Desenvolvimento de um processo de gaseificação de biomassas para produção de gás combustível e de síntese.

Abstract

A gaseificação consiste na conversão da biomassa em gás visando seu uso como biocombustíveis e para manufatura de produtos químicos diversos. A biomassa vegetal como matéria prima garante viabilidade e sustentabilidade para o processo. Ainda que uma técnica antiga, a gaseificação possui vários desafios para aumento da eficiência e qualidade do gás produzido. Nesse contexto, o presente trabalho foi estruturado em três capítulos, o primeiro teve como objetivos abordar os aspectos técnicos da gaseificação, a qualidade e a disponibilidade das biomassas agrícolas e florestais, além da viabilidade, oportunidades e desafios desta técnica para produção de gás no Brasil. No segundo foi avaliado o desempenho operacional de um reator de leito fixo e fluxo concorrente na gaseificação de diferentes biomassas, especificamente pela qualificação e quantificação do gás produzido, além do balanço de massa e energia do reator. Uma vez identificado alternativas para otimização da conversão de biomassas em gás, o terceiro capítulo teve como objetivo melhorar o desempenho do reator por meio da simulação e instalação de barreira física na zona de redução e pelo uso de catalisadores a base minério de ferro e óxido de níquel. A gaseificação, apesar de mais complexa em relação aos demais processos de conversão da biomassa, pode popularizar-se no Brasil devido a possibilidade de geração de energia distribuída, fornecimento de múltiplos produtos e agregação de valor a biomassa e seus coprodutos. No entanto precisa superar barreiras como o baixo conhecimento da técnica, atraso tecnológico e a falta de incentivos governamentais. A diversidade de biomassas deve ser considerada para escolha da tecnologia de gaseificação, além de afetar o rendimento e qualidade do gás produzido. Os catalisadores, principalmente os a base de níquel, tem papel fundamental na produção de gás com qualidade superior destinado a transformação em produtos químicos, destacando aqueles com baixo custo e capacidade de catálise do gás bruto de biomassa. Palavras-chave: Pellets. Simulação. Catalisadores. Torrefação.

Gasification consists of biomass conversion into gas for use as biofuels and manufacture of chemical products. Vegetable biomass as a raw material ensures viability and sustainability for the process. Although an old technique, gasification has several challenges to increase the efficiency and quality of the gas produced. In this context, the present work was structured in three chapters, the first aimed at discussing the technical aspects of gasification, the quality and availability of agricultural and forest biomasses, in addition to the feasibility, opportunities and challenges of this technique for gas production in Brazil. In the second, was evaluated the operational performance of a fixed bed and concurrent flow reactor in gasification of different biomasses, specifically by qualifying and quantifying the gas produced and to the mass and energy balance. Once alternatives were identified to optimize the conversion of biomass into gas, the third chapter aimed to improve the reactor's performance by simulating and installing a physical barrier in the reduction zone and by using iron ore and nickel oxide catalysts. Gasification, although more complex than other biomass conversion processes, can become popular in Brazil due to the possibility of distributed energy generation, supply of multiple products and adding value to biomass and its co- products. However, barriers such as low technical knowledge, technological backwardness and lack of government incentives need to be overcome. The diversity of biomasses must be considered when choosing the gasification technology, in addition to affecting the yield and quality of the gas produced. The catalysts, especially those based on nickel, have a fundamental role in the production of gas with superior quality destined for transformation into chemical products, highlighting those with low cost and capacity for catalysis of crude biomass gas. Keywords: Pellets. Simulation. Catalysts. Torrefaction.