Avaliação do desempenho do processo de gaseificação com CO² de pellets e madeira de Pinus elliotti
Resumo
A gaseificação de resíduos de biomassa com dióxido de carbono (CO2) pode contribuir com a produção de energia alternativa, obtenção de subprodutos de interesse comercial, além de reduzir as emissões de carbono na atmosfera. A densificação de resíduos de biomassa traz benefícios no seu manuseio e logística, além de aumentar sua densidade energética. O principal objetivo deste trabalho foi comparar parâmetros do gás não-condensável produzido e do sólido remanescente do processo de gaseificação em atmosfera de CO2 da madeira da biomassa de Pinus elliottii (PIN 66) e de resíduos de Pinus elliottii densificados (PEL 66). Nos ensaios de caracterização, a amostra de biomassa (PIN 66) apresentou uma densidade aparente de 470 kg/m3 e a amostra de biomassa densificada (PEL 66) apresentou 1.160 kg/m3. Ambas as biomassas apresentaram taxa máxima de perda de massa em 352 ºC nos ensaios de análise termogravimétrica. Os ensaios de gaseificação foram conduzidos em um reator tubular de leito fixo a uma temperatura de 900 ºC, utilizando atmosfera de CO2, em diferentes tempos de reação: 1,5, 10, 20, 30 e 60 minutos, com aproximadamente 15 gramas de biomassa alimentada em
cada ensaio. O gás não condensável produzido foi coletado em bags de 10 e 100 L e analisado por cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que o rendimento total de gás nãocondensável aumenta continuamente com o tempo de reação para ambas as amostras, atingindo um valor máximo de 1,13 NL/g a 60 minutos de reação para a amostra PEL 66 e de 1,10 NL/g a 60 minutos de reação para a amostra PIN 66. Os valores para poder calorífico superior (PCS) foram incrementados com o aumento nos tempos de reação chegando a 6,38 MJ/Nm³ para PEL 66 e 6,50 MJ/Nm³ para o PIN 66 para os ensaios de 60 minutos. O sólido remanescente dos ensaios com PEL 66 e PIN 66 indicou uma evolução na conversão conforme o aumento no tempo de reação, atingindo no tempo de 60 minutos 95% para o PEL 66 e 94% para o PIN 66. A avaliação das propriedades do sólido remanescente a partir da espectroscopia Raman mostrou uma reatividade maior para o PIN 66 (ID/IG 1,35 e 24,6% de participação de mesoporos em sua estrutura) em relação ao PEL 66 ((ID/IG 1,30 e 6,8% de participação de mesoporos em sua estrutura), bem como uma redução da reatividade com o avanço do tempo de reação para ambas as biomassas. O volume total de poro atingiu o valor máximo para o PEL 66 com 30 minutos de reação, atingindo 0,4043 cm³/g e o PIN 66 obteve valores máximos com 20 minutos de reação, obtendo 0,3435 g/cm³ de volume total de poros. A retenção de metais no sólido remanescente diminuiu com o aumento nos tempos dos ensaios, sendo que o sólido remanescente da amostra PEL 66 obtida com 60 minutos de reação apresentou uma retenção de 42,3% de Ca e 31,7% de K, enquanto o sólido remanescente da amostra PIN 66 apresentou uma retenção tendendo a zero para o Ca e 19,2% de K. A discreta diferença obtida nos resultados do gás não-condensável e no material remanescente das biomassas PEL 66 e PIN 66 indicam um caminho promissor para a utilização de resíduos de biomassa densificados em processos de produção de energia. [resumo fornecido pelo autor]