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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Análise do potencial sinergético entre carvão e biomassa na produção de gás combustível por Copirólise
Autor(es): Luz, Bruno Melo da
Primeiro Orientador: Muniz, Ana Rosa Costa
1° Membro da banca: Muniz, Ana Rosa Costa
2° Membro da banca: Arruda, Alexandre Denes
3° Membro da banca: Morais, Marcílio Machado
Resumo: A produção energética mundial apresenta grandes desafios, sendo um destes, o eficiente aproveitamento das matérias primas disponíveis, como o carvão e a biomassa. A biomassa vem ganhando espaço na matriz energética mundial devido ao seu fator renovável, em contrário ao carvão mineral. Desse modo, novas biomassas são estudadas todos os anos afim de promover sua utilização no cenário global, e uma destas é o capim-annoni, uma gramínea invasora e sem ampla aplicação comercial. Um dos métodos disponíveis para produção de energia é a copirólise, um processo de degradação térmica, sem a presença de oxigênio, na qual duas ou mais matérias primas interagem entre si para formar produtos com elevado potencial energético. Neste processo, os parâmetros operacionais, como temperatura, taxa de aquecimento, entre outros, influenciam diretamente no rendimento e na composição dos produtos. A partir disso, este estudo buscou realizar a otimização estatística dos parâmetros de processo da copirólise de capim-annoni com carvão mineral para a produção de gás combustível, utilizando ferramentas computacionais. Para isto, foi proposto um planejamento experimental Central Composite, 2 2/4 fatorial, com os fatores de análise sendo: temperatura, nas faixas de 300 °C, 380 °C e 460 °C, e razão mássica de capim/carvão, nas faixas de 0,17, 0,5 e 0,83. Os ensaios de copirólise foram realizados em um reator de leito fixo batelada e os produtos analisados por cromatografia gasosa. A partir dos experimentos foram produzidas diversas respostas, sendo analisadas a produção de voláteis, H2, CH4 e conversão para gás. Em todas as respostas observadas encontrou-se forte influência de comportamento linear, com leves tendências não lineares, sendo que a resposta “Conversão para gás” demonstrou relevante comportamento não linear, de modo que, foi observado um acréscimo de produção de gás entre 12% e 15% na região de 30% em massa de capim para carvão, ao comparar os valores teóricos com os obtidos. Para a produção de H2 obteve-se um acréscimo entre 1% e 3%, sendo considerado um valor baixo e de baixa relevância, uma vez que esta faixa de produção se encontra dentro do erro da análise estatística, efeito semelhante ocorreu com a produção de CH4, na qual houve um decréscimo inicial da produção, estabilizando sua produção observada com a teórica conforme o aumento da temperatura. Apesar disso foi possível observar que, em ambos processos ocorreu melhor produção do produto entre as faixas de 20% e 40% de capim para carvão. De acordo com estes resultados obteve-se um valor otimizado de processo, para que ocorra a maior conversão dos produtos para gás. Deste modo, a partir de análises de comportamento das respostas obtidas em relação as teóricas, estimou-se os parâmetros de processo ótimo em uma razão mássica de capim/carvão de 0,3, na temperatura de 440°C, assim obtendo uma conversão mássica de alimentação de 26,3% em gás, com acréscimo de 11,3% na produção total de gás. Deste modo o capim-annoni e o carvão mineral se apresentaram como boas matérias-primas para a geração de gases combustíveis na região sul do país, deste modo, evidenciando o capim-annoni como um produto de relevância e interesse para possível aplicação no desenvolvimento econômico da região.
Abstract: Global energy production presents major challenges, one of which is the efficient use of available raw materials, such as coal and biomass. Biomass has been gaining space in the global energy matrix due to its renewable factor, in contrast to coal. New biomasses are studied every year in order to promote their use in the global scenario, and one of these biomasses is the annoni grass, an invasive grass without wide commercial application. One of the available methods for energy production is copirolysis, a thermal degradation process without the presence of oxygen, in which two or more raw materials interact with each other to form products with high energy potential. In this process, the operating parameters directly influence the yield and composition of the products. From this, this study seeks to optimize the copyrolisis process of annoni grass with mineral coal for fuel gas production, using computational tools for the interactive analysis of the parameters. For this, a design of experiment Central Composite, 22/4 factorial, was proposed, with the analysis factors being: temperature, in the ranges of 300 °C, 380 °C and 460 °C, and mass ratio of grass/charcoal, in the ranges of 0.17, 0.5 and 0.83. Copyrolysis tests were carried out in a fixed bed batch reactor and the products analyzed by gas chromatography. From the experiments, several responses were produced, being analyzed the production of volatiles, H2, CH4 and conversion to gas. An increase in gas production between 12% and 15% was observed in the region of 30% in mass of grass for coal. For the production of H2 there was an increase between 1% and 3%, being considered a low value and of low relevance, since this production range is within the error of the statistical analysis, a similar effect occurred with the production of CH4, in which there was an initial decrease in production, stabilizing its observed production with the theoretical one as the temperature increased. Despite this, it was possible to observe that, in both responses, there was a better production of the product between the ranges of 20% and 40% of grass for charcoal. According to these results, an optimized process value was obtained, so that the greatest conversion of the products to gas occurs. In this way, the process parameters were estimated at a mass ratio of grass/coal of 0.3, at the temperature of 440°C, obtaining a feed mass conversion of 26.3%, with an increase in gas production of 11.3%. Thus, capim-annoni and coal presented themselves as good raw materials for the generation of fuel gases in the southern region of the country, evidencing capim-annoni as a product of relevance and interest for possible application in economic development on the region.
metadata.dc.subject: Copirólise
Capim-annoni
Carvão
Gás Combustível
Planejamento experimental
Copyrolisis
Annoni grass
Coal
Combustive gas
Design of experiments
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
metadata.dc.identifier.citation: LUZ. Bruno Melo da “Análise do potencial sinergético entre carvão e biomassa na produção de gás combustível por Copirólise“ . 74 p. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química ) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6025
metadata.dc.date.issued: 10-Oct-2021
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Engenharia Química

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