Formulação numérica do processo de conversão termoquímica de biomassa em combustíveis líquidos/gasosos: estudos fundamentais

Abstract

Devido à importância de diversificar a matriz energética do Brasil e do mundo é importante a utilização de novas fontes de energia que substituam os combustíveis fósseis, como é o caso da biomassa procedente do bagaço de cana-de-açúcar que está presente no Brasil de maneira abundante. As vantagens da utilização dessa biomassa é a diversificação da matriz energética nacional bem como diminuir a poluição resultante da utilização de combustíveis fósseis. Este trabalho tem como objetivo estabelecer os parâmetros básicos para a modelagem computacional do processo de conversão termoquímica de biomassa sólida em gás combustível em um reator de leito fluidizado e a construção de um algoritmo numérico que permita realizar estudos futuros sobre quais e como os principais parâmetros envolvidos afetam o processo de conversão. Para estabelecer os parâmetros e desenvolver o modelo foi utilizado o software Matlab 2011.a. Primeiramente foram determinados os parâmetros fixos e as variáveis. Em seguida, foram calculadas as condições de operação do reator em função das características da biomassa e da vazão de gás que entra no reator. Finalmente, foram estabelecidas as equações diferenciais que modelam o comportamento das espécies em função da altura do reator. O modelo desenvolvido foi de três fases; unidimensional e com taxas de reação. A pirólise é instantânea. A transferência de calor entre as fases foi considerada e a variação da distribuição do tamanho de partícula não foi considerado.A modelagem mostrou que as reações pertencentes à pirolise do alcatrão atingem sua conversão total num período de tempo pequeno (10⁻⁵s) , o que comprova que as espécies gasosas, produto da pirolise, podem ser consideradas no inicio do modelo sem ter que realizar sua modelagem. O modelo desenvolvido pode ser aplicado para qualquer tipo de biomassa que seja do tipo A dentro da classificação de Geldart para partículas.