biomassa - parte 2

8/11/2019 Biomassa - Parte 2

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FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIAUTILIZAO ENERGTICA DA BIOMASSA

Parte 2

Srgio Peres, Ph.D.

Universidade de Pernambuco (UPE)

Escola Politcnica de Pernambuco

Laboratrio de Combustveis e Energia (POLICOM)


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Utilizao da biomassa emProcessos trmicos

Queima-Direta uso como combustveis paracaldeiras e fornalhas

Pirlise converso trmica da biomassa emcombustvel gasoso

Gases de Mdio Poder Calorfico (PCS = 12MJ/m)

Gaseificao usando um gaseificadordowndraft

Gases de Baixo Poder Calorfico (PCS = 6 MJ/m)


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Queima - direta

Briquette


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Pirlise (gaseificao)

BIOMASSA

GS DABIOMASSA

(syngas)


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Gaseificador (Downdraft)

Gaseificador Termoquip- POLICOM

BIOMASSA

GSCOMBUSTVEL


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Gaseificador de Bancada(POLICOM)

Filtros de gases Gaseificador deBancada


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Gaseificador de BancadaFilme


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Vantagens de utilizao:

Controle das variveis de processo

Gaseificao rpida

Coleta dos gases eficiente

Coleta dos resduos de gaseificao

Clculo do % gaseificado de biomassa

Muito til para a seleo de biomassa


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Anlise dos GasesGaseificao da Casca da mamona

(resultados preliminares)

Gs 600 C 700 C 800 C 900 C

Ar (O2+ N2) 44,5 32,2 18,7 18,7

CH4 18,7 20,5 24,9 32,3

CO 13,9 13,4 13,4 11,50

CO2 22,9 33,9 43,0 37,50


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Vantagens da gaseificao

Utilizao do gs combustvel proveniente dabiomassa em ciclos tecnolgicos mais avanados ede maior rendimento trmico;

Possibilidade de transporte do gs da biomassa emgasodutos;

Permitir a utilizao da biomassa em:

Motores de combusto interna (Otto); Turbinas a gs ( Brayton)


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Utilizao de biomassa(como gs)

GRUPO GERADOR -CICLO OTTOFonte: CENBIO


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Gaseificao integradacom ciclo combinado


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Plantao

Extrao

Semente

leo

Co-productos

lcool(MetOH ou EtOH)

BIODIESEL

Glicerina

Torta

Distribuidor

Refinaria

Planta/Cascas:

Rao

Consumidor

B100

Produtor de

Biodiesel

B100

GERAO DE CO-PRODUTOS DO BIODIESEL

Fonte: adaptado da ANP

ENERGIA

ENERGIA

Gorduras Animais eleos e graxas residuais


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Principais Matrias-Primas

Origem vegetal: Soja;

Palma (dend);

leo de algodo; Girassol;

Pinho-manso;

Mamona Canona.


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Principais Matrias-Primas

Origem animal: Sebo de boi;

Banha de porco;

Gordura de galinha;

Outras origens:

leo residual (fritura); Graxas residuais de fritura;

Gorduras (ETE)


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fonte: CONAB (Abril/2004)

POLICOM (2007)

Matrias-Primas Geradoras de Co-Produtos

------60Gordura Animal

1 80039Amendoim

Tipo de Co-produtoProdutividade(kg/ha.ano)Teor de leo(%m)Matria-prima

G + C + T1 00039Gergelim

G + C + T1 60042Girassol

1 80038Canola

G + C + T1 50050Mamona

G + C + T2 20018Soja10 00020Dend

1 80015Algodo

15 0006Babau

G + Torresmo

G + C + T

G + C + T

G + C + T

G + C + T

G + C + T

G-Glicerina CCasca T-Torta


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Produo do biodiesel e co-produtos(para qualquer matria-prima oleaginosa)

M = MassaOleaginosaIn-natura

Etapas do processo de extrao de leo, produo de biodiesel e gerao de resduos


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100 % MassaOleaginosaIn-natura

X = Casca

Y = Massa daSemente


X + Y = 100% Massa



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100 kg MassaOleaginosaIn-natura

X = CascaCO-PRODUTO 1

Y = Massada Semente


X + Y = M (100%) Massa



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Y = Massada Semente

Z = leo

W = Torta


Y = leo (Z) + Torta (W)



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Y = Massada Semente

Z = leo

W = TortaCO-PRODUTO 2


Y = leo (Z) + Torta (W)



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90% ZBiodiesel



Y = Massada Semente

Z = leo

10% ZGlicerina

lcool +Catalisador


Z = BD + G




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90% ZBiodiesel



Y = Massade Semente

Z = leo

10% Z GlicerinaCO-PRODUTO 3

lcool +Catalisador


Z = BD + G




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Produo do biodiesel e co-produtos(Exemplo: Mamona)



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X = 25 kg Casca +podas

BIOMASSACO-PRODUTO 1

Y = 75 kgSemente


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X = 25 kg CascaCO-PRODUTO 1

Y = 75 kgMassaSemente

Z = 37,5 kg leo

lcool +Catalisador

W = 37,5 kg TortaCO-PRODUTO 2


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BD = 32,5 kg


X = 25 kg CascaCO-PRODUTO 1

Y = 75 kgMassaSemente

Z = 37,5 kg leo

5 kg = GlicerinaCO-PRODUTO 3

lcool +Catalisador

W = 37,5 kg TortaCO-PRODUTO 2

Dados:BD= 0,9144 kg/L

1

glicerina= 1,26 kg/L2

Fontes:

1

Biodiesel BR - Meneghetti2Santana, G, - USP


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Mini-usina de Biodiesel

Biodiesel de Sebo de Boi

Fonte: POLICOM- UPE


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Co-produto da Produo doBD de Sebo Bovino

Alm da GLICERINA


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Co-produto da Produo doBD de Sebo Bovino

Obtm-se o torresmo :


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O que fazer com os Resduos ?


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Resduos (co-produtos)

Slidos biomassa (casca, folhas, podas etc.)

Lquidos - glicerina


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Utilizao da biomassa em Processostrmicos

Queima-Diretauso como combustveis para caldeiras efornalhas

Pirliseconverso trmica da biomassa em combustvelgasoso

Gases de Mdio Poder Calorfico (PCS = 12 MJ/m)

Gaseificaousando um gaseificador downdraft

Gases de Baixo Poder Calorfico (PCS = 6 MJ/m)


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Queima - direta

Briquette


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Caldeiras a biomassa

Fonte: www.flucal.pt/produtos/biomassa.htmFonte:www.biochamm.com.br/hp/index.asp?p_codmnu=2&p

_codpro=4&p_ideidi=ptg


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Pirlise (gaseificao)

BIOMASSA

GS DABIOMASSA(syngas)


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Gaseificador (Downdraft)

Gaseificador Termoquip- POLICOM

BIOMASSA

GSCOMBUSTVEL


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Gaseificador de BancadaFilme


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Vantagens de utilizao:

Controle das variveis de processo

Gaseificao rpida

Coleta dos gases eficiente

Coleta dos resduos de gaseificao

Clculo do % gaseificado de biomassa

Muito para a seleo de biomassa

A li d G


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Anlise dos GasesGaseificao da Casca da mamona

(resultados preliminares)

Gs 600 C 700 C 800 C 900 C

Ar (O2+ N2) 44,5 32,2 18,7 18,7

CH4 18,7 20,5 24,9 32,3

CO 13,9 13,4 13,4 11,50

CO2 22,9 33,9 43,0 37,50


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Vantagens da gaseificao

Utilizao do gs combustvel proveniente da

biomassa em ciclos tecnolgicos mais avanados ede maior rendimento trmico;

Possibilidade de transporte do gs da biomassa emgasodutos;

Permitir a utilizao da biomassa em:

Motores de combusto interna (Otto); Turbinas a gs ( Brayton)


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Utilizao de biomassa(como gs)

GRUPO GERADOR - CICLO OTTO

Fonte: CENBIO


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Gaseificao integradacom ciclo combinado


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CO-PRODUTO LQUIDO:

GLICERINA


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Produo de Glicerina doBiodiesel no Brasil

Mistura Biodiesel/Diesel Glicerina Produzida

B2 76 milhes de Litros




... .........

B10 380 milhes de LitrosConsumo Brasileiro de Glicerina 30.000 ton/ano Biodiesel BR

36.483 milhes de litros/ano - POLICOM

Gli i b d id


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Glicerina bruta produzida(co-produto)

Fonte: ANP

GLICERINA

JUNHO 2010


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Glicerinacomo efluente

A glicerina gerada no de qualidade comercial

As 12 unidades que refinam glicerina no Pas esto naregio Sudeste. "No h nenhuma no Nordeste ou Centro-Oeste, onde a produo de biodiesel maior". (Fonte:Gilberto Campello Brasil -Secretaria de Mudanas

Climticas do Ministrio do Meio Ambiente do MMA)

No pode ser despejada nos rios

Fonte: www.revistabiodiesel.com.br/noticias/glicerina-sem-destino-certo-no-brasil.html


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Glicerinacomo efluente (2)

A glicerina produzida est sendo estocada em tanques atque seja encontrada uma soluo para seu uso em larga

escala. A Usina Barralcool (MT) estocou 400 ton de glicerina em 2006 e ainda

est procurando uma soluo adequada (Fonte: Revista Biodiesel)1

Fonte:1 www.revistabiodiesel.com.br/noticias/glicerina-sem-destino-certo-no-brasil.html

d bl


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O QUE FAZER COM TODA GLICERINA BRUTAGERADA?

Um grande problema a serresolvido:

i i


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Pesquisas com uso energticoda Glicerina

Pesquisa do uso energtico da glicerina em largaescala:

Utilizao direta em motores ciclo Otto

MCT/FINEP/RBTB:Produo de Biogs (e do biometano) - UFPE/UPEGaseificao Co-produtos (c/ Glicerina) - UPECombusto da Glicerina - UFRJ

Q i d Gli i C ld i


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Queima de Glicerina em Caldeira

De acordo com o pesquisador R. Patzer doAgricultural Utilization Research Institute aq ueimade glicerina na caldeira resultou nos seguintesproblemas:

Mesmo com as modificaes na caldeira para queimarglicerina, o PCI da glicerina no foi suficientemente altopara dar partida e operar a caldeira de forma contnua;

Alto teor de particulado torna o seu uso inadequado;

Para manter a chama na caldeira, foi colocada umamistura de combustveis com 10% (v/v) de glicerina e 90%de leo residual

D li i bi


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A pesquisa envolve a:Fermentao anaerbia da glicerina residual e misturadacom esterco animal em vrias propores, de tal maneira aotimizar a produo do biogs e reduzir o passivo ambiental

causado pela glicerina.Purificao do Biogs para gerao do biometano. Gerao de energia eltrica utilizando grupo gerador dociclo Otto.

De glicerina para biogs(ESCALA LABORATORIAL)


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Biogs

Principais Constituintes % MolarMetano 40 - 55

Dixido de carbono 35 - 50

Nitrognio 0 - 20

Poder calorfico 14,9 a 20,5 MJ/m3

Biometano 25 - 33 MJ/m

Bi di t l b t i l


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Biodigestor laboratorial

Biodigestor


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BiodigestorLaboratorial de 10 L UPE-UFPE

C t ti d bi


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Caractersticas do biogs

GASES % volume

CH4 50.45%

CO2 49.55%

PCS (MJ/m3) 20.13

PCI (MJ/m3) 18.10

C b t d bi


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Combusto do biogs


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Caracteristicas do BIOMETANO


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Caracteristicas do BIOMETANO

GASES (1) % volumeCH4 90.06 %

CO2 9.94 %

PCS (MJ/m3) 35.93

PCI (MJ/m3) 32.31

GASES (2) % volume

CH4 97.20 %

CO2 2.80 %

HHV (MJ/m3

) 38.78LHV (MJ/m3) 34.87

FONTE: UFPE-DEQ-LM- Valeria Pessoa , 2008UPE- POLICOM

MELHORRESULTADO

Equivalncia energtica


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1 m DE BIOGS EQUIVALE A:

1,536 kg de lenha

0,79 litros de lcool hidratado

O,613 litros de gasolina

0,579 litros de querosene

0,454 litros de GLP (gs de cozinha)

1,428 kW

Fonte: Barrera, 1993

Equivalncia energticado BIOGS


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Aspecto ambiental


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- Os briquetes da biomassa (casca, torta e biomassaslida)podem ser utilizados em substituio lenhanativa.

- A co-combusto da glicerina/biomassa (co-produtos)

pode viabilizar o seu uso em caldeiras; e, a gaseificaopode produzir biocombustveis gasosos.Estas aplicaes dos co-produtos podem servir comouma alternativa de substituio de combustveis fsseisem caldeiras e em MCI (podendo gerar crditos de

carbono);

Aspecto ambiental

Concluses


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- A energia dos co-produtos da produo de biodiesel

representam aproximadamente 50% da energia dabiomassa total (caso da mamona);

- A glicerina bruta gera pouco biogs; e, misturada comesterco produziu 5,54 litros/litros de soluo. (UFPE)

- A gaseficao da glicerina e da biomassa aparecemcomo rotas bastantes promissoras para produo debiocombustiveis gasosos;

- Se devidamente utilizada, a energia proveniente dos co-

produtos poder contribuir significantemente para a

reduo dos custos de produo de biodiesel.Pois, pode-se alcanar a auto-suficincia energtica das unidadesprodutoras de biodiesel.

Concluses

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