Obtenção de gases combustíveis via tranformação termoquímica de Eucalyptus grandis em reator de leito fluidizado

Abstract

A energia proveniente de combustíveis fósseis ainda é a responsável pela manutenção da grande maioria dos processos produtivos, porém, o aumento da demanda mundial por energia e a constante preocupação com o meio-ambiente têm trazido a tona uma discussão: como produzir energia de forma eficiente e sustentável? Dentre as diversas fontes de energias renováveis estudadas (solar, eólica, etc), a biomassa tem recebido bastante destaque pois, além de representar uma fonte para diversas cadeias produtivas, pode ter o seu uso aplicado também na geração de energia. Dentre as tecnologias capazes de transformar a biomassa em energia, a gaseificação surge como uma alternativa interessante pois é capaz de produzir uma mistura de gases combustíveis (H2, CO, CH4, etc) que pode ser utilizada na geração de energia elétrica de forma direta ou na produção de biocombustíveis. Desta forma, objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos agentes de fluidização ar, vapor e nitrogênio na composição do gás combustível produzido através de processos de gaseificação e pirólise de Eucalyptus grandis em um sistema de reação em leito fluidizado. Inicialmente, caracterizou-se a biomassa por meio de análises imediata, elementar e poder calorífico, e determinou-se as vazões que promovem a fluidização do leito de quartzo ocre. Considerando os agentes: i) ar, o regime de fluidização foi alcançado a vazões entre 35 e 41 NL/min à temperatura ambiente e 6 NL/min à temperatura de gaseificação (800ºC); ii) nitrogênio, entre 49 e 52 NL/min à temperatura ambiente e 12 NL/min à temperatura de gaseificação, e para iii) vapor d’água, 12 mL/min é suficiente para fluidizar o leito à temperatura de gaseificação. Os agentes de fluidização que apresentaram maior produção em massa de hidrogênio no gás produto foram vapor d’água (na condição experimental de razão vapor/biomassa igual a 2,81) e nitrogênio (na condição experimental de 16 NL/min), ambos com produção média de 0,02 gramas de H2 por grama de biomassa. Com relação ao poder calorífico dos gases produzidos, a gaseificação com ar apresentou um poder calorífico inferior médio de 5,92 MJ/kg a 9,81 MJ/kg, para condições experimentais entre 0,23 e 0,40 de razão de equivalência (RE). O processo de pirólise com nitrogênio produziu gases com PCI entre 11,76 MJ/kg e 19,50 MJ/kg para condições experimentais utilizando vazões de nitrogênio de 12 NL/min a 20 NL/min. Por fim, o vapor d’água apresentou os melhores resultados de PCI para os gases produzidos, sendo eles na faixa de 26,70 MJ/kg a 28,59 MJ/kg, nas condições experimentais de razão vapor/biomassa (SBR) de 1,67 a 3,38. Tanto o processo de pirólise quanto o de gaseificação mostraram viabilidade técnica para produção de gás combustível, e o destaque se dá ao processo de gaseificação com vapor d’água que se apresentou viável do ponto de vista de produção de hidrogênio e de poder calorífico do gás gerado.