GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA: ROTA BTL ADEMAR HAKUO USHIMA

Transcrição

1 GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA: ROTA BTL ADEMAR HAKUO USHIMA

2 Fluxograma do processo BTL ( biomass to liquid ) Maiores desafios tecnológicos Bagaço e palha de cana Unidade de preparação de biomassa Oxigênio Gaseificador Sistema de limpeza e tratamento de gases Gases tratados e limpos Reator catalítico Produtos: Metanol Etanol Óleo diesel Gasolina DME Hidrogênio Gás natural sintético Energia elétrica Etc.

3 UNIDADE DE TRATAMENTO DE BIOMASSA Necessidade de pretratamento da biomassa nos processos termoquímicos: Aumentar a eficiência da gaseificação (secagem, moagem etc.); Reduzir o custo de transporte e armazenagem; Adequar a biomassa a sistemas de alimentação de reatores pressurizados; Principais processos de pretratamento de biomassa: Compactação; Torrefação; Pirólise rápida;

4 COMPACTAÇÃO Peletizadora vertical de matriz plana Desafio tecnológico: desenvolver processo, equipamento e material de construção adequados para bagaço e palha de cana (evitar desgaste excessivo das matrizes)

5 TORREFAÇÃO

6 TORREFAÇÃO Desafio tecnológico: processos industriais existentes são de pequena escala e não visam utilização energética, tratamento de efluentes

7 PIRÓLISE RÁPIDA (Processo Bioliq KIT) Biomassa moída Misturador de areia e biomassa Aquecimento de areia T~550 oc Rendimento energético:~ 88% Finos de carvão + bio-óleo biolama

8 PIRÓLISE RÁPIDA (Processo Bioliq KIT)

9 PIRÓLISE RÁPIDA (Processo BTG) Comercialização de unidades de 1 a 5 t/h Desafios tecnológicos: Comprovação em escala industrial da tecnologia; Estabilidade do bio-óleo ou biolama

10 Principais processos de gaseificação para rota BTL Gaseificadores de leito fluidizado circulante; Gaseificadores de leito de arraste (entrained flow)

11 Gaseificação: Leito fluidizado circulante Unidade de demonstração em Värnamo (Universidade Växjö) Parâmetros operacionais: Pressão: 10 bar; Agente de gaseificação: O2 e vapor d água; Temperatura de operação: < 1000 oc; Capacidade do gaseificador: 4 t/h; Filtragem a quente; Reforma de metano e alcatrões; Investimento estimado: ~40 milhões euros; Alimentação: Biomassa na forma de cavacos ou péletes

12 Modificações previstas no gaseificador de leito circulante de Värnamo para geração de gás de síntese

13 Gaseificação Leito fluidizado circulante: Desafios tecnológicos: Desenvolvimento de reformador de metano e alcatrões (catalítico ou térmico); Desenvolvimento de peletizador de bagaço e palha de cana ou de sistema de alimentação pressurizada de finos de biomassa (bomba de sólidos); Sinterização de cinzas do leito fluidizado; Desenvolvimento de filtragem a quente de gases a temperaturas da ordem de 800 oc;

14 Gaseificadores de fluxo de arraste (entrained flow): Processo CHOREN Dados de projeto Alimentação biomassa seca: 10,5 t/h (cavaco com até 30 % palha); Produção: 1,8 t/h de combustível automotivo líquido; Potência: 45 MWth; Temperatura: oc) Unidade inaugurada em junho 2008; agosto 2009: ainda em fase de posta em marcha

15 Vantagens gaseificadores de arraste: Capacidade de operar a temperaturas (> o C) e pressões elevadas (~80 bar); Baixa formação de CH 4 e alcatrões (sem necessidade de reformadores de metano e alcatrões); Cinza sai na fase fundida; Utilizado em escala comercial para gaseificação de carvão mineral e óleos residuais; Desafios tecnológicos: Material refratário resistente às cinzas de biomassa; Desenvolver sistema de alimentação de finos de biomassa (bomba de sólidos); Unidade de demonstração, gaseificando bio-óleo ou biolama;

16 Estimativas de rendimento energético rotas BTL e BTG

17 Potencial de produção a partir da cana (fonte: CTC) Produtos EE - Gaseificação IGCC (**) FT-Diesel (*) FT-Etanol (*) DME (*) Amônia (*) GLP-equivalente (*) Diesel-equivalente (*) Etanol-equivalente (*) (*) - ( 50% bagaço + 50% palha) (**) - (100% bagaço + 50% palha) Expectativa de Produção 210 kwh/tc (Exportado) 29,5 l / tc 50,1 l / tc 63,2 l / tc 47,4 l / tc 33,6 l / tc 56,7 l / tc 51, 1 kg/tc

18 CONCLUSÃO Tecnologias BTL para bagaço e palha de cana apresentam duas principais rotas de gaseificação: leito fluidizado circulante e leito de arraste; Tecnologias de pretratamento possibilitam a descentralização do tratamento da biomassa e centralização da gaseificação e síntese em unidades de grande potência (1 GWth; 200 t/h biomassa); também permitem coprocessamento com resíduos fósseis; Tecnologia de gaseificação define pretratamento de bagaço e palha de cana: leito fluidizado circulante (peletização e/ou torrefação); leito de arraste (pirólise rápida e/ou torrefação); Tecnologia de gaseificação também define tratamento de gases: leito fluidizado circulante (filtragem a quente e reforma de metano); leito de arraste (sem necessidade de filtragem e reforma de metano)

19 Centro de Gaseificação em Piracicaba IPT-CTC Principais objetivos do Centro: Montar uma unidade de desenvolvimento e demonstração, em escala piloto, de pelo menos uma das rotas BTL ou geração de energia elétrica, empregando bagaço e palha de cana como insumo principal; Criar Sub-unidades específicas de desenvolvimento de pretramento de biomassa, gaseificação, tratamento e limpeza de gases, visando a redução de custos de investimento e operacionais; Desenvolver pesquisas em conjunto com Universidades e Institutos de Pesquisa envolvendo a unidade em escala piloto e unidades de bancada; Montagem de um Consórcio com a participação do GESP, órgãos de fomento, empresas privadas, Universidades e Institutos de Pesquisa; Comprovar, 4 anos após o início de operação do Centro, a viabilidade técnica de pelo menos uma das rotas; Elaboração de teses, treinamento e formação de mão de obra nessa área;

20 Obrigado! Contatos: Ademar H. Ushima