Simulação, avaliação técnico-econômica e análise de risco da purificação de diferentes bio-óleos obtidos pelo processo de pirólise rápida

Abstract

A biomassa é um composto natural que tem origem em diversas formas de matéria orgânica. Como resultado da crescente demanda por energia e da busca por fontes renováveis de energia, a biomassa está sendo cada vez mais estudada como uma importante fonte de energia, combustíveis, produtos químicos e outros produtos. Uma forma de transformar a biomassa em produtos com valor agregado é através do processo de pirólise rápida, que é um processo termoquímico que produz compostos sólidos, líquidos e gasosos. O principal produto deste processo é o bio-óleo, que se encontra na fase líquida e contém uma ampla gama de compostos de valor agregado que podem ser obtidos através de extração e destilação. A simulação é uma ferramenta importante para prever, modelar e compreender a viabilidade do processo desejado, juntamente com a análise econômica, de riscos e incertezas, que são técnicas úteis para estudar a viabilidade de projetos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo realizar a simulação utilizando o simulador de processos Aspen Plus®, a análise de viabilidade econômica e a análise de riscos e incertezas do processo de separação e purificação dos compostos de bio-óleos, derivados de madeira de eucalipto, resíduos de eucalipto e bagaço de cana-de-açúcar. Após a conclusão dessas etapas, os projetos obtiveram um bom resultado, com produtos desejados sendo obtidos com grau de pureza entre 73 e 100%. Do ponto de vista econômico, todos os processos foram economicamente viáveis, obtendo um bom retorno do investimento e um curto prazo de retorno, ressaltando a Simulação 1 com melhor Taxas Interna de Retorno (TIR), Taxa de Lucratividade e menor tempo de Payback, porém a Simulação 3 obteve o melhor Valor Presente Líquido (VPL), um dos parâmetros mais avaliados para investimentos econômicos. Mesmo considerando riscos e incertezas, incluindo a variação do custo da matéria-prima e a capacidade de produção, os investimentos dos projetos apresentaram bons resultados, demonstrando que os projetos são economicamente viáveis mesmo nestas circunstâncias. Palavras-chave: Aspen Plus. Bio-óleo. Separação. Simulação.Biomass is a natural compound that originates from various forms of organic matter. As a result of the growing demand for energy and the search for renewable energy sources, biomass is being increasingly studied as an important source of energy, fuels, chemicals and other products. One way to transform biomass into value-added products is through the fast pyrolysis process, which is a thermochemical process that produces solid, liquid and gaseous compounds. The main product of this process is the bio-oil, which is in the liquid phase and contains a wide range of value-added compounds that can be obtained through extraction and distillation. Simulation is an important tool for predicting, modeling and understanding the feasibility of the desired process, along with economic analysis of risks and uncertainties, which are useful techniques for studying the feasibility of projects. In this context, this work aimed to carry out the simulation using the Aspen Plus® process simulator, the analysis of economic viability and the analysis of risks and uncertainties of the process of separation and purification of bio-oil compounds derived from eucalyptus wood, eucalyptus residues and sugarcane bagasse. After completing these steps, the projects achieved a good result, with desired products being obtained with a purity between 73 and 100%. From an economic point of view, all processes were economically viable, obtaining a good return on investment and a short return period, emphasizing Simulation 1 with better Internal Rates of Return (IRR), Profitability Rate and shorter Payback time, however Simulation 3 obtained the best Net Present Value (NPV), one of the most evaluated parameters for economic investments. Even considering risks and uncertainties, including the variation in the cost of raw materials and production capacity, the project investments showed good results, demonstrating that the projects are economically viable even under these circumstances. Keywords: Aspen Plus. Bio-oil. Separation. Simulation.