BRPI0708745A2 - sistema pertubador para materiais celulósicos secos - Google Patents

Abstract

SISTEMA PERTURBADOR PARA MATERIAIS CELULóSICOS SECOS. A presente invenção refere-se a uma biomassa celulósica que é reduzida a um micropó com partículas tendo diâmetros médios abaixo de 5 a 10 micrómetros com uma fração significativa das partículas tendo diâmetros abaixo de 1 micrómetro. Uma biomassa (por exemplo, madeira, resíduo agrícola ou outros materiais de planta) é primeiramente processada em pedaços tendo um diâmetro máximo em torno de 10 mm. Isto então é seco para redução de seu teor de água para não mais do que em torno de 15% em peso e é introduzido em um perturbador, o qual reduz o tamanho de partículas para em torno de 1 mm. Em seguida, a biomassa é processada com um moinho de discos em que as bordas de discos rotativos viajam ao longo de um sulco pressionando e comprimindo a biomassa, desse modo rompendo os pedaços de biomassa em partículas cada vez menores. O micropó resultante é extremamente suscetível à hidrólise enzimática ou química em açúcares constituintes. Além disso, o micropó pode ser suspenso em uma corrente de ar e queimado diretamente para a provisão de calor para caldeiras e dispositivos similares.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAPERTURBADOR PARA MATERIAIS CELULÓSICOS SECOS".

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Este pedido é baseado em e reivindica prioridade a partir de ebenefícios do Pedido de Patente Provisória N5 60/781.429, depositado em10 de março de 2006, cujo pedido é incorporado aqui por referência até amais plena extensão permitida pelas leis e pelos regulamentos aplicáveis.

Suporte do Governo dos Estados Unidos

Não Aplicável.

Antecedentes

Área da Técnica

O pedido concerne a um dispositivo e a um método para redu-ção de materiais de planta celulósicos para partículas de micrômetro e sub-micrômetro, os quais são ideais para hidrólise enzimática ou química emaçúcares ou para combustão direta.

Descrição da Técnica Relacionada

Pelas últimas várias décadas, houve repetidos avisos concer-nentes a faltas de energia. O padrão geral tem sido que os preços de ener-gia tenham picos agudos, resultando em uma retração econômica, o quetemporariamente retira as pressões dos suprimentos de energia. Ao mesmotempo, medidas de conservação de energia sem entusiasmo são estabeleci-das. Isto resulta em uma queda nos preços de energia, de modo que o con-sumo crescente é retomado e a conservação de energia e o planejamentode energia de longa duração são completamente esquecidos. Não obstante,os suprimentos de energia são finitos. As melhores estimativas são que ossuprimentos de óleo tenham sua maior porção esgotada em opcionalmentequarenta anos. Mesmo com a descoberta de novos campos de óleo e umarecuperação melhorada dos campos existentes, esta estimativa tem pou-quíssima probabilidade de ser aumentada mesmo duas vezes para oitentaanos. Assim, excluindo-se melhoramentos drásticos na eficiência ou esfor-ços de conservação tremendos, alguns indivíduos vivos que vivem agoraquase com certeza verão o fim do mundo movido a petróleo, exatamentecomo nossos ancestrais, não há muitas gerações atrás, viram o fim de umatecnologia movida a cavalo. Alguns puseram suas esperanças na energianuclear. Infelizmente, o suprimento de combustível nuclear também é limita-do, particularmente considerando-se os reatores nucleares ineficientes emuso hoje. Mais ainda, o problema de resíduo nuclear é tão crítico que nossacivilização não poderia depender com segurança da energia nuclear, mesmose o suprimento de combustível fosse ilimitado.

O cenário para outros combustíveis fósseis populares não é mui-to mais brilhante do que aquele para o óleo. É estimado que suprimentos degás natural atuais sejam exauridos por volta de sessenta anos. Mesmo se otempo estimado for dobrado, pareceria que a dependência de disseminaçãoampla de gás natural terminaria em não mais do que cento e vinte anos. Ocarvão é talvez o combustível fóssil mais abundante; pensa-se que há umsuprimento de pelo menos 200 anos. Isto significa que, a menos que tecno-logias de energia alternativa sejam desenvolvidas logo, nossa civilização setornará inteiramente dependente do carvão nos próximos cinqüenta a cemanos. Ainda, o carvão é o combustível fóssil que foi desenvolvido mais cedoe foi largamente suplantado pelo óleo e pelo gás natural, porque a combus-tão de carvão é suja e deixa grandes volumes de cinzas. Para não mencio-nar os custos ambientais terríveis de mineração de carvão.

Contudo, provavelmente não é uma falta de carvão que tornaránecessário o abandono do uso do carvão. Ao invés disso, serão as conse-qüências ambientais de liberação continuada de dióxido de carbono fóssilpara a atmosfera. Este problema, freqüentemente denominado de aqueci-mento global, resulta da combustão de qualquer combustível fóssil. É justoque o óleo provavelmente seja exaurido antes da crise plena do problemaser sentida. O aquecimento global provavelmente não é um bom termo, por-que, embora as temperaturas globais gerais estejam aumentando, devido aodióxido de carbono atmosférico em excesso, o problema real não é o aque-cimento em si, e sim a drástica mudança climática. O clima da Terra estásempre mudando - em um momento mais rapidamente do que em outrosmomentos. Por exemplo, durante a mudança climática drástica relativamenterecente que ocorreu no fim da era do gelo, a mudança climática foi suficien-temente lenta para que os organismos vivos pudessem se ajustar ao novoclima ou se mudar para um clima mais propício. Assim, conforme as geleirasse retraíram e as temperaturas se aqueceram, espécies "árticas" adaptadasao frio se moveram para o norte ou para elevações maiores. Há toda indica-ção que as mudanças climáticas resultantes da queima de combustível fós-seis serão rápidas demais para que os organismos vivos sejam realocados.X)_ resultado, será uma perda extrema de espécies e diversidade biológicageral, com uma taxa de extinção de espécies muito mais alta do que a taxade extinção já alta causada pela disseminação de nossa civilização.

Até certas fontes de energia novas, tal como a fusão, serem per-feitas, a melhor resposta à charada da energia seria uma conservação gran-demente aumentada acoplada ao uso exclusivo de fontes de energia reno-váveis. A maior parte da energia no nosso planeta vem, finalmente, do sol.

Portanto, a energia solar na forma de eletricidade fotovoltaica e aquecimentosolar é ideal. Contudo, a energia solar não pode satisfazer a todas as nossasnecessidades. A potência hidroelétrica e a potência gerada por vento sãoduas outras formas de energia baseadas no sol renovável. Nenhuma dessasfontes de potência resulta em mudanças no dióxido de carbono atmosférico.

A energia de biomassa (isto é, madeira e outros materiais de planta) podeser o complemento ideal para a energia solar. Isto pode parecer surpreen-dente, porque a energia de biomassa normalmente é obtida através da com-bustão da biomassa, e tal combustão libera dióxido de carbono para a at-mosfera. Contudo, a biomassa é renovável. Se plantações de vegetais foremdeixadas crescer para a produção de biomassa, o dióxido de carbono libera-do rapidamente será seqüestrado no novo material de planta. Assim, o dió-xido de carbono é usado cada vez mais, e o nível total de dióxido de carbonoatmosférico não continuará a aumentar, como com queima de combustíveisfósseis. O problema real é como integrar a energia de biomassa na nossaeconomia. Presentemente, há uma falta notável de trens de corrente dequeima de madeira e automóveis de queima de madeira. Tampouco a com-bustão direta de biomassa em plantas de potência particularmente é viável,porque nossos sistemas de geração elétrica são adaptados ao uso de óleoou gás natural ou mesmo carvão pulverizado.

Houve um esforço considerável para a produção de um combus-tível líquido (etanol primário) a partir de biomassa. Isto envolve a fermenta-ção de açúcares derivados diretamente de produtos de planta ou indireta-mente da digestão de biomassa celulósica. A tecnologia para fermentaçãode açúcares derivados diretamente é bem-estabelecida. Infelizmente, a mai-or fonte potencial de energia está na biomassa celulósica. A conversão decelulose em açúcar fermentável é difícil e, no presente, não terrivelmenteeficiente. Tipicamente, as enzimas ou os ácidos são usados para hidróliseda biomassa celulósica em açúcares fermentáveis. Um pré-tratamento me-cânico adequado da biomassa é essencial. Em alguns processos, a biomas-sa é quimicamente pré-tratada e, então, "explodida" por rápidas mudançasna temperatura e na pressão. Tais processos podem criar grandes quantida-des de resíduo químico perigoso. Outros processos cozinham lascas de ma-deira em ácido em dispositivos como aqueles usados para a produção depolpa de madeira para a fabricação de papel. Até agora, nenhuma dessasabordagens provou ser altamente bem-sucedida.

O inventor acredita que a maioria dos problemas da presentetecnologia pode ser resolvida pela redução da biomassa em partículas sufi-cientemente pequenas. O inventor descobriu que essas partículas (denomi-nadas micropó celulósico) podem ser prontamente hidrolisadas em açúcarese outros monômeros orgânicos por meio de enzimas ou por meio de hidróli-se química. Provavelmente, devido ao tamanho muito pequeno da partícula,as enzimas hidrolíticas são bem mais eficazes do que elas são sobre a bio-massa celulósica preparada de outras formas. Mais ainda, o micropó prepa-rado de acordo com a presente invenção pode ser prontamente queimadocom um injetor tipo de aspersão não completamente como um fluido líquido.A chave é preparar partículas de micropó extremamente finas e uniformes.

Há uma variedade de dispositivos pequenos (geralmente deno-minados "moinhos") que é usada para a perturbação de amostras pequenasde uma variedade de materiais orgânicos e inorgânicos. Por exemplo, ummoinho de corte que usa bordas afiadas rotativas pode reduzir muitos mate-riais para uma faixa de tamanho de 200 μm. Um moinho batedor de pás adi-ciona uma ação de esmagamento ao corte, para redução adicional dos ma-teriais processados para a faixa de tamanho de 100 μm. Moinhos batedoresde rotor, de centrífuga de rotor e de disco de vibração podem reduzir adicio-nalmente muitos materiais para a faixa de 50 μm. Em comparação com abiomassa, os metais têm uma estrutura de cristal, de modo que mesmo par-tículas pequenas são muito fortes. Não obstante, o moinho de esferas, umamáquina industrial popular, é capaz de despedaçar a estrutura de cristal departículas de metal em subpartículas menores a uma faixa de tamanho de 5μm (ou mesmo ligeiramente menor). Contudo, o moinho de esferas típicogeralmente não funciona bem em materiais de fibra de biomassa, talvez por-que a biomassa é resiliente e geralmente não se comporta de uma maneiracristalina. Não obstante a isto, um moinho de esferas com esferas muito pe-quenas é capaz de obter alguma perturbação limitada de fibras de biomassa.Contudo, nenhum destes dispositivos da técnica anterior é prático em umaescala industrial. As quantidades de material processado tipicamente são deuns poucos gramas a umas poucas centenas de gramas. Mais ainda, muitosdispositivos que dependem de "corte" empregam bordas afiadas que rapi-damente se tornam cegas por tentativas de processamento de grandes vo-lumes de material.

O inventor anteriormente desenvolveu um sistema para reduçãode biomassa para micropó usando uma combinação de força mecânica eadição de água (veja o W0/2002/057317). O micropó produzido por aquelemétodo é prontamente hidrolisável em açúcares fermentáveis através daação de enzimas. Contudo, esse processo requer uma adição e remoçãorepetidas de água e uma agitação mecânica prolongada, o que aumentou ogasto de energia necessário para a produção do micropó. Embora o orça-mento de energia geral daquele processo tenha sido positivo, o inventor con-tinuou a trabalhar no problema, até o método melhorado de produção demicropó mostrado aqui ser aperfeiçoado.

Descrição das FigurasA figura 1 mostra um perturbador usado para redução da bio-massa para partículas de dimensão de milímetro.

A figura 2 mostra um diagrama de um moinho de discos rotati-vos, conforme visto a partir de cima.

A figura 3 mostra uma vista lateral diagramática do dispositivo dafigura 2.

A figura 4 mostra uma vista lateral do exterior do dispositivo dafigura 2.

A figura 5 mostra uma representação diagramática de uma se-gunda modalidade do moinho de discos visto a partir de cima.

A figura 6 é uma vista diagramática da modalidade da figura 5vista a partir da lateral.

A figura 7 é uma vista diagramática de uma seção transversal damodalidade da figura 5, tomada ao longo da linha 7-7 na figura 6.

A figura 8 é um diagrama do disco usado na modalidade da figu-ra 5, a figura 5 mostrando extensões de borda.

A figura 9 é uma seção transversal do disco mostrado na figura 8.

A figura 10 é uma imagem de SEM de polpa de madeira a partirde uma árvore dicotiledônea para ilustração do elemento de polpa de madei-ra; as barras de micrômetro mostram que a magnificação das imagens au-menta da figura 10A para a figura 10D.

A figura 11 é uma imagem de SEM de polpa de papel de kenaf(Hibiscus cannabinus) produzida por um sistema de perturbação de explo-são; as barras de micrômetro mostram que a magnificação das imagensaumenta da figura 11A para a figura 11 D.

A figura 12 é uma imagem de SEM de um micropó de madeira apartir de uma árvore conífera (Larix kaempferi) produzida de acordo com ométodo inventivo; as barras de micrômetro mostram que a magnificação dasimagens aumenta da figura 12A para a figura 12D.

A figura 13 é uma imagem de SEM de micropó de madeira dekenaf (Hibiscus cannabinus) produzida de acordo com o método inventivo;as barras de micrômetro mostram que a magnificação das imagens aumentada figura 12A para a figura 12D.

A figura 14 mostra um diagrama de um sistema de combustãobaseado no micropó.

Descrição Detalhada da Invenção

A descrição a seguir é provida para se permitir que uma pessoaversada na técnica faça e use a invenção e estabeleça os melhores modoscontemplados pelo inventor de realização desta invenção. Várias modifica-ções, contudo, permanecerão prontamente evidentes para aqueles versadosna técnica, uma vez que os princípios gerais da presente invenção foramdefinidos aqui especificamente para a provisão de um aparelho e de um pro-cesso mecânico essencialmente melhorado para pré-tratamento de uma va-riedade de tipos de biomassa celulósica para a produção de um micropó, oqual é prontamente hidrolisável e prontamente suscetível a uma combustão.

O presente inventor inesperadamente descobriu um novo méto-do mecânico a seco de perturbação de biomassa celulósica para partículasextremamente pequenas que prontamente sofrem hidrólise enzimática ououtra química, bem como oxidação (combustão). Uma biomassa de plantaconsiste primariamente em paredes de célula celulósica. Em geral, a bio-massa celulósica não pode ser prontamente dissolvida em qualquer solven-te. A estrutura paracristalina da celulose e a estrutura compósita formadapela "cimentação" de Iignina em torno da celulose são as principais razõespara esta insolubilidade. Contudo, a biomassa pode ser quebrada através deuma biodegradação lenta que envolve fermentação e oxidação. A maioriadestas reações de biodegradação opera em uma fase de sólido-líquido nasuperfície da biomassa.

A biomassa de planta, tal como de madeira, há muito tem sidousada para fazer papel, enquanto outras formas de biomassa têm sido usa-das para a produção de fibras (têxteis). A produção de papel envolve a ex-tração por meio de processos industriais que usam produtos químicos egrandes quantidades de água. O cimento natural (lamela média) entre asparedes de célula de células de madeira é quimicamente dissolvido, e asparedes de célula enredadas (fibras) são postas em suspensão em águapara a formação de uma pasta de polpa de madeira. No caso de têxteis, asparedes de célula individuais (fibras) são principalmente separadas e nãoafixadas umas às outras, de modo que um processamento complexo não érequerido. (Contudo, a produção de linho, por exemplo, requer um processode digestão usualmente denominado "maceração". Devido ao fato de a celu-lose ser essencialmente insolúvel em água, as fibras são estáveis em água.

Contudo, essas fibras de planta realmente absorvem água e incham até cer-to grau. Após um inchamento, a biomassa geralmente pode ser seca pararetornar para seu formato original. Geralmente, acreditava-se que processosmecânicos não são capazes de reduzirem a biomassa celulósica muito abai-xo do nível de paredes de célula individuais, embora uma perturbação me-cânica possa fragmentar as fibras individuais (isto é, as paredes de célula)até certo grau.

Um processo em escala industrial é necessário, no qual um pro-cesso simples reduz mais a biomassa celulósica para um micropó. O pro-cesso original do inventor envolvia a adição e a remoção repetidas de água.A biomassa celulósica, especialmente em plantas vivas, é hidratada. Todasas células vivas têm um alto teor de água, e em plantas vivas as paredes demuitas células não vivas são usadas como condutos para água, garantindomais que a biomassa permaneça hidratada. No processo prévio, era neces-sário remover primeiramente a água em excesso e, então, fazer a adição e aremoção de água em ciclos.

O processo melhorado começa com uma perturbação mecânicainicial de biomassa celulósica. Um maquinário de picar e moer similar ouidêntico àquele usado nos processos anteriores é usado para o processa-mento inicial. Foi descoberto que é vantajoso reduzir a biomassa para partí-culas tendo um diâmetro médio máximo em torno de 1 mm. Conforme seráexplicado, isto é feito convenientemente em estágios. Contudo, não há umaexigência de uso das etapas exatas ou do aparelho descritos. Qualquer pro-cedimento que reduza a biomassa para partículas de em torno de 1 mm dediâmetro funcionará. Embora o processamento inicial possa ocorrer em umabiomassa "nativa" (isto é, úmida), foi descoberto que o maquinário atualmen-te sendo usado opera mais rapidamente e de forma mais eficiente em umabiomassa que contenha um nível reduzido de água. Devido ao fato de asetapas posteriores do processo requererem uma biomassa com um nívelreduzido de umidade, é conveniente secar a biomassa como uma primeiraetapa ou, pelo menos, após a biomassa ter sido reduzida para partículas deem torno de 5 a 10 mm de diâmetro. A primeira etapa do novo processo deperturbação é reduzir o tamanho dos pedaços de biomassa para em tornode 5 a 10 mm de diâmetro pelo uso de um picador ou formador de lascas ouum outro dispositivo mecânico apropriado. As partículas de partida têm teo-res de água em torno de 20 e em torno de 80% em peso. Antes de uma per-turbação adicional poder prosseguir eficientemente, as partículas devem sersecas até seu teor de água ser menor do que em torno de 15% em peso. Asecagem é obtida por métodos padronizados. Nos exemplos apresentadosaqui, o material de planta (pedaços de 5 a 10 mm) foi aquecido para pelomenos em torno de 80°C, para se garantir uma secagem rápida. Será apre-ciado por aqueles versados na técnica que outros métodos de secagem me-nos intensivos em termos de energia podem ser empregados também. E-nergia solar ou calor industrial de perda pode ser usado para a secagem dabiomassa.

No processo de perturbação anterior do inventor, a adição deágua era usada para enfraquecer as ligações de hidrogênio mantendo juntosos polímeros de polissacarídeo que formavam a biomassa. Neste novo mé-todo de secagem, a abordagem oposta é utilizada; uma remoção de águaaumenta a rigidez da biomassa, de modo que uma perturbação mecânicaseja mais eficaz. A etapa central do processo se baseia em uma peça espe-cial de equipamento denominada o microperturbador, o qual foi otimizadopara uma produção de pó de submicrômetro. O processo total a partir demadeira (por exemplo) até um micropó inclui as etapas a seguir: (1) coletade matéria-prima; (2) transporte da matéria-prima; (3) redução para uma es-cala de 5 a 10 mm (picar e nivelar /formar lascas); (4) secagem (pode ocor-rer antes de picar e formar lascas); (5) perturbação para partículas de tama-nho de milímetro; (6) redução com moinho de discos para um tamanho departículas de 100 micrômetros e abaixo, com classificação de tamanho departículas; e (7) tratamento com microperturbador/misturador para a produ-ção de um micropó de micrômetro e submicrômetro.

Um picador ou formador de lascas plano comercial é usado pararedução da biomassa para uma escala de 5 a 10 mm. Estes dispositivos sãoamplamente usados para se formarem lascas de madeira e escovar e, ge-ralmente, incluem uma ou mais bordas de corte em um eixo rotativo. Os dis-positivos usualmente têm algum tipo de tela ou peneira, de modo que gran-des pedaços de biomassa possam ser adicionalmente processados, enquan-to os pedaços menores caem através dali. Geralmente, uma tela ou peneiraque produz pedaços com uma dimensão máxima em torno de 3 a 5 mm éótima. Conforme já mencionado, o material a ser picado pode ser seco pri-meiramente, ou ele pode ser seco após picar/nivelar. Uma secagem é reali-zada vantajosamente a uma temperatura geralmente em torno de 80°C oumais alta, embora uma secagem a uma temperatura mais baixa por um tem-po mais longo seja perfeitamente viável. Foi descoberto que o processo deplanificação - picar é mais eficiente em material seco; 25 kg de biomassaadequadamente seca podem ser picados em 10 minutos ou menos, enquan-to a mesma quantidade de biomassa úmida pode requerer uma hora ou maispara ser picada adequadamente.

É vantajoso reduzir a biomassa lascada para partículas tendouma escala em torno de 1 mm. Uma ampla variedade de dispositivos demoagem está disponível para a obtenção desta finalidade. O inventor des-cobriu ser eficaz utilizar um perturbador que ele desenvolveu para seu pro-cesso anterior. No dispositivo perturbador 30 da figura 1, uma pluralidade deeixos de contra-rotação 36 (aqui dois) porta pás rígidas 38 que são espaça-das de modo que elas entrem em contato relativamente próximo (uma folgaem torno de 1 cm) durante uma rotação. Os eixos 36 são orientados horizon-talmente e são dispostos próximos do fundo do recipiente tipo de tremonha32. Os eixos 36 são contra-rodados por motores 34 (apenas um mostrado) auma velocidade de umas poucas centenas de RPM ou menos. A biomassa éalimentada para o dispositivo e perturbada pelas pás. Usando-se um disposi-tivo como esse, 25 kg de biomassa podem ser reduzidos de um tamanho departícula ou em torno de 3 a 5 mm para um tamanho de partícula de menosde 1 mm em 60 min ou menos.

O processo inventivo então usa um moinho de discos e um mi-croperturbador/misturador para redução da biomassa para partículas de ummicrômetro para a escala de submicrômetro. O moinho de discos é eficaz naredução rápida da biomassa de uma escala de exatamente menos que 1mm para uma escala em torno de 100 μιτι. O microperturbador/misturadorpode reduzir eficientemente as partículas de 100 μιη para a escala final demicrômetro para submicrômetro. Será apreciado que, se o moinho de discosfor operado por um tempo muito longo, poderá reduzir a biomassa para par-tículas menores do que 100 μιη; contudo, pelo movimento do material de umtipo de aparelho para um outro, é possível produzir um micropó mais rapi-damente com um gasto menor de energia.

O teor de água preciso das partículas é importante no processogeral. Conforme explicado abaixo, uma versão do moinho de discos é parti-cularmente sensível ao excesso de água. O dispositivo de moinho de discoscontém discos rotativos os quais dispersam as partículas de biomassa seca,conforme elas forem adicionadas. A borda de disco a qual interage com aspartículas não tem que ser afiada, porque nenhum corte real das partículasocorre. Ao invés disso, as partículas são repetidamente prensadas ou com-primidas (cisalhadas), conforme elas contatarem os discos rotativos de per-turbador do moinho de discos. A prensagem ou compressão gradualmenterompe as partículas em estruturas cada vez menores, as quais são mantidasseparadas de cada outra pela agitação constante dos discos rotativos. Inici-almente, as fibras individuais (paredes de célula) se tornam separadas. En-tão, as paredes de célula são rompidas em partículas cada vez menores. Aparede de célula é composta principalmente por microfibrilas de celulosecomplexadas com hemicelulose e lignina. Mais provavelmente, a flexão e acompressão repetidas das partículas pelos discos resultam em separaçõesao longo das zonas de fraqueza na junção dos subcomponentes de celulose,hemicelulose e Iignina da biomassa. Conforme as partículas da biomassa setornam cada vez menores, uma evaporação a partir da área superficial gran-demente aumentada é melhorada, de modo que pouco ou nenhum calor adi-cional seja necessário para se efetuar uma secagem ótima.

Após a biomassa ter sido tratada com o moinho de discos, elaexperimenta um tratamento final com o microperturbador/misturador. Estaunidade é como uma versão em miniatura do perturbador descrito na figura1. O dispositivo ilustrado tem em torno de 53 cm por 90 cm e 100 cm ao lon-go do eixo com motores de 2 kW. O diâmetro medido de acordo com as lâ-minas ou pás é de em torno de 35 cm. O microperturbador/misturador temapenas 50 cm ao longo do eixo geométrico e é proporcionado de modo con-forme, mas, por causa da velocidade mais alta, usa motores de 3,7 kW. Noperturbador/misturador, dois eixos de rotação espaçados portando pás inte-respaçadas rodam a altas velocidades em direções opostas em um invólu-cro. Os eixos são capazes de rodarem a 12.000 RPM, embora o atrito cau-sado pelas partículas de biomassa geralmente reduza a taxa prática de rota-ção para 4.000 RPM ou menos (mas pelo menos vários milhares de RPM).As partículas são postas em suspensão em ar pela rotação e a rotação decompensação tensiona e rasga as partículas separando-as e desagrega aspartículas que tiverem se tornado aglomeradas no moinho de discos. Nesteestágio final, as partículas são reduzidas para o tamanho de micrômetro úni-co ou submicrômetro. Um microperturbador/misturador pode processar 25 kgde partículas de 100 pm a partir do moinho de discos em partículas de ummicropó tendo uma escala de micrômetro - submicrômetro em 60 a 120 minutos.

O produto final do processamento é um micropó. Por micropó sequer dizer uma biomassa em pó, onde as partículas têm um tamanho médiode não mais do que em torno de 2 a 3 μιτι, mas com uma proporção signifi-cativa de partículas de submicrômetro. Será entendido que os tempos deprocessamento médios mencionados abaixo produzem um micropó com es-tas características. Uma classificação (isto é, uma classificação por tama-nho) do micropó permite que partículas maiores recebam um processamentoadicional, desse modo se produzindo uma proporção maior de partículas desubmicrômetro. Os usos do micropó incluem digestão enzimática para aprodução de açúcares (geralmente seguida por uma fermentação para álco-ol) ou combustão direta. O micropó com um tamanho de partículas médio de2 a 3 μm é adequado para essas aplicações, mas, em alguns processos,pode ser uma vantagem usar um micropó tendo uma proporção maior departículas de submicrômetro. O aumento no tempo de processamento, parti-cularmente no microperturbador/misturador, aumenta a proporção de partí-culas de submicrômetro. Será apreciado que um processamento adicionalpara a produção de uma proporção maior de partículas de submicrômetrorequer mais tempo e energia. Uma análise de custo - benefício pode deter-minar a faixa ótima de tamanho de micropó para cada uso em particular.

O inventor produziu duas versões diferentes do disco. O primeirodispositivo não foi pretendido como um dispositivo prontamente escalonável,ao passo que o segundo dispositivo foi pretendido como um dispositivo es-calonável e um protótipo para produção de micropó em escala industrial.

Subseqüentemente, foi descoberto que os resultados mais expeditos sãoobtidos por pré-processamento usando-se o segundo dispositivo, seguidopor um tratamento de moinho de discos final com um dispositivo do primeirotipo. Isto é, uma perturbação ótima pode ser obtida por um dispositivo doprimeiro tipo, mas a produção geral é relativamente baixa. A produção de umdispositivo do segundo tipo é melhor, mas gastam-se tempos de processa-mento excessivos para a obtenção de uma proporção grande de partículasde submicrômetro no micropó. Contudo, pelo processamento da saída dodispositivo do segundo tipo com o dispositivo do primeiro tipo, um micropótendo uma proporção significativa de partículas de submicrômetro pode serobtido de forma pronta e eficiente. A substituição do primeiro tratamento demoinho de discos por um tratamento de perturbador também provou ser ex-pedito. No presente momento, o uso do perturbador seguido pelo moinho dediscos do primeiro tipo é o arranjo preferido.

Pelo exame das estruturas destes dispositivos diferentes, osprincípios de operação e os parâmetros da invenção tornar-se-ão evidentes.A figura 2 mostra um diagrama de um microperturbador baseado em discorotativo, conforme visto a partir de cima. Neste dispositivo, um sistema debraço em formato de "X" duplo 22 (isto é, quatro segmentos de braço sepa-rados) é acoplado a um eixo ou eixo central 24, de modo que o sistema debraço 22 possa rodar em torno do centro. O sistema de braço em X 22 éuma estrutura conveniente, mas será evidente para alguém versado na téc-nica que qualquer membro (um braço ou disco, por exemplo) disposto pararodar em torno do centro pode ser substituído pelo sistema de braço em X22. Cada um dos braços 26 porta dois discos rotativos. Conforme visto nafigura 3, cada disco 28 é conectado a um eixo horizontal 32, cada um dosquais sendo suportado por um par de suportes 42 pendentes a partir de umdos braços 26. Cada disco 28 é alinhado de modo que role ao longo do fun-do de um dos quatro sulcos concêntricos em formato de V 37 que ocupam ofundo de um invólucro 39 que contém o braço em X 22. Os quatro trilhosconcêntricos sucessivos são de em torno de 330 mm, 490 mm, 650 mm e810 mm de diâmetro. Os sulcos em V 36 têm um fundo plano de em torno de8 mm de largura. As partes de trabalho são todas construídas a partir de açoinoxidável. Quando o dispositivo opera, um motor 34 é conectado por meiode uma cinta 44 ao término inferior 46 do eixo central 24, que faz com que osistema de braço em X 22 revolva no invólucro 39 a uma velocidade de emtorno de 120 RPM. Os discos 28 se movem ao longo do fundo dos sulcosem formato de V 37. A estrutura do eixo horizontal 32 é tal que os discossejam montados com alguma flexibilidade, permitindo-se que eles respon-dam a irregularidades e naveguem no sulco em V circular 37. Qualquer outroarranjo mecânico adequado além do eixo e cinta pode ser usado para sefazer com que o sistema de braço em X 22 rode em torno de seu centro.

A unidade é estruturada de modo que o disco 28 não toque re-almente o fundo ou os lados do sulco em V 36. A borda de cada disco 28 éum pouco afunilada para combinar com o sulco em V 37, de modo que hajanominalmente uma folga entre as superfícies do disco 28 e as superfíciesadjuntas dos sulcos em V 37. Peças cortadas de biomassa são introduzidasna unidade através de uma janela de entrada 48 no lado vertical inferior daunidade e caem nos sulcos em V 37. A biomassa preenche a folga entre odisco 28 e as paredes do sulco em V 37. O disco em movimento 28 esmagaa biomassa e o atrito resultante faz com que o disco revolva e deslo-que/distribua a biomassa. A ação repetida de esmagamento e cisalhamentorasga os pedaços de biomassa separando-os, resultando em partículas cadavez menores. Isto é onde o grau de umidade na biomassa é particularmenteimportante. Se a biomassa estiver úmida demais, ela aderirá em conjuntoem grandes grumos, os quais impedem um movimento suave dos discos 28e podem mesmo fazer com que um disco 28 salte parcialmente para fora deseu sulco em V 37. Durante este processo de perturbação, os pedaços mai-ores caem de volta nos sulcos em V 37 para processamento adicional, en-quanto as partículas menores são envolvidas no ar pelo movimento dos dis-cos 28 e podem ser retiradas a partir de uma janela de saída 52 na cobertu-ra superior da unidade. Quando operada em um modo de batelada, a unida-de pode processar em torno de 10 a 15 kg de biomassa em 20 a 30 min.Quando operada em modo de fluxo contínuo, em torno de 0,5 kg de materialé adicionado (e retirado) por minuto. O inconveniente mais significativo destaconfiguração é que uma biomassa excessivamente úmida pode entupir ossulcos em V 37, fazendo com que os discos 28 trilhem de forma imprópria.Se o material estiver úmido demais, as partículas se agrupam e impedemcompletamente um processamento adicional. Isto torna necessária uma pa-rada da unidade para limpeza dos sulcos 37.

A segunda modalidade do perturbador de moinho de discos foiprojetada para suplantar os inconvenientes da primeira modalidade discutidaacima. A figura 5 mostra um diagrama simplificado desta modalidade, con-forme visto a partir de cima. Um invólucro fechado 39 contém uma pluralida-de de eixos horizontais 54, aqui em número de quatro. Cada eixo 54 é dire-tamente acoplado a um motor 34. Os discos rotativos 28 são afixados a cadaeixo 54 de uma maneira espaçada, com o eixo passando através do centrode cada disco 28. Na figura, cada eixo 54 porta oito discos 26 e os discos 26nos eixos adjacentes 54 são deslocados ao longo do comprimento dos eixos54, de modo que os discos 26 em eixos adjacentes 42 possam ser intercala-dos ou sobrepostos. No dispositivo real, os discos 26 têm em torno de 800mm de diâmetro. A figura 6 mostra o aparelho a partir do lado, ilustrado adi-cionalmente a superposição dos discos 26 nos eixos horizontais adjacentes54. Conforme mostrado na figura 7, o perímetro externo de cada disco 26roda em um sulco em V reto 37'. Isto é, a estrutura da primeira modalidaderequer que os sulcos em V 37 sejam circulares. Aqui, os sulcos em V 37' sãolineares, correndo pelo comprimento do dispositivo. As figuras 8 e 9 mostramde forma diagramática que as bordas externas dos discos 26 são providascom extensões 56, as quais são dimensionadas para penetrarem quase nosfundos dos sulcos em V 36'. A figura 8 mostra um disco 26 do qual uma por-ção aumentada 26' porta as extensões 56 com cada extensão 56 sendo cur-vada de modo a seguir a circunferência do disco 26. As extensões 56 sãoafixadas à borda de disco por meio de parafusos 58 (embora qualquer outroprendedor mecânico apropriado pudesse ser usado também). A figura 9mostra uma seção transversal do disco 26, tomada ao longo de um raio dodisco circular, para ilustração do método de afixação das extensões 56. De-vido ao fato de as extensões 56 penetrarem nos sulcos em V 37', a maiorparte do contato entre as partículas de biomassa e o disco 26 ocorre nasextensões 56, as quais podem ser prontamente substituídas, quando umdesgaste significativo tiver ocorrido. De novo, todas as partes do dispositivoque contatam a biomassa são construídas a partir de aço inoxidável ou deum outro material resistente. Note que os parafusos 58 são usados em con-junto com arruelas biseladas 68, as quais mantêm mais firmemente as ex-tensões 56 no lugar e também provêem uma turbulência de ar para movi-mento e mistura do micropó.

Durante uma operação, os discos 26 tipicamente revolvem auma velocidade de em torno de 150 RPM. A biomassa (material picado comuma dimensão máxima de em torno de 10 mm) é introduzida através de umajanela de entrada 62 (figura 6) e é varrido para os sulcos em V 37'. O discorotativo 26 pulveriza a biomassa e a varre para uma janela de saída 64, on-de o micropó é passado através de um dispositivo de classificação 66, ondeo micropó é separado de acordo com o tamanho. Uma classificação podeser obtida de forma gravimétrica pelo sopro do micropó para cima em umatorre de separação (com ou sem defletores), onde as partículas menores(produto acabado) são retiradas a partir do topo da torre. As partículas me-nores são retiradas a partir da base da torre, porque as partículas mais finaspermaneceram em suspensão na corrente de ar por um período de tempomais longo (as partículas mais finas podem formar uma suspensão coloidalno ar). As partículas maiores então são recirculadas através do dispositivopara uma perturbação adicional. O mesmo método de classificação é útilcom o perturbador rotativo já descrito. Outros métodos de classificação u-sando telas e/ou separadores de ciclone de pó ou combinações desses mé-todos também podem ser usados. O dispositivo ilustrado (quatro eixos hori-zontais com oito discos de 800 mm de diâmetro por eixo) perturba em tornode duas toneladas de biomassa por 10 a 12 horas. A capacidade do disposi-tivo pode ser prontamente aumentada pela adição de eixos adicionais (istoé, tornando o comprimento do dispositivo mais longo) e/ou pela adição dediscos a cada eixo (isto é, tornando a largura do dispositivo mais longa).

Contudo, o produto típico produzido pela máquina linear é umpouco maior no sentido de partícula (menos partículas de submicrômetro) doque no dispositivo rotativo. Acredita-se que isto é devido ao efeito de as bor-das de disco passarem para o sulco e, então, elevando-se, enquanto o discodo dispositivo rotativo mantém mais contato com o sulco pelo "rolamento"para dentro e para fora do sulco. O efeito líquido é que o disco rotativo provêmais esmagamento e forças de cisalhamento as quais são mais eficazes naruptura das partículas de biomassa em partículas ainda menores. Por outrolado, o dispositivo linear é relativamente insensível a variações nos níveis deumidade conforme o movimento "para dentro e para fora" de um ponto emparticular no disco rotativo, já que interage com os sulcos, varre os sulcos eos limpa de quaisquer agregados de partículas. Embora o dispositivo linearpossa produzir um micropó muito fino ao se estender consideravelmente seuciclo de operação, os resultados mais eficientes são obtidos pelo pré-processamento da biomassa picada com a unidade linear, para a obtençãode partículas principalmente na subfaixa de tamanho de 100 μιη, e, então,completando-se o processamento com o dispositivo rotativo, para a obten-ção de micropós com um tamanho de partícula máximo abaixo de 10 pmcom uma percentagem substancial das partículas tendo dimensões máximasna faixa de submicrômetro.

Esta abordagem produz um micropó de qualidade excelente, aetapa de pré-processamento com o dispositivo linear impedindo inteiramenteum entupimento de sulco com agregado que, às vezes, aflige o dispositivorotativo. A biomassa pré-processada com a unidade linear é de um tamanhotal e de uma consistência que um entupimento dos sulcos não ocorre. A a-bordagem alternativa, a qual presentemente é preferida, é usar o perturba-dor (ao invés do moinho de discos linear) para redução da biomassa para afaixa de tamanho de 100 μιη e, então, usar o moinho de discos rotativo paraum processamento adicional.

O moinho de discos linear descrito acima eficazmente processaem torno de 2 toneladas métricas em 10 horas. Isto é, ele pode extrair emtorno de 200 kg de biomassa por hora. A unidade experimental usa motoreselétricos e requer em torno de 3 kW por hora. O moinho de discos rotativodescrito acima (diâmetro de operação de aproximadamente 90 cm) podeprocessar completamente em torno de 20 kg de material por hora. Portanto,dez unidades devem ser conectadas a cada moinho de discos linear, ou,caso contrário, moinhos de discos rotativos de capacidade mais alta são re-queridos. Usando motores elétricos, um moinho de discos rotativo atualmen-te usa entre em torno de 2,5 e 5 kW de potência por tonelada métrica de bi-omassa. Assim, com o presente equipamento experimental, uma toneladamétrica de biomassa requer em torno de 20 kW de potência elétrica para aperturbação. É provável que dispositivos mais eficientes usando fontes depotência motoras mais econômicas do que motores elétricos possam serprontamente divisados.

A modalidade presentemente preferida alternativa do processocomeça com um picador/formador de lascas o qual pode reduzir (em umaescala de laboratório) 25 kg de biomassa seca para pedaços de 3 mm em 10min. Isto então é alimentado para o perturbador (figura 1), o que reduz o ma-terial para o tamanho de submilímetro em menos de 60 min. Isto, então, éalimentado para o moinho de discos rotativo (figura 2), o que reduz o materi-al para o estágio abaixo de 100 micrômetros em 30 min. Finalmente, estematerial é processado no microperturbador/misturador de alta velocidade, oqual produz um pó de micrômetro para submicrômetro em 1 a 2 horas.

O efeito do processo inventivo pode ser mais bem-apreciado poruma comparação do tamanho do pó celulósico desenvolvido por processostradicionais, se comparado com o processo inventivo. A figura 10 mostrauma imagem de SEM (microscópio de varredura de elétrons) de uma polpade madeira tradicional feita a partir de uma árvore de dicotiledônea. O méto-do de formação de polpa típico macera as lascas de madeira quimicamente,após o que os componentes celulósicos da madeira são separados mecani-camente. As barras de micrômetro nas figuras demonstram que as figurasmostram um aumento na magnificação a partir da figura 10A para a figura10D, com a última sendo de aproximadamente dez vezes a magnificação daanterior. As figuras também revelam que os maiores aspectos celulares -principalmente paredes de célula de elementos de vaso - estão largamenteintactos.

A figura 11 mostra um conjunto similar de imagens de SEM damadeira de kenaf dicotiledônea perturbada por um método de explosão datécnica anterior. O kenaf é um arbusto de madeira que está sendo cultivadocomo uma fonte de polpa de papel. O método de explosão foi desenvolvidocomo um método simplificado para perturbação de biomassa celulósica parafacilitação da digestão enzimática, hidrólise química e processos de biomas-sa relacionados. Uma inspeção das figura 11A a 11D revela que os elemen-tos de vaso celular grandes são largamente não perturbados. De fato, umaperturbação de explosão não é significativamente mais eficaz do que os mé-todos tradicionais de formação de polpa química na redução de elementosde celulose em partículas digeríveis por enzima prontamente pequenas.

As figuras 10 e 11 devem ser contrastadas com as figura 12 e13. A figura 12 mostra o processo de perturbação inventivo aplicado à ma-deira de lariço japonês. A figura 12D mostra que a perturbação produz umnúmero significativo de partículas de celulose abaixo de em torno de 1 μιτιde diâmetro, ao passo que muitas das partículas estão na faixa de 2 a 3 μιη(note que a maioria das partículas maiores parece ser de agregados de par-tículas menores). A figura 13 mostra imagens de SEM de madeira de kenafperturbada. Embora algumas partículas na faixa de 10 pm permaneçam, afigura 13D mostra várias partículas na faixa de tamanho de micrômetro asubmicrômetro. O material produzido pelo tratamento de explosão mostrapoucas partículas, se houver, nesta faixa de tamanho. Todas as fibras gran-des e elementos de vaso mostrados na figura 11 foram perturbados pelotratamento inventivo. Devido ao fato de o método de perturbação inventivopoder ser equipado com um dispositivo de classificação (explicado abaixo),as partículas maiores (isto é, maiores do que 1 μηι) podem ser automatica-mente recirculadas para uma perturbação adicional, e o processo pode serprontamente "sintonizado" para a produção de partículas primariamente desubmicrômetro.

O presente inventor fez uma descoberta inesperada que commétodos de combustão ótima o micropó preparado de acordo com esta in-venção é um combustível industrial excelente para substituição de óleocombustível ou gás natural para a geração de calor. A queima de micropó éprincipalmente uma oxidação de fase gasosa, tal como aquela de gás natu-ral ou óleo combustível (o qual é queimado como gotículas pequenas em umaerossol). O carvão também é queimado, às vezes, como um pó formadopor um moinho de rolos. Essa combustão não é como aquela da queima deum bloco de carvão, mas, por causa das partículas pequenas (e, correspon-dentemente, das áreas superficiais grandes) envolvidas, a reação começa ase aproximar da reação de oxidação entre gases - por exemplo, oxigênio emetano. De modo similar, a queima de um micropó não é como a queima deuma tora ou de um pedaço de madeira. O tamanho de partículas extrema-mente pequeno torna a combustão do micropó ainda mais como uma reaçãode gás - gás.

Testes de ignição de amostras de micropó de planta mostramtemperaturas de ignição relativamente baixas e a capacidade de o pó sus-tentar uma combustão contínua e uma liberação resultante de quantidadessignificativas de energia. Contudo, uma combustão de micropó não é tãofacilmente sustentada como o é uma combustão verdadeira de fase gasosa.Um suprimento de combustível contínuo e constante é crítico. Para a obten-ção desta pressão, mistura e vibração estão envolvidas no movimento domicropó e na colocação dele em suspensão em um estado combustível.Tende a ser difícil manter um fluxo controlável constante de micropó pormeio de pressão apenas. Ao invés disso, é necessário lentamente agitar omicropó em grande volume, enquanto se aplica alguma pressão, para sefazer com que o material flua. Uma agitação à alta velocidade não funcionaconforme o esperado, uma vez que o dispositivo de agitação simplesmentese move através do micropó, sem contribuir para a fluidização geral do gran-de volume. Uma vez que o micropó tenha fluído para o local da combustão,uma pressão de ar é aplicada para se dispersar completamente o micropó.Conforme o micropó se aproxima do ponto de dispersão, o percurso inteirode alimentação é vibrado, para se garantir uma alimentação de combustívelótima e uma dispersão. Uma vibração pode ser provida por um eixo de rota-ção desequilibrado em contato com o dispositivo; dispositivos piezoelétricos,sistema de "bobina de voz" e outros transdutores bem-conhecidos tambémpodem ser usados para a provisão da vibração. A freqüência de vibraçãovantajosamente é ajustável, e a freqüência de vibração ótima geralmenteestá entre 50 e 500 Hz.

Uma vez que o micropó vibrado atinja o "queimador", ele é mis-turado com e disperso por uma corrente de ar pressurizado. A mistura depó/ar se expande para um espaço de combustão onde ela pode ser queima-da por uma centelha, uma vela de incandescência, chama, bobina aquecidaou por um dispositivo de ignição similar. É importante manter uma relação dear - combustível apropriada de em torno de 5:1. Este valor é pequeno, secomparado com relações ótimas para carvão, gasolina, óleo combustível ougás natural. Por exemplo, a relação de ar - combustível ótima para gasolinaé de em torno de 15:1. A quantidade total de calor gerada por unidade detempo é controlada pela variação do peso do micropó enviado por unidadede tempo. O valor médio para queima de madeira seca é conhecido comosendo em torno de 4300 kcal/kg. Assim, é razoavelmente fácil dispor que umqueimador de micropó opere a um valor regulado conhecido, tal como de50.000 kcal/h, o que requereria em torno de 200 g de micropó por minuto.

De modo similar, um queimador de 200.000 kcal/h requereria em torno de800 g de micropó por minuto. Diferentemente da queima de um pedaço demadeira, uma combustão de micropó é essencialmente completa. A cinzaresultante é muito leve e, usualmente, representa em torno de 50% a 70%do volume do micropó original. O peso de cinza geralmente está entre 1% e10% do peso de micropó original, dependendo da fonte da biomassa originalcom madeira tendo um valor de cinza geralmente baixo, se comparado combagaço ou uma biomassa similar.

A figura 14 mostra um diagrama de um sistema para a queimade micropó. Neste diagrama, um silo de armazenamento 70 para o micropóestá localizado em grande proximidade com queimador 84. Contudo, seráapreciado que dutos contendo dispositivos de agitação (por exemplo, fusoslineares ou transportadores) podem ser usados para a condução do micropó,muito como se fosse um fluido, de modo que o silo de armazenamento prin-cipal pudesse estar a uma distância do queimador. Na figura, uma fonte devibração 74 é combinada com a fonte de pressão de ar 72 para a fluidizaçãodo micropó em um misturador 82. O micropó entra no conjunto de queimador84, onde uma fonte de ar pressurizado adicional coloca o micropó em sus-pensão. A fonte de ar adicional e a vazão de micropó induzida por vibraçãosão ajustadas para manterem uma mistura ar - combustível ótima no quei-mador. Um ignitor 80 (por exemplo, vela de incandescência ou centelha)queima a mistura de ar - combustível e a nuvem de ignição resultante é diri-gida para a porção de troca de calor de, por exemplo, uma queimador 78. Anuvem de ignição é um jato de chama forçado não diferente da chama for-mada por uma queimador a óleo combustível convencional. A cinza resultan-te é extremamente fina e leve, e é recuperada a partir da corrente de ar deexaustão saindo do trocador de calor de queimador, usando-se uma tecno-logia bem-conhecida na técnica de sistemas de potência acionados a car-vão. Diferentemente da cinza de carvão, a cinza de micropó é livre de com-postos tóxicos e metais pesados. Devido ao fato de consistir em mineraisremovidos do solo pelas plantas, cuja biomassa se tornou o micropó, elapode ser adicionada com segurança de volta ao solo para fins de descarte.

As reivindicações a seguir assim devem ser consideradas comoincluindo o que é especificamente ilustrado e descrito acima, o que é concei-tualmente equivalente, o que pode ser obviamente substituído e o que tam-bém incorpora essencialmente a idéia essencial da invenção. Aqueles ver-sados na técnica apreciarão que várias adaptações e modificações da mo-dalidade preferida recém descrita podem ser configuradas, sem que se des-vie do escopo da invenção. A modalidade ilustrada foi estabelecida apenaspara fins de exemplo e isso não deve ser tomado como limitando a invenção.

Portanto, é para ser entendido que, no escopo das reivindicações em apen-so, a invenção pode ser praticada de outra forma além da especificamentedescrita aqui.

Claims (13)

1. Aparelho para a conversão de biomassa em micropó, quecompreende:um invólucro;pelo menos um sulco dentro do invólucro, no qual os fragmentosde biomassa são colocados;pelo menos um disco orientado de forma substancialmente verti-cal.que tem uma borda circunferencial dimensionada para se adaptar dentroe disposto dentro do sulco sem contatar os lados ou o fundo do sulco; eum meio para fazer com que o disco se revolva movendo a bor-da circunferencial em relação ao sulco, desse modo cisalhando os fragmen-tos de biomassa dispostos entre os lados e o fundo o sulco e a borda circun-ferencial e reduzindo os fragmentos de biomassa a micropó.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que pelo me·nos um sulco é linear.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, em que pelo me-nos um disco tem um eixo horizontal o qual é retido em lados opostos doinvólucro.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, em que o eixo ho-rizontal porta uma pluralidade de discos.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, em que o meiopara fazer com que pelo menos um disco se revolva é a rotação do eixo ho-rizontal.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que a bordacircunferencial é substituível.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o sulco édisposto de forma circular em torno de um centro.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, em que o discotem um eixo horizontal o qual é retido por um suporte pendente a partir deum membro orientado horizontalmente disposto para rodar em torno do cen-tro.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, em que o meiopara fazer com que pelo menos um disco se revolva é uma rotação domembro orientado horizontalmente.

10. Processo para a produção de micropó a partir de uma bio-massa celulósica por digestão enzimática ou combustão direta compreendeas etapas de:picar ou formar lascas da biomassa para a produção de partícu-las tendo uma dimensão máxima em torno de 3 a 5 mm;processar a biomassa picada para redução do diâmetro máximodas partículas para em torno de 1 mm ou menos;tratar a biomassa processada com um moinho de discos rotati-vos para redução do tamanho de partículas máximo para menos de 100 mi-crômetros de diâmetro, em que os eixos de revolução suportam discos, cu-jas bordas viajam em sulcos em formato de V circulares e perturbam as par-tículas ao pressionarem as partículas entre as bordas e os sulcos em forma-to de V.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, que aindacompreende a etapa de perturbação das partículas de biomassa a partir domoinho de discos rotativos com um microperturbador, em que eixos de con-tra-revolução rodam apoiando pás suspendendo e perturbando as partículas,e em que os eixos revolvem a velocidades de pelo menos várias revoluçõespor minuto.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10, em que a etapade processamento usa um perturbador em que eixos de contra-revoluçãoapoiando pás suspendem e perturbam as partículas, e em que os eixos re-volvem a velocidades abaixo de em torno de 500 revoluções por minuto.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 10, em que a etapade processamento usa um moinho de discos lineares, em que eixos de revo-lução apoiam discos, cujas bordas perturbam partículas ao pressionarem aspartículas entre as bordas e sulcos em formato de V lineares.