Simulação computacional do processo de pirólise de bagaço de cana-de-açúcar do Estado do Maranhão

Abstract

RESUMO

Uma estratégia crescente para reduzir o consumo dos combustíveis fósseis envolve uma combinação de desenvolvimento de processos, utilizando biomassas, para produção de biocombustíveis. Com isso, há uma ampla variedade de processos com este objetivo, sendo a pirólise uma das possibilidades promissoras pela flexibilidade de produtos gerados, além de possuir um potencial considerável de redução das emissões de gases do efeito estufa (GEE) e potencial negativo de carbono. Desse modo, este trabalho investiga as melhores condições operacionais (temperatura e combinação de operações unitárias) do processo de pirólise de bagaço de cana-de-açúcar, resíduo obtido no estado do Maranhão, por meio do simulador CAPE-OPEN to CAPE-OPEN (COCO). Assim, a simulação contemplou a secagem da biomassa, a pirólise (com equações cinéticas baseadas na literatura) e a separação dos produtos (biocarvão, bio-óleo e os gases combustíveis). Para tal propósito, foi necessária uma caracterização da biomassa, a qual utilizaram-se dados de umidade (pela análise imediata) e da análise bioquímica. Além disso, essa biomassa também foi avaliada pelas análises granulométrica, imediata e elementar, usando normas padronizadas. A distribuição granulométrica do bagaço moído (diâmetro médio = 0,17 mm) apresentou melhor uniformidade que o bagaço bruto (diâmetro médio = 0,76 mm), com o modelo Sigmóide apresentando o

melhor ajuste (R2 = 0,98) em comparação aos outros dois modelos avaliados (Gates-Gaudin- Schuhmann – GGS e Rosin-Rammler-Bennet – RRB). A análise imediata demonstrou um teor

de umidade de 12 %, 85 % de voláteis (com potencial para pirólise), um baixo teor de cinzas de 1,5 % (menor teor de resíduos gerados) e 12 % de carbono fixo. A análise bioquímica indicou 49 % de celulose, 30 % de hemicelulose e 9 % de lignina. A análise elementar apresentou concentrações dos elementos CHONS dentro do esperado. Um estudo paramétrico avaliando a temperatura mostrou que a pirólise rápida com reator CSTR, na fase sólida, favoreceu a produção de bio-óleo (58 %) e gases combustíveis (31 %), com menos biocarvão (9 %), ao utilizar 500 oC e 2,3 bar. Com isso, este trabalho avaliou a viabilidade do aproveitamento energético em um processo termoquímico deste resíduo no Maranhão, trazendo alternativas, podendo transformá-lo em matéria-prima para bioenergia/biocombustíveis.