Gaseificação de serragem de madeira com vapor de água: estudo cinético
Abstract
A gaseificação é uma tecnologia promissora para a produção de energia a partir de resíduos, porém, o mecanismo desta reação para biomassas ainda não é completamente entendido. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a cinética da gaseificação com vapor de água da serragem de madeira, utilizando três modelos cinéticos teóricos e um modelo semiempírico. Primeiramente, a serragem foi pirolisada em um reator de leito fixo. O sólido bruto e o biochar foram caracterizados por análises físico-químicas. Os ensaios de gaseificação foram feitos em uma termobalança, com 100 mg de biochar, entre 750 e 850 °C e concentração de 30 vol.%H2O. Verificou-se que um aumento na temperatura eleva a taxa de gaseificação, sendo esta aproximadamente constante para conversões entre 10-90% nas maiores temperaturas. Nas menores temperaturas, um pico acentuado foi verificado em 10%, com declínio até o final da curva de conversão. O modelo melhor ajustado foi o semiempírico, que leva em conta a influência catalítica dos metais presentes na serragem. Com os parâmetros ajustados foi possível verificar a troca do regime controlador e encontrar os parâmetros cinéticos, os quais se aproximaram aos valores de literatura para biomassas, indicando o potencial da serragem para aproveitamento energético.
References
Ministério de Minas e Energia (MME). Resenha Energética Brasileira (ex. 2013), 2014.
Virmond, E. et al. Characterisation of agroindustrial solid residues as biofuels and potential application in thermochemical processes. Waste management (New York, N.Y.), vol. 32, pp. 1952–61, 2012.
Ye, D. P.; Agnew J. B. and Zhang, D. K. Gasification of a South Australian low-rank coal with carbon dioxide and steam: kinetics and reactivity studies. Fuel, vol. 77, pp. 1209–1219, 1998.
Fermoso, J. et al. Kinetic models comparison for steam gasification of different nature fuel chars. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 91, n°. 3, pp. 779–786, 14 jun. 2008.
Szekely, J. and Evans, J. W. A structural model for gas-solid reactions with a moving boundary-II: The effect of grain size, porosity and temperature on the reaction of porous pellets. Chemical Engineering Science. vol. 26, pp. 1901-1913, 1971.
Gavalas, G. R. A random capillary model with application to char gasification at chemically controlled rates. AIChE Journal, vol. 26, pp. 577-585, 1980.
Bhatia, S. K. and Perlmutter, D. D. A random pore model for fluid-solid reactions: I. Isothermal, kinetic control. AIChE Journal. vol. 26, pp. 379-386, 1980.
Duman, G.; Uddin, A. and Yanik, J. The effect of char properties on gasification reactivity. Fuel Processing Technology, vol. 118, pp. 75–81, 2014.
Zhang, Y. et al. Proposal of a semi-empirical kinetic model to reconcile with gasification reactivity profiles of biomass chars. Fuel, vol. 87, pp. 475–481, 2008.
ASTM. E 1131. Standard test method for compositional analysis by thermogravimetry. 2003.
ASTM. D 5373. Standard test methods for instrumental determination of carbon, hydrogen, and nitrogen in laboratory samples of coal and coke, 2002.
Brunauer, S.; Emmett, P. H. and Teller, E. Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemical Society, vol. 60, pp. 309-319, 1938.
Channiwala, S. A.; Parikh, P. P. A unified correlation for estimating HHV of solid, liquid and gaseous fuels. Fuel, vol. 81, pp. 1051–1063, 2002.
Pacioni, T. R. Gaseificação de biochars de bagaço de maçã e de borra de café com CO2: Estudo cinético. 2013. 134 f. Dissertação (Mestrado em engenharia química) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2013.
Domenico, M. D. Gaseificação de carvão mineral brasileiro na presença de ortossilicato de lítio visando a produção aumentada de hidrogênio. 2013. 200 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2013.
Seo, D. K. et al. Study of the pyrolysis of biomass using thermo-gravimetric analysis (TGA) and concentration measurements of the evolved species. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 89, pp. 66–73, 2010.
Vassilev, S. V. et al. An overview of the chemical composition of biomass. Fuel, vol. 89, pp. 913–933, 2010.
Vassilev, S. V; Vassileva, C. G. and Vassilev, V. S. Advantages and disadvantages of composition and properties of biomass in comparison with coal: An overview. Fuel, vol. 158, pp. 330-350, 2015.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Declaração de originalidade e cessão de direitos autorais
Declaro que o presente artigo é original, não está sendo tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional durante o processo de revisão. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à revista SCIENTIA CUM INDUSTRIA. Contudo, a reprodução total ou parcial impressa ou eletrônica pode ser feita desde que o autor comunique oficialmente à revista. Declaro estar ciente de que a não observância deste compromisso submeterá o infrator a sanções e penas previstas na Lei de Proteção de Direitos Autorias. Declaro estar ciente de que a não observância deste compromisso submeterá o infrator a sanções e penas previstas na Lei de Proteção de Direitos Autorias (Nº9610, de 19/02/1998).