Biochar production through pyrolysis of biomass: perspectives and Brazilian experiences

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.008.0028

Keywords:

Biomass, Pyrolysis, Biochar, Brazilian experiences, Circular Economy

Abstract

The continuous increase in solid waste generation by different economic sectors has resulted in a growing demand for sustainable waste management practices. In Brazil, this demand has increased due to the goal (not achieved) of eliminating all waste dumps by the end of 2014 established by the National Policy on Solid Waste Law of 2010. The large amount of agroforestry residues generated in the country reveals the great potential for implementing pyrolysis units to convert these residues into value-added products (bio-oil, pyrolytic gas and biochar), especially if there is a favorable environment with the implementation of a pricing policy for these products. With regard to biochar of pyrolytic origin, different Brazilian institutions conduct research focusing, for example, on variation in the composition of raw materials, experimental conditions, pyrolytic process variables, and properties of the biochar produced. Studies point to great versatility and potential for biochar applications. The use of pyrolytic processes to produce bio-oil, pyrolytic gas and biochar, as a strategy for diversifying the energy matrix, meets the need for the gradual replacement of petroleum derivatives by renewable energy resources; with regard to biochar, its potential application as a soil conditioner and carbon sequestration is added as a strategy for mitigating the emission of greenhouse gases. It is necessary to promote cooperation between entrepreneurs who invest in the production of pyrolytic biochar (mainly from agroforestry residues), certification bodies and public managers for the insertion of the product in the Brazilian market, thus contributing to the transition from the linear economy model to Circular. This article addresses issues related to pyrolysis, focusing on agroforestry biomass residues as a raw material, on biochar as one of the pyrolysis products that has potential to be used in environmental technologies, and presents Brazilian experiments. From this study, the need for scaling up is highlighted, with a focus on biochar applications of environmental relevance, which in Brazil are still conducted mainly in laboratory and pilot scales.

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Author Biographies

Renato Rocha Batista, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Doutor em Engenharia Ambiental na área de concentração Saneamento Ambiental pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ, 2021). Mestre em Energia na área de Engenharia, Tecnologia e Gestão pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES, 2014). Graduado em Engenharia Química pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ, 2012). Professor nos cursos de Graduação em Engenharia Ambiental e Engenharia Civil da Faculdade Capixaba de Nova Venécia (MULTIVIX-ES, 2014), Professor de Ciências no 9º Ano do Ensino Fundamental e Professor de Química no 1º, 2º e 3º Anos do Ensino Médio na Escola de Educação Básica COOPESG ROBUSTA (São Gabriel da Palha/ES, 2014). Professor substituto da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES,2015), no Departamento de Engenharias e Tecnologia. Professor substituto no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ, 2019-2021), no Departamento de Tecnologia em Processos Químicos. Experiência em reaproveitamento de resíduos lígnocelulósicos por meio de processo termoquímico pirolítico e em estatística multivariada aplicada à análise de dados referentes a processamentos termoquímicos de biomassas lignocelulósicas com ênfase na produção de biocarvão/biochar

Marcia Marques Gomes, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Prof. Titular em Engenharia Ambiental pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro-UERJ (2018-atual), Prof. Titular em Ecotechnology pela Mid Sweden University-MiUn (título obtido por concurso em 2007), Pós-doutorado em Tecnologias Ambientais pela Kalmar/Linnaeus University (Jun 2006-Nov 2007), Docent pelo Department of Water Environment Transport, Chalmers University of Technology (2005), PhD em Engenharia Química pelo Royal Institute of Technology-KTH (2000) Estocolmo, Suécia. Mestrado (1980) e Bacharelado (cum laude, 1976) em Biologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro-UFRJ. Experiência em Engenharia Ambiental e Ecológica com ênfase na qualidade da água e do solo e tratamento da poluição incluindo: processos oxidativos avançados (fotocatálise), síntese de compósitos e nanocompósitos fotocatalisadores, processos sortivos no tratamento de águas residuárias, tratamento biológico avançado de esgotos, detecção e remoção de desreguladores endócrinos em ETAs, ETEs e ecossistemas aquáticos, biorremediação e fitorremediação de solos contaminados, ecotoxicologia e avaliação de risco ecológico (ERA). De 2000-2004 foi consultora internacional no projeto Global International Waters Assessment-GIWA, United Nations Environmental Protection Agency UNEP/GEF. Coordena e participa de projetos com recursos financeiros do CNPq, FAPERJ, FINEP e instituições governamentais suecas Swedish Foundation for International Cooperation in Research and Higher Education-STINT e Knowledge Foundation (KK-Stiftelsen). Líder do grupo de pesquisa BioProcess. Revisora ad hoc de vários periódicos internacionais indexados. Coordenadora (2015-2017; 2019-2021) e docente permanente do Curso de Doutorado em Engenharia Ambiental-DEAMB da UERJ; Coordenadora (2010-2012) e docente permanente do Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental-PEAMB e Colaboradora do Doutorado Multidisciplinar em Meio Ambiente da UERJ (2006 a maio de 2018). Concluiu até o presente, 128 orientações e co-orientações, incluindo projeto final de curso, iniciação científica, especialização, mestrado e doutorado no Brasil e na Suécia. Cientista do Nosso Estado-FAPERJ (2012-2014, 2015-atual), Bolsista de produtividade em pesquisa CNPq 1C, e Bolsista de Produtividade Programa Prociência UERJ. Coordenadora Adjunto de Área - Engenharias I da CAPES (Mestrado Profissional) por dois períodos de 2013 a 2018 (D.O. da União No 107 de 06/06/2013 e D.O. da União No 184 de 24/09/2014). Membro do Comitê de Assessoramento Ciências Ambientais CA-CA do CNPq (Portaria CNPq PO-164/2019 de 18/07/2019).

Published

2021-08-22

Issue

Section

Engenharia da Sustentabilidade e Meio Ambiente