientes da carbonização da madeira.

Quais as vantagens da fábrica de carvão ecológico tipo  DPC

forno de carvão dpc vantagens

As vantagens de uma fábrica de carvão ecológica tipo “DPC” podem ser assim enumeradas:

  • O reaproveitamento de gases de carbonização que permite atingir índices de rendimento gravimétrico mais elevados que fornos tradicionais
  • Carvão de qualidade mais homogênea que os processos em fornos de alvenaria.
  • Aparência fabril moderna. Visualmente é uma unidades muito agradável de se ver.
  • Não contaminação do carvão com terra e outros agentes por ser uma equipamento de base construtiva metálica.
  • Logística otimizada: O fato de usar o conceito de caçambas móveis otimiza a logística e melhora a qualidade do carvão ao reduzir o seu manuseio.

Quais os gargalos da fábrica de carvão ecológico tipo “DPC”

gargalos do forno dpc

Os gargalos de uma fábrica de carvão ecológico tipo “DPC”

  • Falta de uma planta operando em larga escala ou mesmo em uma escala mínima que possa oferecer um custo benefício competitivo com o mercado atual de produção de carvão.
  • Investimento inicial mais elevado que os sistemas tradicionais de alvenaria.
  • Falta de flexibilidade. Diferente do forno retangular esta tecnologia é uma caixa “fechada” em que todas as soluções tecnológicas são apresentadas juntas sem a possibilidade de explorar melhorias.
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Fabrica de carvão ecológico tipo “micro-ondas”

forno de carvão por microondas

A fábrica de carvão ecológico com tecnologia de carbonização de madeira por micro-ondas denominada ONDATEC vem sendo desenvolvida ao longo dos últimos dez anos .

Eu pode pessoalmente  conhecer o processo a nível de protótipo na cidade de Uberlândia e tecnicamente é um processo deslumbrante e muito interessante.

Ver uma peça de madeira ser convertida em carvão de dentro para fora é algo realmente surpreendente.

Após desenvolver diversas versões do equipamento para validação da engenharia e do processo, chegou-se em 2011 a um modelo industrial que funcionou durante os últimos dois anos produzindo carvão vegetal para uso doméstico na Cidade de Tietê, SP segundo estudo CGEE de 2014.

Como funciona a fábrica de carvão ecológico tipo micro-ondas

como funciona o forno de carvão microondas

A fábrica de carvão ecológico por micro-ondas é um forno metálico  horizontal com uma esteira rolante  que utiliza micro-ondas como fonte de energia proveniente de sistema magnentron dispostos em diversas unidades distribuídas ao longo do forno;

A madeira entra no forno em peças de 20 cm e segue ao longo da extensão da esteira em ambiente estanque, (sem entrada de ar) recebendo energia dos magnetrons até que se transforme em carvão vegetal.

A carbonização é controlada por sistema supervisório, equipada com programa de monitoramento e simulação de carbonização.

Quais as vantagens e gargalos da fábrica de carvão ecológico tipo micro-ondas

vantagens e gargalos do forno microondas

As vantagens de uma fábrica de carvão ecológica tipo “micro-ondas” podem ser assim enumeradas:

  • Carvão de qualidade mais homogênea que os processos em fornos de alvenaria. Uma peça de carvão produzida em microondas tem características muito interessantes
  • Aparência fabril moderna. Visualmente é uma unidades muito agradável de se ver.
  • Não contaminação do carvão com terra e outros agentes por ser uma equipamento de base construtiva metálica.
  • Processo praticamente contínuo e fluido de produção de carvão vegetal.

Os gargalos de uma fábrica de carvão ecológico tipo “micro-ondas” podem ser assim discriminados

  • A inexistência de uma planta operando em uma escala mínima que possa oferecer um custo benefício competitivo com o mercado atual de produção de carvão.
  • O elevado consumo de energia elétrica para suprir os magnetrons geradores de micro-ondas.
  • A limitação de utilizar peças de madeira muito pequenas (da ordem de 20 cm de comprimento) gerando elevado custo de pré-processamento da madeira.

Algumas tecnologias existentes no mercado internacional

No mercado internacional existe alguns modelos de fábrica de carvão ecológico que destacamos aqui

  • Forno metálico Polikor. Este é um forno desenvolvido na europa oriental, muito similar ao forno container. Tem as mesmas premissas, mas com maior robustez construtiva.

slide31

  • Forno metálico Regenad –  Este é um forno desenvolvido na França em parceria com o CIRAD que é uma órgão de pesquisa e desenvolvimento francês de atuação mundial. Alguns empresários franceses tentaram incorporar esta tecnologia no Brasil sem sucesso. Hoje ele é a base de produção de carvão vegetal na França.

forno de carvão francês regenad

  • Forno metálico Biochar Retort –  Este é um forno desenvolvido na Inglaterra com o objetivo de produzir biochar ou carvão ativado para uso no solo. O grande destaque fica por conta de ser um forno móvel, o que traria uma aplicabilidade prática e de ganhos logísticos imensos para pequenos produtores de carvão.

Forno metálico Biochar Retort

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A TÉCNICA DE ALTA VELOCIDADE DE CARBONIZAÇÃO da Fórmula da Carvoaria Perfeita

A TÉCNICA DE ALTA VELOCIDADE DE CARBONIZAÇÃO da Fórmula da Carvoaria Perfeita

O objetivo da técnica de alta velocidade de carbonização  da fórmula da carvoaria perfeita é acelerar o processo de carbonização de 5-10 vezes em relação aos sistemas tradicionais.

Mas como podemos acelerar um forno sem ter prejuízos de rendimentos?

Existe uma grande mentira na produção de carvão vegetal que quanto mais rápida a carbonização menor o rendimento.

Quando se faz carvão a nível de laboratório e considera extremos de ciclo isto pode se tornar uma verdade.

Após monitorar mais de 500 ciclos industriais de fornos industriais, estaticamente provou-se que quanto mais rápido o ciclo de um forno industrial,melhor o rendimento (dentro do intervalo estudo de 4-100 horas).

Passo 1 – Calcular o volume de fumaça no tempo

Para facilitar os cálculos iremos considerar que temos uma tonelada de madeira (base seca) para ser convertida em 330 kg de carvão.

Iremos considerar um ciclo de carbonização de 4 horas (já alcançado em experimentos práticos em fornos semi-industriais).

Iremos converter 250 kg de madeira por hora ou produzir 82,50 kg de carvão por hora.

Para darmos o primeiro passo deve-se calcular o volume de fumaça de carbonização no tempo.

O volume total de fumaça de carbonização é multiplicar o peso de madeira por 4,0 (3,5 de reação estequiométrica e 0,5 de umidade da madeira)

Então uma tonelada de madeira x 4  = 4 toneladas de fumaça.

A sua premissa será extração aproximada de 4 toneladas de fumaça num ciclo de 04 horas. ou 1000 kg de fumaça de carbonização por hora.

Isto equivale 16,66 Kg de fumaça por minuto ou 0,28 Kg de fumaça por segundo ou 280 litros de vazão/segundo (considerando um relação de densidade da fumaça aproximada de 1kg por m3).

Adiantamos que para acelerar a carbonização você deve usar um ventilador axial do tipo centrífugo com pás curvadas para trás (Limit Load).

Este modelo (Limit Load) atenderá mais de 90% das demandas de aceleração de carbonização em fornos de produção de carvão.

Passo 2 – Definir a vazão do seu ventilador axial centrífugo

Passo 1 - Calcular o volume de fumaça no tempo.

O seu ventilador deve operar acima da capacidade nominal calculada.

Imagine que iremos trabalhar com uma folga de 50% (assim como um carro que tem velocidade de até 200 Km/h, iremos trabalhar na maior parte do tempo a 100 Km/hora) para não forçar o equipamento diminuindo a sua vida útil.

Para atender a demanda da fumaça seu ventilador teria de ter a necessidade 0,28m3/segundo (considerando a densidade da fumaça próximo de 1Kg/Nm3 em temperaturas ambientes ou fumaça fria)

O volume de 0,28m3/segundo equivale a 50% da capacidade o nosso exaustor centrífugo, para atender a demanda do projeto  deve ter então  o dobro desta capacidade ou 0,56 m3/segundo (100% da capacidade)

Pronto o seu ventilador deve ter a vazão de 0,56 m3/segundo ou 560 litros/segundo de vazão para produzir carvão em 04 horas a partir de uma tonelada de madeira ou 330 kg de carvão.

Passo 3 – Definir a pressão do seu ventilador centrífugo

Passo 2 - Definir a vazão do seu ventilador axial centrífugo

Calcular a pressão de um ventilador é mais complicado do que calcular a vazão, pois envolve cálculo de perda de pressão nos dutos, nas curvas, nas válvulas que é função dos comprimentos e diâmetros e isso é alcançado elaborando um projeto técnico específico.

No entanto iremos dar uma DICA MATADORA para alcançar os resultados de acelerar em 5-15 vezes a carbonização de qualquer forno de carvão independente das perdas de carga que serão calculadas

A pressão de sucção dos fornos deve ser inversamente proporcional ao tempo alcançado.

Um forno tradicional de 72 horas que carbonize em 7,2 horas deve ter sua pressão multiplicado pela divisão do tempo tradicional pelo tempo acelerado ou seja  72horas/7,2horas = 10.

Um forno de carvão tradicional trabalha com 1-3 mmca (milímetros de coluna de água) de pressão negativa.

Então um forno de carbonização para alcançar resultados satisfatórios de alta velocidade de carbonização deverá trabalhar com uma pressão 10 vezes maior ou de 10 a 30 mmca de coluna de água na sua saída dos gases de carbonização .

Logo seu ventilador deverá ter uma pressão mínima de 30 mmca (milímetros de coluna de água) mais todas perdas de carga do percurso da fumaça até o ventilador.

No caso do nosso projeto aqui, os valores partiremos de 72 horas/4 horas = 18.

A nossa pressão impressa no forno deverá variar de 18-54 mmca dentro do ciclo acelerado  almejado de apenas 4 horas de carbonização.

Nosso ventilador deverá ter então o mínimo de 54 mmca para termos uma ultra velocidade de carbonização.

Importante destacar que isto seria o MÍNIMO. Esta seria a condição mais ótima possível ou seja: É como se colocássemos o ventilador na boca do forno de carvão.

Como calcular a pressão total de um projeto  ensinaremos em outro artigo épico.

Conclusões

Neste artigo épico apresentamos as principais formas de se produzir carvão vegetal promissoras

Em outros artigos iremos explorar outras tecnologias e técnicas para se produzir carvão vegetal cada vez melhor.

Como DICA FINAL , eu acredito que os fornos retangulares com layout otimizados para a queima de fumaça vão continuar sendo a base de crescimento no mercado de produção de carvão vegetal.

Os fornos retangulares atendem algumas demandas de mercado e sociedade que são:

  • Baixo investimento inicial (quando comprado a sistemas metálicos)
  • Mecanização total do processo de produção de carvão vegetal
  • Possibilidade efetiva de controle da fumaça da carbonização
  • Flexibilidade no desenvolvimento

Baseado nestas premissas acima, eu arrisco a prever que, esta provavelmente será a tecnologia de carbonização que irá ter maior expansão de mercado e desenvolvimento no Brasil nos próximos anos.

Logicamente que muito dos fornos apresentados aqui terão seu lugar ao sol e podem com boa vontade dos engenheiros e com apoio de empresários audaciosos mudar o jogo em que os fornos retangulares vem cada vez mais ganhando e garantindo a sua base.

Destacamos que a técnica de alta velocidade de carbonização da Fórmula da Carvoaria Perfeita é um dos métodos mais simples e efetivos para se incrementar produtividade  em um forno de carvão vegetal.

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Informações

Sobre o Autor

Carvoaria Perfeita

Daniel Camara Barcellos,é especialista em Energia de Biomassa e tenho estudado a melhor forma de AJUDAR PESSOAS  a projetarem e operarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

Engenheiro Florestal formado na Universidade Federal de Viçosa com especialização em Fontes Alternativas de Energia e Mestrado e Doutorado em Energia de Biomassa.

NOS ÚLTIMOS 20 ANOS já ajudou inúmeras empresas e pessoas a desenvolverem e instalarem unidades ecológicas de carvão vegetal

A partir dos  RESULTADOS COMPROVADOS de unidades sustentáveis  tem como perspectiva de mudar a péssima imagem da produção de carvão vegetal e ter ajudar a alcançar as habilidades necessárias para produzir carvão ecológico

Destina 10% da renda angariada pelos seus treinamentos para AJUDAR CRIANÇAS e famílias de baixa renda a partir da EDUCAÇÃO a se desenvolverem como indivíduos e assim se propiciarem a terem uma VIDA MAIS ABUNDANTE !

Sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA  é a metodologia definitiva de produzir carvão vegetal de forma ECOLÓGICA.

A Fórmula da Carvoaria Perfeita é um treinamento avançado que objetiva treinar pessoas para se tornarem “Experts” em produção de carvão ecológico e se tornarem conhecedores da sabedoria da FÓRMULA DA CARVÃO.

Este  treinamento avançado é único no mundo. Apenas um grupo seleto de pessoas conhecem a fórmula e usufruem do poder da sua transformação.

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA tem transformado vidas e negócios e tem ajudado o segmento a mudar a imagem da produção de carvão vegetal.

Acesse  http://carvoariaperfeita.com e saiba mais.

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