Investigação da pirólise de biomassas do cerrado para aplicação à sistemas de gaseificação estagiada

Abstract

A recuperação de energia utilizando a biomassa proveniente de resíduos florestais e industriais tem sido amplamente pesquisada. Das tecnologias de conversão, a pirólise e a gaseificação constituem importantes processos termoquímicos na produção de carvão, bio-óleo e gases, que além de agregar valor ao subproduto, diversificam as aplicações energéticas. Apesar do estudo destas tecnologias de conversão não ser recente, ainda existem problemas encontrados nos diversos tipos de reatores existentes, como por exemplo, o alcatrão gerado que proporciona altos custos com a limpeza dos gases. Diante do contexto, o objetivo geral deste trabalho é estudar as biomassas do cerrado - casca da árvore de jatobá, casca do fruto do baru e caroço de pequi como potenciais no uso da tecnologia de pirólise com foco na gaseificação estagiada. Para isto, as biomassas de estudo foram previamente caracterizadas a fim de compreender e prever as características de influência nos produtos finais, além de entender os mecanismos de reação da pirólise através do cálculo da energia cinética. Os resultados da caracterização dos materiais, mostraram que o alto teor de lignina da casca da árvore de jatobá pode influenciar num maior rendimento de carvão quando comparado com as outras biomassas. A energia de ativação do caroço de pequi calculada pelos métodos de Osawa, K-A-S e Starink é menor (75,666 kJ/mol a 80,084 kJ/mol) indicando que a energia necessária deste combustível para iniciar uma reação é menor. Os experimentos de degradação térmica foram realizados num reator de pirólise lenta, com dois tamanhos de partícula (>40 mesh e 38,11%), enquanto a pirólise da casca do fruto do baru obteve rendimentos maiores de bio-óleo (>44,89%). Na caracterização dos carvões, observouse que altas temperaturas relativas de pirólise, reduzem o teor de voláteis e a densidade e elevam o PCS e o teor de cinzas do carvão. Na caracterização do bio-óleo, observou-se que o obtido pela casca do fruto do baru possui maiores valores de acidez (184,72 a 193,54 mgKOH/g) se comparado as outras duas biomassas (jatobá e pequi), tornando este bio-óleo mais corrosivo. O bio-óleo proveniente da pirólise do caroço de pequi obteve resultados maiores de viscosidade (24,33 a 14,52 mm2/s), já que a biomassa in natura é muito oleaginosa. Em relação ao enxofre, o bio-óleo do caroço de pequi obteve também resultados maiores variando de 682,9 a 953,7 ppm, podendo aumentar as emissões de poluentes. A densidade dos bio-óleos do baru e do jatobá tiveram resultados bem semelhantes (1,02 a 1,05 g/cm3) ao utilizar a temperatura mais baixa de 430°C e o bio-óleo do caroço de pequi apresentou resultados de densidades menores (0,86 a 0,95 g/cm3). Já na gaseificação estagiada, comparou-se o rendimento do bio-óleo da casca do fruto do baru na pirólise que foi de 44,89%, enquanto que no bio-óleo do carvão da casca do fruto do baru obtido na gaseificação foi de 6,52%, mostrando uma redução de 85,48% da quantidade de alcatrão.