Ssimulação do processo de pirólise do bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante

Abstract

RESUMO

A pirólise é um processo termoquímico, também é conhecido como desvolatilização, e consiste no processo de decomposição térmica na ausência de oxigênio. Esse processo ocorre geralmente em temperaturas entre 300 e 600 °C. Devido a atmosfera inerte, a biomassa não faz combustão, mas se decompõe quimicamente, resultando em três produtos principais: bio-óleo, gases e biochar. O bagaço de cana é um resíduo de baixo custo e abundante da indústria sucroalcooleira, ideal para a geração de energia renovável e contribuição para a sustentabilidade ambiental. Nesse sentido, esse trabalho propõe-se a simular o processo de pirólise do bagaço de cana-de-açúcar em um reator de leito fluidizado borbulhante, avaliando os efeitos hidrodinâmicos e as equações que descrevem esse processo. Empregou-se o simulador comercial Aspen Plus v.11 para simular uma planta de pirólise. A metodologia envolveu a criação de um modelo baseado em equações de balanço de massa e energia para representar a pirólise, empregando simulações no software Aspen Plus, considerando as etapas de beneficiamento da biomassa, análise hidrodinâmica e cinética e tratamento dos produtos. Além disso, utilizou-se as análises elementar, imediata e de poder calorífico como dados de entrada no simulador. Os resultados destacaram a influência do tamanho das bolhas e das partículas em variáveis como o tempo de residência dos gases e a taxa de aquecimento dentro do reator, evidenciando que bolhas menores são essenciais para melhorar a transferência de calor e massa, o que, por sua vez, beneficia o processo de pirólise, assim como partículas menores de biomassa possuem taxas de aquecimento mais eficientes devido à sua maior área de superfície relativa favorecendo o processo de pirólise rápida. As equações matemáticas formuladas identificaram as relações fundamentais no processo, tanto no nível da partícula quanto no nível do leito, oferecendo percepções sobre a influência do tamanho da biomassa e da distribuição do tamanho da bolha. Este estudo não apenas fornece uma base sólida para pesquisas futuras nessa área, como também destaca as aplicações práticas e teóricas cruciais para a indústria de biocombustíveis e reaproveitamento da biomassa de bagaço de cana-de-açúcar.