MODELAGEM MATEMÁTICA DA GASEIFICAÇÃO DE RESÍDUOS DE BIOMASSA E ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA DE IMPLANTAÇÃO DE UM GASEIFICADOR DE EXPLOSÃO A VAPOR NA SERRA CATARINENSE

William Buratto, Valdeci Costa

Resumo


A biomassa é uma fonte de energia renovável, armazenável e transportável. A energia da biomassa é neutra no que diz respeito às emissões de CO2, e pode aliviar significativamente o efeito estufa causado pelo consumo de combustíveis fósseis. Combustíveis de biomassa e resíduos podem ser convertidos em energia através de processos térmicos, físicos e biológicos. Nas tecnologias de conversão termoquímica, a gaseificação de biomassa tem despertado maior interesse por parte de pesquisadores e investidores, pois oferece melhor combinação entre eficiência, versatilidade do produto e emissões gasosas quando comparada a combustão e pirólise. Este trabalho tem por objetivo estabelecer um modelo matemático que possa prever taxas de geração de gás de síntese tendo como matéria prima resíduos de madeira obtidos de serrarias localizadas na região serrana e, com estes dados, estudar a viabilidade econômica da implantação de um gaseificador de biomassa a explosão de vapor na cidade de Lages, SC. O resíduo de biomassa que hoje ou é depositado a céu aberto ou simplesmente utilizado como fonte direta de combustível para uso em caldeiras ou geradores de vapor pode ser transformado em gás síntese e alavancar a economia local pois, atualmente existe uma demanda excedente de resíduos florestais, o que tem provocado a redução dos valores pagos aos agricultores locais a níveis tão baixos que na maioria dos casos os reflorestamentos de pequeno porte estão sendo eliminados e substituídos por outras culturas. É preciso que se encontrem alternativas para uma revalorização destes, de modo que o retorno a estes investimentos, que são considerados de médio e longo prazo, possam elevar a expectativa de renda dos produtores rurais da serra catarinense. Até o presente momento, foram realizados testes experimentais via TGA para obtenção da análise imediata da composição da matéria prima biomassa. Amostras de biomassa na forma de maravalha e serragem de pinus foram coletadas em serrarias localizadas no município de Lages. Falhas de pinhão foram coletadas de produtores rurais de pinhão, também localizados no município de Lages. As análises termogravimétricas foram realizadas no TGA 2000, instalado no Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Uniplac, utilizando atmosfera de nitrogênio com uma vazão de dois L/min e três taxas de aquecimento: 5, 15 e 30 oC/min. Foram obtidos os percentuais de umidade, voláteis, cinza e carbono fixo. Utilizando a metodologia descrita por Sonobe e Worasuwannarak (Fuel, 87, 2008), foram obtidos os parâmetros cinéticos para a taxa de decomposição da biomassa empregados na equação de Arhenius. A energia de ativação distribuída apresentou comportamento semelhante aos resultados encontrados na literatura para o intervalo de devolatilização; contudo, na formação de “char”, as energias de ativação apresentaram valores em declínio, enquanto os coeficientes pré-exponenciais apresentaram valores crescentes. Os resultados calculados para a decomposição térmica da biomassa apresentaram excelente concordância com os resultados experimentais.

Palavras-chave


Modelagem matemática, gaseificadores a explosão de vapor, viabilidade econômica, proteção ambiental



REVISTA UNIPLAC
ISSN 2447-2107
EDITORA UNIPLAC | PORTAL DE REVISTAS UNIPLAC
e-mail: propepg@uniplaclages.edu.br | Fone: (49) 3251-1009
Copyright 2012. Editora UNIPLAC