PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE CARBÓN VEGETAL CON ALTO CONTENIDO EN CARBONO E INSTALACIÓN PARA LA REALIZACIÓN DEL PROCEDIMIENTO.

Procedimiento de fabricación de carbón vegetal con alto contenido en carbono,

caracterizado porque utiliza las fases siguientes: a) el cebado - carterización que es una destilación pirolítica escalonada de la biomasa que corresponde a la parte orgánica de la materia debida a la circulación de los gases calientes en la columna (5) del reactor (R), con evacuación de la biomasa tratada por la base del reactor, cuando la temperatura T2 de la capa de materia vegetal por encima de la rejilla (4), con respecto al fondo del reactor, alcanza la temperatura T1 entre 350ºC y 400ºC de los gases que proceden del generador de gases calientes, b) la transición - realización progresiva en una fase de transición de la introducción de aire para el enriquecimiento en oxigeno de los gases calientes que proceden del generador, permitiendo la adición de aire oxidar los componentes volátiles que se encuentran en la parte baja de la columna a nivel de la rejilla y que tiene por funcionalidad, por una parte, disminuir la temperatura T1 de los gases del generador y aumentar la temperatura T2 así como la cantidad de gases debidos a la oxidación de las materias orgánicas y, por otra parte, provocar una aceleración del proceso de mineralización de la biomasa, c) la producción - realización de la fase de producción continua y autónoma de carbón vegetal con sustitución total de los gases calientes del generador para la introducción exclusiva de aire comprimido en la base de la columna que permite aumentar las transferencias térmicas entre los gases y la biomasa con vistas a la obtención de carbón vegetal con alto contenido en carbono y mantener la temperatura T2 entre 600ºC y 750ºC en la capa de biomasa que se sitúa justo por encima de la rejilla, introduciendo al mismo tiempo aire comprimido y procediendo a la evacuación continua de la biomasa transformada en carbón vegetal durante el conjunto del proceso operativo, permitiendo todo esto alcanzar y mantener en continuo un ritmo acelerado de producción con adición de biomasa por la parte alta del reactor a medida que tiene lugar la evacuación del carbón vegetal a través de la rejilla en la parte baja de la columna manteniendo al mismo tiempo la temperatura T3 en la parte alta de la columna por debajo de 65ºC

La presente invención se refiere al sector técnico de la producción y del tratamiento de las materias orgánicas o vegetales agrícolas no alimenticias con vistas a la recuperación del carbono con vistas a su reciclaje.

El solicitante ha adquirido una sólida experiencia y posee una habilidad notable en el marco de la producción de carbono para la valorización de los sólidos orgánicos. El solicitante es titular en particular de numerosas patentes presentadas en el plano internacional a partir de las patentes FR nº 2 734 741, nº 2 885 909 y nº 2 888 230. El solicitante ha sido así conducido, a partir de los procedimientos e instalaciones descritos en estos documentos, a producir carbono en forma de elementos sólidos de muy alto contenido en carbono.

El solicitante ha sido conducido, en el marco de su investigación y desarrollo, a interesarse también en el porvenir de la biomasa no alimenticia como los desechos vegetales agrícolas que tienen un contenido en carbono no despreciable y generalmente nada o poco reutilizado.

La solicitud del solicitante forma parte de una situación de hecho actualmente que es la utilización de las bioenergías para disminuir la dependencia energética de un país o grupo de países con respecto al petróleo. Todo el mundo sabe que el petróleo es una energía, en los próximos años, destinada a disminuir, incluso a desaparecer si se considera la demanda mundial siempre más importante y las reservas que ya no son inagotables. Se está orientando por tanto hacia la búsqueda de productos de sustitución y las bioenergías son una posibilidad de responder a esta esperanza.

El problema es que la producción de bioenergías se enfoca en gran parte sobre los cultivos cerealistas y de oleaginosas que están actualmente esencialmente, incluso casi exclusivamente, destinados al consumo alimenticio de las poblaciones. Estos cultivos cerealistas y de oleaginosas tienen un valor añadido que depende del mercado. Ahora bien, si se transfieren estos cultivos a unas aplicaciones distintas tales como los biocarburantes por síntesis, corre el riesgo, a largo plazo, teniendo en cuenta los valores añadidos mucho más importantes, de llegar a una desestabilización del mercado agroalimenticio y una depauperación de la nutrición potencial de la población debido al déficit provocado por la fabricación de biocarburantes. En efecto, la fabricación de éstos exige unas superficies de cultivo considerables. En otros términos, si se prosigue en esta vía, se llegará a unas situaciones conflictivas de intereses antagonistas muy importantes en detrimento de la prioridad de base que es la de la alimentación de las personas.

Es por tanto en este contexto donde el solicitante, teniendo en cuenta su propio conocimiento de la producción de carbono a partir de sólidos orgánicos, se ha interesado en la producción de carbón vegetal, es decir en la producción de carbón a partir de biomasa agrícola no alimenticia con vistas a participar, a continuación, en un aplicación ventajosa, en la integración de esta materia carbonada para la producción de biocarburantes de síntesis.

En otros términos, la gestión del solicitante ha sido poner a punto un procedimiento de fabricación de carbón denominado vegetal a partir de biomasa agrícola no alimenticia. En efecto, la biomasa agrícola no alimenticia, en el mundo, es considerable en volumen, siempre en reproducción de un año al otro, creando una fuente casi inagotable de materias primas sin molestar o agotar las tierras arables, que son limitadas.

La transferencia de los conocimientos que resultan en particular de las diferentes patentes anteriores del solicitante, como se ha recordado anteriormente, no es aplicable al tratamiento de biomasa agrícola no alimenticia para la obtención de carbón vegetal. Las investigaciones emprendidas por el solicitante han desembocado en la producción de carbón denominado vegetal introduciendo otros parámetros de producción totalmente inexistentes en la tecnología conocida citada. Ha sido preciso por tanto utilizar otro procedimiento optimizado con respecto a la técnica anterior con, en consecuencia, una instalación diferenciada.

Según una primera característica de la invención, el procedimiento es destacable porque utiliza las fases siguientes:

a) el cebado

- carterización “que es una destilación pirolítica escalonada de la biomasa que corresponde a la parte orgánica de la materia debida a la circulación de los gases calientes en la columna del reactor, con evacuación de la biomasa tratada por la base del reactor, cuando la temperatura T2 de la capa de materia por encima de la rejilla, con respecto al fondo del reactor, alcanza la temperatura T1 comprendida entre 350ºC y 400ºC de los gases que proceden del generador de gases calientes,

b) la transición

- utilización progresiva en una fase de transición de la introducción de aire para el enriquecimiento con oxígeno de los gases calientes que proceden del generador, permitiendo la adición de aire oxidar los componentes volátiles que se encuentran en la parte baja de la columna a nivel de la rejilla y que tiene como funcionalidad, por una parte, disminuir la temperatura de los gases del generador T1 y aumentar la temperatura T2 así como la cantidad de gases debidos a la oxidación de las materias orgánicas y, por otra parte, provocar una aceleración del proceso de mineralización de la biomasa,

c) la producción

- utilización de la fase de producción continua y autónoma de carbón vegetal con sustitución total de los gases calientes del generador mediante la introducción exclusiva de aire comprimido a temperatura ambiente en la base de la columna que permite aumentar las transferencias térmicas entre los gases y la biomasa con vistas a la obtención de carbón vegetal con alto contenido en carbono y mantener la temperatura T2 entre 600ºC y 700ºC en la capa de biomasa que se sitúa justo por encima de la rejilla, introduciendo al mismo tiempo el aire comprimido y procediendo a la evacuación continua de la biomasa transformada en carbón vegetal durante el conjunto del proceso operativo, permitiendo todo esto alcanzar y mantener en continuo un ritmo acelerado de producción con adición de biomasa por la parte alta del reactor a medida que tiene lugar la evacuación del carbón vegetal a través de la rejilla en la parte baja de la columna, manteniendo al mismo tiempo la temperatura T3 en la parte alta de la columna por debajo de 65ºC.

Según una segunda característica de la invención, la instalación de realización del procedimiento según la invención del tipo que comprende unos medios para la realización de las fases de puesta en marcha y de cebado que incluyen un generador de gases calientes pobres en oxígeno, corriente abajo, un ventilador que provoca la sobrepresión de gases calientes en la parte baja del reactor, comprendiendo el reactor una columna de gran altura cuya entrada superior permite la carga y la introducción de la biomasa en continuo y en su parte baja, una rejilla de soporte y de evacuación de la carga, y subyacente una cámara de inyección de gas que procede del generador, y un mecanismo de recuperación de los productos tratados, comprendiendo la instalación además a la salida de los gases fríos en la parte alta de la columna del reactor, una cámara térmica de postcombustión de los gases evacuados, un intercambiador de calor, un ventilador, un segundo intercambiador de calor y un aireador, y unas conducciones de conexión que permiten la realización del reciclaje de los gases con unas conexiones entre el circuito definido por los componentes por una parte, y los componentes por otra parte, es destacable porque la instalación comprende otro circuito situado entre el reactor y el ventilador que está definido por un grupo compresor que permite proporcionar aire a presión en la fase particular de producción, y el reemplazado total de los gases calientes que proceden del generador por aire comprimido a temperatura ambiente.

Así, mediante el procedimiento y su instalación de realización, se obtiene carbón vegetal, con alto contenido en carbono, en forma de pedazos, de pellets o de polvo u otras configuraciones similares que pueden servir a continuación para la producción de biocarburantes de síntesis por ejemplo.

Para fijar el objeto de la invención, se ilustra de una manera no limitativa en las figuras de los planos, en los que:

- La figura 1 es una vista de carácter esquemático que ilustra la instalación de realización...

1. Procedimiento de fabricación de carbón vegetal con alto contenido en carbono, caracterizado porque utiliza las fases siguientes:

a) el cebado

- carterización que es una destilación pirolítica escalonada de la biomasa que corresponde a la parte orgánica de la materia debida a la circulación de los gases calientes en la columna (5) del reactor (R), con evacuación de la biomasa tratada por la base del reactor, cuando la temperatura T2 de la capa de materia vegetal por encima de la rejilla (4), con respecto al fondo del reactor, alcanza la temperatura T1 entre 350ºC y 400ºC de los gases que proceden del generador de gases calientes,

b) la transición

- realización progresiva en una fase de transición de la introducción de aire para el enriquecimiento en oxigeno de los gases calientes que proceden del generador, permitiendo la adición de aire oxidar los componentes volátiles que se encuentran en la parte baja de la columna a nivel de la rejilla y que tiene por funcionalidad, por una parte, disminuir la temperatura T1 de los gases del generador y aumentar la temperatura T2 así como la cantidad de gases debidos a la oxidación de las materias orgánicas y, por otra parte, provocar una aceleración del proceso de mineralización de la biomasa,

c) la producción

- realización de la fase de producción continua y autónoma de carbón vegetal con sustitución total de los gases calientes del generador para la introducción exclusiva de aire comprimido en la base de la columna que permite aumentar las transferencias térmicas entre los gases y la biomasa con vistas a la obtención de carbón vegetal con alto contenido en carbono y mantener la temperatura T2 entre 600ºC y 750ºC en la capa de biomasa que se sitúa justo por encima de la rejilla, introduciendo al mismo tiempo aire comprimido y procediendo a la evacuación continua de la biomasa transformada en carbón vegetal durante el conjunto del proceso operativo, permitiendo todo esto alcanzar y mantener en continuo un ritmo acelerado de producción con adición de biomasa por la parte alta del reactor a medida que tiene lugar la evacuación del carbón vegetal a través de la rejilla en la parte baja de la columna manteniendo al mismo tiempo la temperatura T3 en la parte alta de la columna por debajo de 65ºC.

2. Instalación para la realización del procedimiento según la reivindicación 1, que comprende unos medios para la realización de las fases de puesta en marcha y de cebado que incluye un generador (1) de gases calientes pobres en oxigeno, corriente abajo, un ventilador (2) que provoca la sobrepresión de gases calientes en la parte baja del reactor (R), comprendiendo el reactor una columna (5) de gran altura cuya entrada superior permite la carga y la introducción de la biomasa en continuo y en su parte baja, una rejilla (4) de soporte y de evacuación de la carga, y subyacente una cámara (3) de inyección de gas que procede del generador, y un mecanismo de recuperación de los productos tratados, comprendiendo la instalación además a la salida de los gases fríos en la parte alta de la columna del reactor, una cámara térmica de postcombustión (6) de los gases evacuados, una intercambiador de calor (7), un ventilador (8), un segundo intercambiador de calor (9) y un aireador (10), y unas conducciones de conexión (11-12) que permiten la realización del reciclaje de los gases con unas conexiones entre el circuito definido por los componentes por una parte, y los componentes por otra parte, caracterizada porque la instalación comprende otro circuito situado entre el reactor (5) y el ventilador (2) que está definido por un grupo compresor (1bis) que permite proporcionar aire a presión en la fase particular de producción, y el reemplazado de los gases calientes que proceden del generador por aire comprimido a temperatura ambiente