BRPI1100460A2 - sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica - Google Patents
sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI1100460A2 BRPI1100460A2 BRPI1100460-6A BRPI1100460A BRPI1100460A2 BR PI1100460 A2 BRPI1100460 A2 BR PI1100460A2 BR PI1100460 A BRPI1100460 A BR PI1100460A BR PI1100460 A2 BRPI1100460 A2 BR PI1100460A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- organic material
- integrated
- unit
- recycling system
- biomass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
- C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/08—Bioreactors or fermenters combined with devices or plants for production of electricity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGÂNICA. É descrito um sistema integrado para reciclagem de matéria orgânica que reproduz o ciclo natural do carbono e provê a produção de benefícios e/ou subprodutos a cada estágio do sistema, com a reciclagem dos resíduos gerados das unidades anteriores do sistema, dito sistema que compreende uma unidade de decomposição da matéria orgânica (100) dotada de um digestor anaeróbico (110) com uma cultura de bactérias acidogênícas e acetogênicas e microorganismos metanogênicos para produção de biogás (114) e digestato (115), uma unidade de combustão (200) que apresenta uma câmara de combustão (210), uma unidade de resfriamento (300) que compreende um equipamento térmico (310) com fonte de calor (203) composta pelo gás de exaustão aquecido (215) recebido da unidade de combustão (200) e fonte fria composta por substância refrigerante (304), e uma unidade de síntese (400) que compreende um fotobioreator (410) ou qualquer outro meio natural de fotossíntese para a produção de oxigênio (414), biomassa (404) e hidrocarbonetos (434).
Description
sistema integrado para reciclagem de materia
organica
campo da invenqao
A presente ϊηνβηςείο diz respeito a um sistema integrado para reciclagem de materia organica. Mais especificamente compreende um sistema que reproduz ο ciclo natural do carbono e prove a produgao de beneficios e/ou subprodutos a cada estagio do sistema, com a reciclagem dos residuos gerados das unidades anteriores do sistema.
io antecedentes dainvenqao
A materia organica e definida biologicamente como materia de origem animal ou vegetal, e geologicamente como compostos de origem organica encontrados sob a superficie do solo.
Reciclagem e ο termo geralmente utilizado para designar ο is reaproveitamento de materials beneficiados como materia-prima para um novo produto.
A gestao dos residuos, essencialmente da componente organica destes, come^a a ser uma questao cada vez mais preocupante devido a convencional forma de tratamento (deposigao em aterros), que nao aproveita a materia organica e Iar^a metano a atmosfera (um gas que contribui para ο efeito estufa) e falta de aproveitamento do seu potencial para transformagao em subprodutos de interesse economico.
Atualmente1 a materia organica vem sendo utilizada na gera^ao de biogas, um tipo de mistura gasosa de dioxido de carbono (CO2) e metano (CH4)1 produzida naturalmerite em meio anaerobico pela agao de microorganismos em materias organicas, que sao fermentadas dentro de determinados Iimites de temperatura, teor de umidade e acidez.
No entanto, as usinas geradoras de biogas, assim como usinas termoeletricas tradicionais de combustiveis fosseis, Iar^am a atmosfera grandes quantidades de CO2, trazendo a tona questoes sobre ο aquecimento global.
Durante ο periodo de pelo menos 10.000 anos antes da revolugao industrial, a concentragao de CO2 na atmosfera se manteve constante entre 260 e 280 particulas por milhao (ppm). No entanto, io desde cerca de 1850, devido a industrializa^ao’ a concentra^ao de CO2 na atmosfera passou a aumentar progressivamente, e desde 2003’ a concentragao de CO2 vem crescendo a uma taxa superior a 2ppm por ano, atingindo um total de 390 ppm em 2010.
Diversas solugoes tecnicas visam resolver este problema, completando ο ciclo carbonico atraves da utilizagao de biorreatores contendo algas que reciclam ο CO2, transformando-o em biomassa ou hidrocarbonetos (geralmente combustiveis), atraves do processo de fotossintese.
No entanto, estas solugoes sao Hmitadas por ter como objetivo apenas reduzir a emissao de poluerites na produgao de energia, ignorando ο imenso potencial de reciclagem e outros beneficios oferecidos pelo ciclo carbonico.
Outras solu^oes tecnicas enfatizam a reciclagem e realizam ο sequestra de carborio ou ο tratamento de dejetos organicos, porem .nao fazem uso do ciclo carbonico.
O estado da tecnica descreve algumas destas solugoes, tal como ο documento US2009/003828 que prove a produpao de combustiveis a partir de algas usando ο ciclo carbonico, incluindo um biorreator, um digestor anaer6bico e um catalisador para converter gas de sintese em combustiveis liquidos, sendo ο dioxido de carbono produzido pelo digestor anaerobico transferido direto ao biorreator, fechando ο ciclo.
O documento DE102007007131 descreve uma usina a biogas acoplada a bioreator contendo algas.
Os documentos US6477841B1 e GB2254858 descrevem ο uso de residuos reciclados da combustao de combustiveis para a criagao de algas.
io O documento US2008/0166265 descreve uma usina geradora de gas de sintese a partir de esgoto e outros dejetos usando uma tocha de plasma. O gas e oxidado para gerar energia e os dejetos sao reciclados no biorreator e processados pela tocha de plasma, fechando ο ciclo.
is O documento US2008/0166790 descreve a produgao de energia e combustiveis usando ο ciclo carbonico, atraves de um bioreator, uma tocha de plasma e maquina termica.
O documento US2010/000699 descreve processos de sequestra carbono emitido em diversos processos, fazendo uso de biorreator e digestor anaerobico, em um processo nao ciclico.
O documento US2008/0050800 descreve um processo de produQao Π30 ciclico de energia θ combustiveis a partir de dejetos agricolas como materia-prima.
No entanto, ο estado da tecnica nao descreve nem sugere um sistema que reproduz ο ciclo natural do carbono e prove a produgao de beneficios e/ou subprodutos a cada estagio do sistema, adaptado a diversas aplicagoes, com a reciclagem dos residuos dos estagios anteriores do sistema, tal sistema integrado para reciclagem de materia organica sendo descrito e reivindicado no presente pedido. SUMARIO
A invengao prove um sistema integrado para reciclagem de materia organica que faz uso de quatro processos em um sistema que reproduz ο ciclo natural do carbono 一 decomposigao, combustao, resfriamento e sintese.
A invengao prove um sistema integrado para reciclagem de materia organica com potencial uso no tratamento de dejetos io organicos, geragao de energia, sequestra de carbono, produ?ao de biocombustiveis, fertilizantes, oxigenio e biomassa, melhoria do solo, aquecimento, dessaliriizagao da agua e tratamento de esgotos.
A invengao prove um sistema integrado para reciclagem de materia organica que promove flexibilidade, eficiencia e auto- suficiencia, pois os residuos de um estagio podem ser usados como materia-prima em outros estagios ou serem utilizados como subprodutos.
BREVE DESCRigAO DAS FIGURAS
A figura 1 apresenta um diagrama esquematico simplificado do sistema integrado para reciclagem de materia organica, evidenciando a inter-rela^ao entre as unidades de decomposig§o da materia organica (100), a unidade de combustao (200), a unidade de resfriamento (300) e a unidade de sintese (400).
A figura 2 apresenta representagoes esquematicas de possiveis configura9oes para a unidade de decomposigao da materia organica (100), onde a figura 2A apresenta uma configura^o simples, incluindo apenas ο digestor anaerobico (110) e reservatorios para biogas (111) e digestato (112); a figura 2B apresenta uma configuragao simples, incluindo apenas a camara de pir0lise (140); a figura 2C apresenta uma configuragao que combina um digestor anaerobico (110), uma camara de compostagem (130) e uma camara de pirolise (140); a figura 2D apresenta uma camara de pirolise (140) incluindo sistema de condensadensamento (350) de bio-oleo (152); a figura 2E apresenta a tocha da plasma (160).
A figura 3 apresenta representagoes esquematicas de possiveis configura^oes para unidade de combustao (200) sendo a figura 3A a io configuragao mais simples possivel, incluindo apenas a camara de combustao (210); a figura 3B apresenta a uma camara de combustao (210) integrada a uma camara de pirolise (140), onde ambas as camaras sao envolvidas por isolamento termico (220); a figura 3C e semelhante a 3B, mas inclui uma turbina (311) para aproveitar a is energia (312) da pressao do gas de siritese (161) gerado na camara de pirolise (140); a figura 3D e uma varia^ao da figura 3C, adicionando um condensador (350) para separar bio-oleo (152) e um equipamento (146) para triturar e armazenar a biomassa de origem celulosica (145) antes que esta seja dirigida a camara de pirolise (140); e a figura 3E apresenta um motor de combustao interna (230) do tipo otto, atkinson ou similar, acoplado a um gerador eletrico (320) e uma bateria (330).
A figura 4 apresenta representagoes esquematicas de possiveis configuragoes para unidade de resfriamento (300),sendo a figura 4A a configuragao mais simples possivel, incluindo apenas ο equipamento termico (310), representando uma maquina do tipo Stirling ou gerador termoeletrico, entre outras; a figura 4B apresenta um equipamento t^rmico (310) semelhante ao ciclo rankine, onde uma substancia refrigerante percorre um ciclo fechado, sendo vaporizada (361) e condensada (360) a cada ciclo; a figura 4C e semelhante a figura anterior, com a adi^ao um gerador eletrico (320) e uma bateria (330); a figura 4D e uma variagao da figura 4B onde a substancia refrigerante e composta por agua salgada (342), sendo que neste caso a substancia refrigerante e constaritemente reabastecida de modo a dessalinizar a major quantidade possivel de agua salgada (342); e a figura 4E e uma variagao da figura 4D, onde io estao presentes um gerador eletrico (320) e uma bateria (330).
A figura 5 apresenta representagdes esquematicas de posstveis configuragoes para unidade de sintese (400), sendo a figura 5A a configuragao mais simples possivel, incluindo apenas ο fotobiorreator (410); a figura 5B apresenta um sistema que inclui fotobiorreator is (410), turbina (311) para aproveitar a energia da pressao do oxigenio (O2) (414) e outros gases produzidos, e sistema de separa^o e processamento de hidrocarbonetos (430), e a figura 5C apresenta um sistema onde ο meio de fotossintese e composto por uma estufa (440).
A figura 6 apresenta um diagrama esquematico do sistema integrado para reciclagem de materia orgariica, evidenciando a forma mais completa e preferivel da invengao, com Iinhas duplas representando dutos de transporte de material entre diferentes componentes.
DESCRigAo DETALHADA DAINVENQAO
O sistema integrado para reciclagem de materia organica que reproduz ο ciclo natural do carbono e prove a produpao de beneficios e/ou subprodutos a cada estagio do sistema, objeto da presente invengao, compreende uma unidade de decomposigao da materia organica (100), uma unidade de combustao (200), uma unidade de resfriamento (300) e uma unidade de sintese (400).
A unidade de decomposigao (100) compreende um digestor anaerobico (110) com uma cultura de bacterias acidogenicas e acetogenicas e microorganismos metanogenicos.
Residuos organicos (106) sao depositados no digestor anaerobico (110), ditos residuos (106) selecionados entre algas io provenientes da unidade de sintese (400), biomassa (404), esterco ou efIuentes organicos.
Os microorganismos presentes no digestor (110) digerem os residuos organicos, produzindo biogas (114) e digestato (115). O digestato (115) pode ser usado como fertilizante (132). is O digestor anaerobico (110) apresenta um reservatorio (111) na porgao superior para ο armazenamento de biogas (114) e um segundo reservatorio (112) oposto ao ponto de alimentagao para armazeriar ο digestato (115).
Preferentemente1 ο conteiido do digestor anaerobico (110) deve conter microorganismos termofilos e ser mantido a uma temperatura entre 50°C e 52°C, com fonte de calor (203) recebida da unidade de combustao (200).
Preferencialmente1 a materia organica (106) e disponibilizada no digestor (110) atraves de uma bomba trituradora (120). Opcionalmentel parte do digestato (115) e fornecida a uma camara de compostagem (130) contendo minhocas das especies Eisenia foetida, Eisenia Andrei, Eisenia hortensis, Enchytraeus buchholzi ou Pontoscolex corethrurus, entre outras.
A camara de compostagem (130) pode tamb6m receber biomassa (404) para a produgao de hCimus (131) e fertilizante Iiquido (132).
Opcionalmente, uma camara de pirolise (140) contendo biomassa (404), preferentemente biomassa de origem celul0sica (145), e aquecida a uma temperature entre 450°C a 550°C, gerando biocarvao (143) e gas de sintese (161).
Preferentemente, a fonte de calor (203) e recebida da unidade de io combustao (200).
Preferentemente, a biomassa de origem celulosica (145) passa por um equipamento de trituragao e armazenagem (146) antes de ser encaminhada έ camara de pirolise (140).
De forma preferencial, ο biocarvao (143) e resfriado com is substancia refrigerante (304) recebida da uriidade de resfriamento (300) e pulverizado em um equipamento pulverizador (142). O biocarvao pulverizado (144) e fornecido a camara de compostagem (130), com ο objetivo de produzir terra preta, um composto com excelentes qualidades fertilizantes e grande capacidade de recuperar solos inferteis.
O gas de sintese (161) gerado pela camara de pirolise (140) e coletado e direcionado para a camara de combustao (210) para contribuir com a queima.
Preferentemente, um condensador (350) e posicionado entre ο escape de gases da camara de pirolise (140) e a camara de combustao (210) de modo a condensar bio-oleo (152), armazenado em um recipiente (151). Preferentemente, ο condensador (350) e resfrido pela substancia refrigerante (304) da unidade de resfriamento (300). Preferentemente, ο condensador (350) deve manter uma temperatura minima acima 100°C, de modo a evitar a condensa^ao de agua.
Opcionalmente, ο digestor anaerobico (110) pode ser substituido ou funcionar em paralelo com uma camara contendo dejetos organicos (106) e uma tocha de plasma (160) que ira converter a materia organica (106) em gas de sintese (161) e uma pequena proporgao (aproximadamente 20% em peso, ou 5% em volume) de io subprodutos inorganicos, conhecida como escoria (162), que tern diversas aplicagoes, como material de constru^ao (tijolos, cascalho, areia, aditivo de concreto, Isolamento termico), dependendo da maneira como e processada.
Preferentemente, turbinas (311) sao dispostas nos escapes de is gas de cada um dos diferentes sistemas de decomposigao (110, 140, 160) para capturar a energia da pressao dos gases.
Os gases (114’ 161) gerados na unidade de decomposi转ο (100) sao utilizados na alimentagao da unidade de combustao (200).
A unidade de combustao (200) apresenta uma camara de combustao (210) com fonte de calor (203) alimentada por combustivel (231) e oxigenio (414).
Preferentemente, ο combustivel (231) sera composto pelos gases (114, 161) gerados na unidade de decomposigao (100)
Preferentemente, a unidade de combustao (200) inclui uma valvula (116) na entrada de gas que regula a quantidade de gas proveniente dos diferentes sistemas de decomposigao (110, 140, 160) que sera direcionada a camara de combustao (210) e ο excesso que sera direcionado a um reservatorio ou sistema externo de distribuigao de gas (170).
Preferentemente1 a camara de combustao (210) inclui um sistema de ig_o (212) alimentado pela eletricidade (321) gerada na unidade de resfriamento (300).
A camara de combustao (210) produz gas de exaustao aquecido (215) composto por Nitrogenio1 vapor de agua e gas carbonico.
Preferentemente1 a unidade de combustao (200) e outros pontos do sistema que recebem calor (203) da unidade de combustao (200) sao separados do ambiente externo atraves de material termicamente isolante (220) de modo a evitar perdas de calor desnecessarias.
Preferentemente1 na entrada de oxigenio (414) ό disposta uma valvula de retengao (214) ou um compressor para evitar ο escape de gases.
A unidade de resfriamento (300) compreende um equipamento termico (310) tal como maquinas Stirling, maquinas a vapor, geradores termoeletricos, entre outros, com fonte de calor (203) composta pelo gas de exaustao aquecido (215) recebido da unidade de combustao (200) e fonte fria composta por substancia refrigerante (304).
Caso uma maquina a vapor do tipo rankine seja usada como equipamento termico (310), uma caldeira ou um evaporador (344) transfere a energia termica armazenada no gas de exaustao (215) para a substancia refrigerante (304), aquecendo dita substancia refrigerante (304) progressivamente ate uma temperatura acima do seu ponto de ebuligao (345), ao mesmo tempo em que ο gas de exaustao e progressivamente resfriado (348). A substancia refrigerante (304), que iriicialmente estava em estado Iiquido (360), se transforma em gas (361), que passa por uma turbina (311), gerando energia mecanica (312). A substancia refrigerante em estado gasoso (361) entao passa por um condensador (350), tendo sua temperatura reduzida e consequentemente voltando ao estado Iiquido (360).
Preferentemente a substancia refrigerante (304) e composta por agua salgada fria (342). Antes de entrar no sistema, a agua salgada fria (342) deve estar Iivre de solidos e impurezas, sendo armazenado em tanque especifico (341). No equipamento termico (310), a agua e aquecida (351), destilada (349) e armazenada em um reservatorio especifico (347), sendo ο sal (353) armazenado em outro reservatorio especifico (343).
Caso um gerador termoeletrico seja usado como equipamento termico (310), ο diferencial de temperatura entre a fonte de calor (203) e a fonte fria (304) sera convertido diretamente em eletricidade (321). Em outros casos, ο dito diferencial de temperatura sera convertido pelo equipamento termico (310) em energia mecanica (312). Um gerador eletrico (320) converte a dita energia mecanica (312) em eletricidade (321).
A eletricidade (321) gerada no sistema e armazenada em uma bateria (330). A bateria (330) pode ser conectada ao sistema pCiblico de fornecimento de energia eletrica (331) tanto para fornecer energia (quando ο sistema estiver produzindo energia em excesso) como para receber energia (quando ο sistema necessitar de energia externa).
Apos passar pelo equipamento termico (310), a temperatura do gas de exaustao resfriado (348) se aproxima da temperatura ambiente.
Preferentemente, um equipamento coletor (354) recolhe os Iiquidos condensados (355), evitando que estes Iiquidos prejudiquem ο funcionamento do sistema.
Opcionalmente, as uriidades de combustao (200) e de resfriamento (300) podem ser substituidas por um motor de combustao interna (230) usando os ciclos Otto, Atkinson ou assemelhados, acoplado a um gerador eletrico (320) e um radiador ou equivalente para a operagao de resfriamento.
A unidade de sintese (400) compreende um fotobioreator (410) ou qualquer outro meio natural de fotossintese, com exposigao a uma fonte de Iuz (412), preferentemente Iuz solar, e alimentado com gas carbonico, agua, fertilizantes (132) e nutrientes (105) conforme necessario, para a produgao de biomassa (404) e Iiberagao de oxigenio (414).
Opcionalmente, Iuz artificial pode ser fornecida para funcionamento continuo durante ο periodo noturno.
Preferentemente, no escapamento de oxigenio (414) e disposta uma turbina (311) que converte a diferenga na pressao do gas entre os ambientes externos e internos em trabalho mecanico (312).
E preferivel que a agua, fertilizante (132) e nutrientes (105) sejam esterilizados antes de serem adicionados ao fotobioreator (410).
E preferivel que ο fertilizante (132) seja bombeado para ο fotobioreator (410) por uma bomba trituradora (120).
O gas carbonico adicionado ao fotobioreator (410) faz parte do gas de exaustao (348) produzido pela camara de combustao (210), e resfriado pela maquina termica (310).
O fotobiorreator (410) apresenta organismos fotossintetizantes (431), tais como macroalgas, microalgas, cianobacterias, eritre outros. Os organismos (431) produzidos no fotobiorreator (410) sao colhidos e separados do meio aquoso. έ preferivel que os hidrocarbonetos (434) presentes na composigao dos organismos (431) sejam separados, refinados e transesterificados em equipamento processador (430) e posteriormente armazenados em reservatorios (432). A biomassa (404) restante pode ser reciclada no digestor anaerobico (110).
Opcionalmente, ο fotobiorreator (410) pode funcionar paralelamente ou ser substituido por uma estufa (440) para a produgao de hidrocarbonetos (434) e biomassa (404) atraves da criagao de plantas.
Na forma descrita neste documento, ο sistema gera produtos tal como hOmus (131), fertilizante, biocarvao (143), biogas (114), gas de sintese (161), trabalho mecanico (312), eletricidade (321), aquecimento (203), sal (353), ^gua dessalinizada (349), oxigenio (414), biomassa (404) e hidrocarbonetos (434).
A maior parte dos subprodutos gerados durante ο processo podem ser reutilizados no sistema, tais como residuos organicos (106)’ eletricidade (321), combustiveis (231), nutrientes (105), agua e oxigenio (414).
Claims (19)
1. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATiRIA ORGANICA caracterizado por compreender: a) uma unidade de decomposigao da materia organica (100) que compreende um digestor anaerobico (110) com uma cultura de bacterias acidogenicas e acetogenicas e microorganismos metanogenicos para produ^ao de biogas (114) e digestato (115), dito digestor anaerobico (110) dotado de um reservatorio (111) na porgao superior para ο armazenamento de biogas (114) e um segundo reservatorio (112) oposto ao ponto de alimentagao para armazenar ο digestato (115); uma unidade de combustao (200) que apresenta uma camara de combustao (210) com fonte de calor (203) alimantada por combustivel (231) e oxigenio (414); uma unidade de resfriamento (300) que compreende um equipamento termico (310) com fonte de calor (203) composta pelo gas de exaustao aquecido (215) recebido da unidade de combustao (200) e fonte fria composta por substancia refrigerante (304); d) uma unidade de sintese (400) que compreende um fotobioreator (410) ou qualquer outro meio natural de fotossintese, com exposigao a uma fonte de Iuz (412) e alimentado com gas carboriico, agua, fertilizantes (132) e ηutrientes (105) conforme necessario, para a produgao de biomassa (404) e Iiberagao de oxigenio (414).
2. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato dos residuos organicos (106) depositados no digestor anaerobico (110) serem preferentemente selecionados entre algas provenientes da unidade de sintese (400),biomassa (404), esterco ou efluentes organicos.
3. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA OrgAnica, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de preferentemente ο digestor anaerobico (110) conter microorganismos termofilos e ser mantido a uma temperatura entre 50°C e 52°C, com fonte de calor (203) recebida da unidade de combustao (200).
4. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATiRIA ORGAnICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato da materia organica (106) ser disponibilizada no digestor (110) atraves de uma bomba trituradora (120).
5. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de opcionalmente uma parte do digestato (115) ser fornecido a uma camara de compostagem (130) contendo minhocas das especies Eisenia foetida,Eisenia Andrei, Eisenia hortensis, Enchytraeus buchholzi ou Pontoscolex corethrurus, entre outras.
6. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 5, caracterizado pelo fato da camara de compostagem (130) receber biomassa (404) para a produgao de hiimus (131) e fertilizante Iiquido (132).
7. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicaQao 5, caracterizado pelo fato da c§mara de compostagem (130) receber biocarv§o pulverizado para produgao de terra preta.
8. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGAniCA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato da unidade de decomposigao da materia organica (100) opcionalmente apresentar uma camara de pirolise (140) contendo biomassa (404) aquecida a uma temperatura entre 450°C a 550°C para a geragao de biocarvao (143) e gas de sintese (161) direcionado para a camara de combustao (210).
9. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindica^ao 8, caracterizado pelo fato de preferentemente ser disposto um condensador (350) entre ο escape de gases da camara de pir0lise (140) e a camara de combustao (210) para condensar bio-oieo (152) armazenado is em um recipiente (151).
10. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindica9ao 8’ caracterizado pelo fato de preferentemente ser utilizada biomassa de origem celulosica (145).
11. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 8, caracterizado pelo fato da biomassa celulosica passar por um equipamento de trituragao e armazenagem (146) antes de ser encaminhada a camara de pirolise (140).
12. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato do digestor anaerobico (110) opcionalmente ser substituido ou funcionar em paralelo com uma camara contendo dejetos organicos (106) e uma tocha de plasma (160) para conversao da materia organica (106) em gas de sintese (161) e escoria (162).
13. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1 ’ caracterizado pelo fato de preferentemente ο combustivel (231) da camara de combustao (210) ser composto pelos gases (114, 161) gerados na unidade de decomposi^ao (100)
14. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato do equipamento termico (310) ser uma maquina a vapor do tipo rankine com uma caldeira ou um evaporador (344) que transfere a energia termica armazenada no gas de exaustao (215) para a substancia refrigerante (304), aquecendo dita is substancia refrigerante (304) progressivamente ate uma temperatura acima do seu ponto de ebuligSo (345), ao mesmo tempo em que ο gas de exaustao e progressivamente resfriado (348), com a substancia refrigerante (304), que inicialmente estava em estado Iiquido (360) se transformando em gas (361), que passa por uma turbina (311), gerando energia mecanica (312), e a substancia refrigerante em estado gasoso (361) passando por um condensador (350), tendo sua temperatura reduzida e retornando ao estado Iiquido (360), apresentando um gerador eletrico (320) que converte a dita energia mecanica (312) em eletricidade (321).
15. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindica^ao 1, caracterizado pelo fato de preferentemente a substancia refrigerante (304) ser composta por agua salgada fria (342) previamente armazenada em tanque especifico (341), e no equipamento termico (310) a agua sendo aquecida (351), destilada (349) e armazenada em um reservatorio especifico (347), sendo ο sal (353) armazenado em outro reservatorio especifico (343).
16. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA Λ ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1,caracterizado pelo fato do equipamento termico (310) ser um gerador termoeletrico onde ο diferencial de temperatura entre a fonte de calor (203) e a fonte fria (304) e convertido diretamente em eletricidade (321) armazenavel em uma bateria (330).
17. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de opcionalmente a unidade de combustao (200) e a unidade de resfriamento (300) serem substituidos por um sistema composto por motor de combustao interna (230) usando os ciclos Otto, Atkinson ou assemelhados, acopiado a um gerador eletrico (320), com um radiador ou equivalente realizando a opera^ao de resfriamento.
18. SISTEMA INTEGRADO PARA RECICLAGEM DE MATERIA ORGANICA, de acordo com a reivindicasao 1,caracterizado pelo fato do fotobiorreator (410) apresentar organismos fotossintetizantes (431), com os hidrocarbonetos (434) presentes na composigao dos ditos organismos sendo separados, refinados e transesterificados em equipamento processador (430) e posteriormente armazenados em reservatorios (432) e a biomassa (404) restante ser reciclada no digestor anaerobico (110).
19. sistema integrado para reciclagem de materia OrgAnica, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de opcionalmente ο fotobiorreator (410) funcionar paralelamerite ou ser substituido por uma estufa (440) para a produ9ao de hidrocarbonetos (434) e biomassa (404) atraves da criagao de plantas.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1100460-6A BRPI1100460A2 (pt) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica |
| PCT/BR2012/000040 WO2012109720A1 (en) | 2011-02-14 | 2012-02-13 | Integrated system for organic matter recycling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1100460-6A BRPI1100460A2 (pt) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI1100460A2 true BRPI1100460A2 (pt) | 2013-04-30 |
Family
ID=46671882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI1100460-6A BRPI1100460A2 (pt) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BRPI1100460A2 (pt) |
| WO (1) | WO2012109720A1 (pt) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITTO20120894A1 (it) * | 2012-10-12 | 2014-04-13 | Sea Marconi Technologies Di Vander Tumiatti S A S | Procedimento di co-produzione di bioenergia e prodotti da conversione integrata di biomasse e rifiuti urbani |
| US10196569B2 (en) * | 2015-06-29 | 2019-02-05 | Tongji University | Method and system of treating biomass wastes by biochemistry-thermochemistry multi-point interconnection |
| CN105294312A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-03 | 高洁 | 一种利用有机废液制备液体生物肥料的方法 |
| CN106567769B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-02-12 | 浙江大学城市学院 | 一种基于温差发电技术的车用发动机热管理系统及方法 |
| CN108299120A (zh) * | 2017-01-11 | 2018-07-20 | 深圳市能迩环保科技实业发展有限公司 | 一种有机肥的制备方法 |
| AU2021344762A1 (en) * | 2020-09-21 | 2023-06-01 | ADSP Development Pty Ltd | Method and apparatus for treatment of organic waste |
| CN113154410A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-23 | 中国辐射防护研究院 | 一种车载低放可燃废物焚烧装置及工艺 |
| GB2620621B (en) * | 2022-07-14 | 2024-09-18 | Economad Solutions Ltd | A system for obtaining energy from organic waste |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080050800A1 (en) * | 2006-08-23 | 2008-02-28 | Mckeeman Trevor | Method and apparatus for a multi-system bioenergy facility |
| WO2009158028A2 (en) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | Novus Energy Llc | Integreated systems for producing biogas and liquid fuel from algae |
| US20100105127A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Margin Consulting, Llc | Systems and methods for generating resources using wastes |
-
2011
- 2011-02-14 BR BRPI1100460-6A patent/BRPI1100460A2/pt not_active Application Discontinuation
-
2012
- 2012-02-13 WO PCT/BR2012/000040 patent/WO2012109720A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012109720A1 (en) | 2012-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12600937B2 (en) | System and method for biomass growth and processing | |
| BRPI1100460A2 (pt) | sistema integrado para reciclagem de matÉria orgÂnica | |
| Arslan et al. | Investigation of green hydrogen production and development of waste heat recovery system in biogas power plant for sustainable energy applications | |
| Alexopoulos | Biogas systems: basics, biogas multifunction, principle of fermentation and hybrid application with a solar tower for the treatment of waste animal manure. | |
| Ounnar et al. | Energetic valorization of biomethane produced from cow-dung | |
| Hernandez | The Potential for Biogas Production from Agriculture | |
| Font et al. | Significance of anaerobic digestion in circular bioeconomy | |
| Ilvitskaya et al. | Microalgae in architecture as an energy source | |
| CN202560497U (zh) | 一种养猪场沼气能源环保利用系统 | |
| Zuza et al. | Case study on energy efficiency of biogas production in industrial anaerobic digesters at municipal wastewater treatment plants | |
| TW201335078A (zh) | 利用沼氣發電並養殖微藻以提煉生質柴油之方法與裝置 | |
| Amini et al. | Investigation of biogas as renewable energy source | |
| Kumar et al. | Biogas: a renewable energy for future | |
| Karthika et al. | Performance analysis of biogas production potential from banana pseudo-stem | |
| Avezova et al. | Review of Modern Approaches in the Development of Hybrid Biogas Systems | |
| Abu-Hamatteh et al. | Biogas energy: Unexplored source of a renewable energy in Jordan | |
| Zishan et al. | The role of biogas power plant in generating electric energy and its environmental effects | |
| Kupczak et al. | The use of algae as carbon dioxide absorber in heat production industry | |
| RU2518592C2 (ru) | Способ переработки органических субстратов в газообразные энергоносители и удобрения | |
| Karthick et al. | Effective use of bio waste in institutions | |
| Arnita et al. | The Potential of Biogas from Dairy Cow Waste: Combined with Return-Sludge in Methane Optimization | |
| YUSUF | PRODUCTION OF BIOGAS FROM COW DUNG AND PURIFICATION USING WATER SCRUBBING | |
| Mabaso et al. | The Potential of Generating Electrical Energy from Digester Carbon Waste Sources at Erwat Wastewater Treatment Facilities, South Africa | |
| Ali et al. | Energy production and value of biogas from controlled discharge Al-Hoceima Landfill site | |
| RU2501207C1 (ru) | Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B15L | Others concerning applications: renumbering |
Free format text: RENUMERADO O PEDIDO DE PI1100460-6 PARA PP1100460-6. |
|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B11Y | Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette] |