Avaliação da capacidade adsortiva da cinza do bagaço de cana-de-açúcar para remoção de H₂S oriundo da gaseificação de biomassas

Abstract

Alternativas de energias renováveis para produzir combustível estão em desenvolvimento, e um dos recursos disponíveis é a biomassa que pode substituir os combustíveis fósseis. A utilização de biomassa para a produção de combustíveis mais limpos requer investimento em tecnologia. A gaseificação de biomassas produz gás de síntese, porém, há necessidade de tecnologias de purificação para a retirada do contaminante H₂S (sulfeto de hidrogênio), o composto mais comum que contém enxofre encontrado em combustíveis fósseis e no gás de síntese química. Ele pode levar à poluição ambiental, causar problemas operacionais significativos nas plantas de conversão termoquímica danificando tubos e equipamentos e é conhecido como desativador ou veneno rápido na maioria dos catalisadores de óxido metálico utilizados em indústrias petroquímicas e químicas, ou no controle do CO e NOₓ emitidos nos exaustores automotivos. Uma das tecnologias de purificação é a adsorção. A dopagem e caracterização de 6 adsorventes da cinza do bagaço de cana-de-açúcar foram aplicados para esta finalidade, devido a sua elevada área superficial, distribuição de poros e característica porosa. Os adsorventes foram caracterizados por técnicas como difração de raios-X, adsorção/dessorção de N₂ através dos métodos Brunauer, Emmett e Teller e Barrett, Joyner e Halenda, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva por raios-X, análise granulométrica, pH, umidade, perda por ignição. Também foram caracterizadas as seguintes biomassas: casca de amendoim, casca de uva preta e bagaço de cana-de-açúcar por análises como poder calorífico, análise elementar, imediata e térmica, teor de umidade, análise granulométrica, composição química das fibras, densidade a granel. Os seis adsorventes estudados apresentaram uma boa distribuição de poros, suas isotermas obtiveram característica Tipo IV, de acordo com a IUPAC, que corresponde a materiais mesoporosos de diâmetro entre 2<dp<50 nanômetro, além de apresentarem uma área superficial média. As três biomassas apresentaram em suas características um bom rendimento para geração de calor devido ao alto valor do poder calorífico, ficando entre 14617kj.kg⁻¹ a 19155 kj.kg⁻¹, que significa um bom rendimento do processo termoquímico, bem como uma maior reatividade e produção de gás. Pelos estudos os três melhores adsorventes na adsorção do H₂S, devido a capacidade adsortiva foram selecionados e realizado um estudo cinético a partir dos dados obtidos em sistemas de leito fixo. Nestes estudos foram utilizados quatro modelos: Adams-Bohart, Thomas, Yan e Yoon-Nelson. Modelos utilizados para sistemas de leito fixo e que representam a curva de ruptura. Para este trabalho o melhor modelo para ajustar as curvas experimentais foi escolhido utilizando o coeficiente de determinação (R²>0,95) e, como resposta o modelo que mais se ajustou foi o de Yoon-Nelson para os três adsorventes: o adsorvente cinza pura obteve coeficiente de determinação 0,95; o adsorvente do processo hidrotermal obteve coeficiente de determinação de 0,99; e o adsorvente do método sol gel obteve coeficiente de determinação 0,88; verificando que o adsorvente do processo hidrotermal obteve o melhor ajuste. Para os demais adsorventes (MgO +cinza, ZnO+cinza e CuO+cinza) não se ajustaram bem a esse modelo.