"PROCESSO E INSTALAÇÃO PARA A PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE BLOCOS, PASTILHAS E GRANULADOS A PARTIR DE RESÍDUOS DE

ORIGEM VEGETAL"

Antecedentes da Invenção

A valorização dos resíduos e subprodutos constitui, actualmente, uma vertente com uma importância crescente nas estratégias de melhoria de produtividade das empresas. Verifica-se, cada vez mais, a introdução de factores e a implementação de políticas empresariais que revelem harmonia com o ambiente ou que se traduzam em impactos mínimos sobre o ambiente. A adopção de práticas "amigas do ambiente" começou por ser essencialmente imposta por via legislativa mas, as empresas rapidamente verificaram que estas também poderiam ter um papel muito importante na produtividade, imagem da empresa, e no relacionamento com os clientes, as entidades reguladoras e fiscalizadoras e com a sociedade.

0 adequado tratamento dos resíduos e subprodutos, e sobretudo a sua valorização, encontra-se assim no topo das preocupações empresariais uma vez que se traduz em mais- valias de elevado impacto. As empresas dos sectores da cortiça e do azeite, até pela importância estratégica que representam para Portugal e para os restantes países produtores, devem adoptar estratégias de melhoramento constante e de procura de melhores soluções.

Neste sentido, a presente invenção é constituída por uma instalação para a produção industrial de biomassa a partir de resíduos de origem vegetal, especialmente dos sectores da cortiça e do azeite, sendo por isso de grande importância para aquelas indústrias, lançando-as num enquadramento estratégico caracterizado por um aumento da produtividade, por uma produção mais limpa e amiga do ambiente, e por contribuir para a sua sustentabilidade.

0 azeite pode ser obtido por três processos, tendo todos eles em comum as fases de pesagem, lavagem da azeitona, armazenamento e moenda (ou moagem) . A produção pode utilizar o método tradicional, o qual é constituído por uma fase de prensagem das azeitonas seguida de uma decantação/centrifugação, sendo o resultado deste processo produtivo, além do azeite, o bagaço e as águas ruças. Os métodos mais modernos, por sua vez, incluem em vez da prensagem um processo de "batedura" seguido de uma "extracção" em centrifugadoras horizontais. Nestas duas últimas etapas existe a adição de água para facilitar a separação do azeite.

Estes métodos mais modernos podem ser constituídos por:

- 3 fases: neste caso os efluentes são iguais aos do método clássico (bagaço e águas ruças, em separado) ou;

- 2 fases: resultando deste processo um efluente único, correspondendo ao que no sector se chama o "bagaço húmido" ou "papa" (que é o resultado do bagaço misturado com as águas ruças ) .

A maioria do azeite produzido actualmente utiliza estes dois últimos processos produtivos.

Existem ainda unidades de produção, conhecidas como "unidades de extracção de óleo de bagaço", que fazem a extracção de algum azeite remanescente no "bagaço" ou "bagaço húmido". De qualquer forma e independentemente do método utilizado, todas as unidades dão origem a resíduos e efluentes nocivos ao ambiente.

Existem actualmente alguns sistemas de tratamento e/ou valorização dos efluentes das unidades de produção de azeite, entre os quais: irrigação de solos agrícolas, lagunagem, concentração por evaporação e processos físico- químicos, térmicos e biológicos.

Ainda no âmbito do tratamento dos efluentes das unidades de produção de azeite, nomeadamente dos lagares de azeite, salienta-se o Projecto de Valorização Ambiental e Energética, uma parceria entre o Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI) e a Câmara Municipal de Abrantes, que consiste no tratamento dos efluentes dos lagares de azeite na ETAR Municipal. Trata-se de um processo de tratamento de resíduos por digestão anaeróbia com baixo consumo de energia, transformando a matéria orgânica em biogás e originando um resíduo estabilizado que pode ser convenientemente aproveitado na agricultura como fertilizante. 0 biogás pode ser usado para produzir electricidade e/ou energia térmica, tendo algum valor económico.

Outros projectos e estudos abordam os processos de tratamento das águas ruças, dos quais destacamos:

"Obtenção de águas ruças limpas, por via microbiana" (CETAV, 2004) ;

"Estudo das enzimas envolvidas na descoloração de águas ruças" (Dissertação de doutoramento "Estudo das enzimas envolvidas na descoloração de águas ruças". José Albino; 2004.); "Degradação de ácidos fenólicos por processos de oxidação avançados e pré-tratamento de águas ruças pelo reagente de Fenton" (Dissertação de doutoramento "Degradação de ácidos fenólicos por processos de oxidação avançados e pré-tratamento de águas ruças pelo reagente de Fenton". José Alcides Peres; 2001.)

"Efeito da rega com águas ruças tratadas em algumas características químicas de um solo e em folhas de oliveira" (Hermínia Domingues*, Cidália Peres*, Odete Romero Monteiro*, Filipe Pedra**, Luís Catulo*, Maria Teresa Vilar*, José Casimiro Martins*, Fausto Leitão*.

*Estação Agronómica Nacional;

**Laboratório Químico Agrícola Rebelo da Silva.

Por outro lado, no que diz respeito aos resíduos do sector da cortiça, tais como pó de cortiça (partículas de cortiça com granulometria inferior a 0,2 mm) e "terras" (partículas provenientes da superfície exterior das pranchas de cortiça) , considerados resíduos industriais (código LER 03 01 99), verificam-se essencialmente problemas relacionados com o seu escoamento e armazenamento, bem como com os efeitos nocivos no meio ambiente por si provocados. De salientar neste caso, o estudo da Associação Industrial do distrito de Aveiro ("Estudo Multi-Sectorial na Área do ambiente", 2000.), onde se refere explicitamente, na página 61, que " A produção de pó de cortiça é, inclusive, responsável por algumas alterações fisiográficas verificadas no Concelho de Santa Maria da Feira (pequenos vales que desaparecem devido ao despejo contínuo do pó de cortiça nos mesmos) ". Porém, segundo se refere no estudo do Prof . Luís Cabral e Gil ("Cortiça Tecnologia de Processamento e Constituição Química", INETI), " o pó de cortiça tem tido uma utilização principal como combustível para a produção de energia (queima em caldeiras), sendo uma pequena fracção do restante utilizado para colmatação de rolhas de pior qualidade, no fabrico de linóleos, no controlo de solos, etc".

0 processo descrito no documento PT 103 470 refere-se a um processo de obtenção de biomassa por mistura, seguida de secagem, de resíduos do sector de azeite e da cortiça o que difere da presente invenção por tratar-se de um processo laboratorial de obtenção de uma mistura seguida de uma secagem em estufa e a presente invenção referir-se a um processo de produção industrial com capacidade para obter um produto final com a forma e propriedades padrão requeridas para comercialização de biomassa vegetal para a produção de energia através de queima. A presente invenção trata-se de um sistema contínuo de produção industrial a partir de uma nova mistura de matérias-primas com capacidade de processar fluxos elevados de matérias e configurar uma verdadeira solução para os problemas dos resíduos do sector do azeite e da cortiça.

O documento PT 103 739 descreve um processo de produção de biomassa a partir de efluentes e resíduos dos sectores da cortiça, dos aglomerados de madeira e do papel por mistura e secagem dos componentes ou em linha de produção que difere da presente invenção por tratarem-se de efluentes líquidos que conduzem a um tipo de mistura e um tipo de pasta com características muito diferentes e que não podem ser produzidos em linha ou instalação semelhante à da presente invenção. Descrição detalhada da invenção

A presente invenção refere-se a uma máquina que se traduz numa linha de produção industrial de biomassa a partir de resíduos da produção de azeite (bagaço húmido) e da indústria de transformação de cortiça (pó de cortiça) . A linha de produção pode utilizar, para além dos resíduos referidos anteriormente (primários), outros resíduos (secundários) como por exemplo folha de oliveira, casca de castanha e materiais lenhosos de podas moídos.

Breve descrição da figura

Figura 1 - Representação de uma forma preferencial para a montagem do sistema que efectua o processo de produção industrial de blocos, pastilhas e granulados a partir de resíduos de origem vegetal. Os números de referência têm o seguinte significado:

1 - Estrutura de armazenamento de pó de cortiça (silo, depósito ou outros);

2 - Sistema de transferência do pó de cortiça do camião de transporte para a estrutura de armazenamento (aspiração, transportadores, "sem-fim" ou outros);

3 - Sistemas de transporte/admissão de matérias-primas (aspiração, transportadores, "sem-fim" ou outros) para a linha de produção;

4 - Sistema de trituração e moagem de matérias-primas alternativas (resíduos secundários);

5 - Sistema de mistura de matérias-primas (obtenção da pasta) ;

6 - Sistema de compressão mecânica da pasta (redução da percentagem de humidade) ; 7 - Sistema de extrusão da pasta na forma pretendida (por exemplo pellets ou briquetes);

8 - Estrutura de recolha e transporte da pasta extrudida para o secador (tela transportadora, tapete rolante ou outros ) ;

9 - Sistema de secagem (secador continuo) que inclui chaminé de dissipação de vapor de água;

10 - Sistema de produção de calor para o secador continuo (caldeira "clássica" para queima de resíduos florestais e agrícolas ) ;

11 - Sistema de trituração dos resíduos florestais e agrícolas (produção de estilha) para alimentação da caldeira;

12 - Estrutura de admissão de estilha à caldeira (aspiração, transportadores, "sem-fim" ou outros);

13 - Estrutura de recolha e transporte da pasta seca (biomassa) para armazenamento (tela transportadora, tapete rolante ou outros);

14 - Sistema de armazenamento/embalagem por recolha a granel ou em embalagem apropriada (por exemplo sacos plásticos 20 a 50 kg) ;

15 - Sistema eléctrico/electrónico de controlo da linha de produção (painel central de controlo, sistema de automação ou outros ) ;

16 - Armazém de pellets ou briquetes;

17 - Armazém de biomassa;

18 - Tanque de bagaço húmido.

As matérias-primas neste processo são constituídas por: a) Bagaço húmido de azeitona (resíduo ou subproduto da produção de azeite) ;

b) Pó de cortiça (resíduo ou subproduto da transformação de cortiça) ; c) Outros resíduos ou subprodutos da produção de azeite, da exploração agrícola e florestal e da industria alimentar (por exemplo folha de oliveira, restos de podas e casca de castanha) .

A pasta apresenta uma percentagem de humidade que pode variar entre 50 a 60% (p/p) e pretende-se que o produto final (biomassa) apresente uma humidade inferior a 15% (p/p) ·

Descrição detalhada dos módulos da máquina

A cada módulo corresponde um número de referência no desenho, o qual coincide com o número do módulo, por exemplo ao módulo 1 corresponde o número de referência 1 no desenho .

Módulo 1. Estrutura de armazenamento de pó de cortiça (silo, depósito ou outros)

O armazenamento desta matéria-prima (que está classificada como resíduo industrial banal, código 03 01 99 da Lista Europeia de Resíduos) deve obedecer à regulamentação em vigor que define as condições para tal. Ficará localizada junto à linha de produção, o mais próximo possível do módulo de mistura das matérias-primas , e ao lado da estrutura de cobertura (módulo 16) . Deverá ter, preferencialmente, uma capacidade de armazenamento superior a 20 toneladas de pó de cortiça.

Módulos 2. e 3. O Sistema de transferência do pó de cortiça do camião de transporte para a estrutura de armazenamento e os restantes sistemas de transporte/admissão de matérias- primas para a linha de produção devem ser definidos de acordo com as características e propriedades dos materiais. Estes sistemas podem incluir equipamentos de aspiração, transportadores, "sem-fim" ou outros. Acresce ainda, que os sistemas de admissão de matérias-primas devem permitir o controlo/doseamento das quantidades admitidas na linha de produção .

Módulo 4. 0 moinho para o sistema de trituração e moagem de matérias-primas alternativas (resíduos secundários) deve ser adequado para a trituração e moagem de diferentes materiais residuais tais como folha de oliveira, casca de castanha, restos de podas e engaço de uvas. A granulometria, em qualquer das suas fracções, deve estar limitada a um tamanho máximo de partículas de 2 (dois) milímetros .

Módulo 5. A mistura das matérias-primas primárias (e eventualmente secundárias) poderá ser executado em misturadora vertical ou horizontal (ou outro sistema considerado adequado) de forma a garantir a obtenção de uma pasta de razoável homogeneidade.

Módulo 6. 0 Sistema de compressão mecânica da pasta é, em princípio, executado à saída da misturadora e imediatamente antes do processo de extrusão. Pretende-se, nesta fase, aproveitar a compressão para obter alguma redução da percentagem de humidade da pasta a extrudir. Este objectivo poderá ser alcançado através de uma compressão da pasta em câmara ou cilindro poroso (e/ou com revestimento em tela permeável) que permita a drenagem de parte da água presente na pasta sem perdas de matérias sólidas. Esta água perdida deverá ser recolhida num sistema desenvolvido para esse efeito e encaminhada para local apropriado para secagem ao ar e posterior reutilização como matéria-prima . Esta compressão pode ser obtida através do simples estrangulamento da saída da extrusora (por exemplo saída em forma cónica com redução progressiva ou mais ou menos abrupta do seu diâmetro) ou poderá ser executado em sistema de prensagem independente colocado à saída da misturadora (parecendo, à partida, este último o mais viável e o que permite um melhor controlo da operação) .

Por outro lado, o sistema de extrusão da pasta tem como função principal dar a forma pretendida ao produto final que se pretende fabricar (por exemplo pellets ou briquetes). No caso dos pellets (ou granulados) estamos a referir-nos a cilindros (ou outras formas similares) com um diâmetro entre 6 a 8 mm e um comprimento entre 15 a 25 mm. No caso dos briquetes referimo-nos a produtos de maior dimensão que pretendem imitar pequenos toros de madeira para lareira, sendo o seu tamanho muito variável.

Este sistema de extrusão deve também promover uma determinada compactação do material (pasta) de forma a contribuir para a sua agregação e garantir a manutenção da forma após extrusão, conduzindo posteriormente, após a secagem, a um material compacto e sólido. A extrusora deve ainda contemplar um sistema de corte dos "cilindros" de pasta extrudida para obtermos os pellets ou briquetes com o comprimento pretendido (pode ser utilizado sistema de lâmina, filamentar ou outro) .

Módulo 7. Sistema de extrusão da pasta na forma pretendida (por exemplo pellets ou briquetes) .

Módulo 8. A Estrutura de recolha e transporte da pasta extrudida para o secador deve ser feito com recurso a sistema ajustado à necessidade de preservar a forma do material extrudido, relativamente frágil nesta fase. O sistema a utilizar (tela transportadora, tapete rolante ou outros) deve permitir a recolha do material extrudido sem sujeitar este a grandes tensões, pressões ou declives.

Módulo 9. O sistema de secagem (secador continuo) inclui também uma chaminé de dissipação de vapor de água. O processo de secagem a adoptar terá que incluir um sistema de fluxo de ar continuo que garanta a constante entrada de ar quente e seco e a saída de ar quente húmido (ou vapor de água) . A dissipação do fluxo de vapor de água deve ser feita por chaminé adequada e que respeite a regulamentação legal em vigor. Este sistema de secagem deve ser criteriosamente dimensionado, atendendo a que se trata de um passo fundamental do processo de produção de biomassa, por ser o que implicará o custo mais elevado.

Numa forma de realização ilustrativa e não limitativa o secador deverá ter a capacidade de processar/ secar até cerca de 20.000 (vinte mil) toneladas de pasta por ano. A pasta apresenta uma percentagem de humidade que pode variar entre 50 a 60% (p/p) , e pretende-se que o produto final (biomassa) apresente uma humidade inferior a 15% (p/p) , no entanto o secador deve ser dimensionado para valores extremos prevendo uma capacidade de redução de humidade do material de 60% para 10 %.

Pressupõe-se que o secador ideal deverá ser um secador contínuo de vários patamares com entrada inferior de ar quente seco e saída pela parte superior de ar húmido. O material será transportado por um tapete ou tela em rede que permite a passagem do fluxo de ar quente através dos diferentes patamares. O comprimento do primeiro patamar de entrada de material deve ser tal que permita uma secagem suficiente (eventualmente só da superfície) para que a queda para o patamar inferior seguinte não conduza a fracturas ou quebras no produto em fabrico e se mantenha assim a sua forma.

Módulo 10. Neste sistema de produção de calor para o secador contínuo prevê-se a instalação de uma caldeira "clássica" para queima de materiais lenhosos, tais como resíduos florestais e agrícolas, sendo necessário avaliar quais as características mais adequadas para este equipamento tendo em atenção o fim a que se destina.

Módulo 11. O sistema de trituração dos resíduos florestais e agrícolas para alimentação da caldeira terá que ter uma capacidade de trituração (produção de estilha) de materiais lenhosos de dimensão adequada para a alimentação da caldeira (módulo 10). Este sistema estará directamente dependente do modelo de caldeira definido para o processo.

Módulo 12. A admissão de estilha à caldeira poderá ser executada por passadeira, aspiração, transportadores, "sem- fim" ou outro sistema considerado adequado para o controlo (e regularidade) da qualidade de combustão.

Módulo 13. A estrutura de recolha e transporte da pasta seca (pellets ou briquetes) para armazenamento poderá traduzir-se em tela transportadora, tapete rolante ou outro, mas deve ser adequada para fazer a correcta interface com o módulo seguinte (módulo 14) . Módulo 14. Sistema de armazenamento/embalagem deverá contemplar a capacidade para proceder a recolha a granel (por exemplo directamente para contentor de veiculo pesado) ou em embalagem apropriada (por exemplo sacos de plástico de 20 a 50 kg) .

Módulo 15. O Sistema eléctrico/electrónico de controlo da linha de produção (painel central de controlo, sistema de automação ou outros) será responsável pela integração e coordenação de todos os módulos de funcionamento para que estes se constituam numa linha de produção integrada.

Módulo 16. Local de armazenagem de pellets e briquetes.

Módulo 17. Local de armazenagem de biomassa.

Módulo 18. Tanque de deposição de bagaço húmido.