Gaseificação de casca de coco: desenvolvimento de modelo Aspen plus e análise de sensibilidade

Abstract

RESUMO

A casca de coco é uma biomassa amplamente gerada como resíduo no Brasil, mas com inutilização ou subutilização de seu potencial energético. Dentre as formas de convertê-la em energia, a gaseificação é uma alternativa promissora devido à produção de gás que pode ser alimentado em motores ou utilizado na produção de combustíveis líquidos. Com isso, este trabalho objetiva desenvolver um modelo de simulação para a gaseificação de casca de coco a partir do software Aspen Plus e realizar a análise de sensibilidade do processo visando avaliar o potencial da dita matéria-prima na cadeia produtiva de biocombustíveis. Para tanto, fez-se a caracterização físico-química da casca de coco, a partir de análise imediata e termoquímica, e foi construído um fluxograma de processo a partir do Aspen Plus o qual foi validado com dados experimentais de diferentes biomassas gaseificadas com diferentes agentes gaseificantes. A simulação do processo foi realizada em diferentes condições de temperatura (650-1050 °C), razão de agente gaseificante (0,2-3,0 de razão Vapor/Biomassa ou 0,15-0,95 de razão de equivalência) e tipo de agente gaseificante (ar, oxigênio ou vapor d’água). Dentre os resultados obtidos, destacam-se que a casca de coco apresenta rápida ignição, expressa pelo alto teor de voláteis (73,21%, em base seca), além de baixo conteúdo de cinzas (5,08%, em base seca) e um poder calorífico aceitável (16,02 MJ/kg). Além disso, o modelo desenvolvido apresentou desvio reduzido em relação aos dados reais, com um RMSE máximo de 4,72. O aumento da temperatura aumentou o poder calorífico inferior (PCI) do gás de síntese e a eficiência de gás frio (EGF), mas reduziu o teor de H2, a partir de 700 °C, e a razão H2/CO. O aumento da razão de agente gaseificante aumentou o conteúdo de H2 para a aplicação de vapor d’água, mas reduziu com o uso dos outros oxidantes e, em todos os casos, reduziu o PCI e a EGF. O uso de vapor d’água gerou maior teor de H2, maior PCI e maior EGF. Assim, pode-se concluir que o modelo apresenta boa reprodução do comportamento real e que o vapor d’água é, tecnicamente, o melhor oxidante para a gaseificação da casca de coco, especialmente em razão elevada.