Modelagem de uma biorrefinaria para produção de biocombustíveis : estudo de caso com liquefação hidrotérmica de bagaço de cana-de-açúcar

Abstract

A crescente demanda global por energia tem levado muitos países a dependerem dos combustíveis fósseis, resultando em altos níveis de poluição ambiental. Para mitigar esses impactos, são necessários planos eficazes para reduzir a emissão de poluentes. Uma alternativa é a utilização de processos termoquímicos, como a liquefação hidrotérmica, que converte diferentes tipos de biomassa em bio- óleos. O estudo em questão utiliza dados experimentais do projeto BioValue para simular uma biorrefinaria. Foram elaborados seis cenários alternativos além do cenário base, com o objetivo de avaliar o impacto de modificações em parâmetros- chave (aplicados no cenário base) dos processos sobre a produção de subprodutos. No primeiro cenário, a água utilizada no processo foi recirculada para reaproveitar o recurso. No segundo cenário, as caldeiras operaram a 520 bar, em vez de 485 bar. O terceiro cenário modificou o fluxo do trocador de calor, mudando-o de concorrente para contracorrente, para melhorar a eficiência térmica. O quarto cenário integrou energeticamente a corrente de entrada no reator de liquefação hidrotérmica com a corrente de saída dos subprodutos, buscando maximizar o aproveitamento de energia. O quinto cenário combinou todas essas alterações para avaliar os efeitos cumulativos. Finalmente, o sexto cenário adicionou enxofre à biomassa, explorando novas variáveis na produção. O estudo de sensibilidade visou maximizar a produção de gasolina e óleo diesel. No cenário base, mesmo utilizando a fase gasosa e resíduos sólidos para gerar energia, cerca de 24% do bagaço precisou ser queimado para suprir toda a demanda térmica. Entre os cenários analisados, o cenário 2 apresentou o menor impacto na biomassa disponível, com um aumento de apenas 0,19% em relação ao cenário base. Os cenários 5 e 6 foram os mais eficientes, utilizando toda a biomassa e reduzindo o consumo de água em 83,86%. A análise de sensibilidade revelou um aumento de 15,58% na produção de gasolina e uma redução no número de estágios necessários nos destiladores. Além disso, os cenários com integração energética reduziram a produção de CO2 em 15% em comparação com o cenário base.