BIOMASSA E GERAÇÃO DE ENERGIA

Transcrição

1 IQB Mesa-Redonda 3 Desenvolvimento de tecnologias alternativas BIMASSA E GERAÇÃ DE ENERGIA Simoni M. Plentz Meneghetti Grupo de Catálise e Reatividade Química - GCaR

2 Indústria petroquímica Biorrefinaria Petróleo e gás natural Biomassa / rejeitos Hidrocarbonetos Açúcares, óleos, etc. Matérias-primas e intermediários Combustíveis, produtos químicos, materiais, etc. Gasolina Diesel Biocombustíveis, produtos químicos, materiais, etc. Etanol Biodiesel

3 Química Verde 12 princípios utilização de técnicas químicas e metodologias que reduzem ou eliminam o uso de solventes e reagentes ou geração de produtos e sub-produtos tóxicos, que são nocivos à saúde humana ou ao ambiente.

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5 Biocombustíveis 1ª Geração etanol (cana de açúcar, milho, beterraba...) biodiesel e bióleo biogás (biodigestores) 2ª Geração etanol celulósico (novas técnicas/matérias-primas disponíveis) 3ª Geração hidrogênio (biomassa, processos industriais) biodiesel de algas (matérias-primas específicas) 4ª Geração técnicas avançadas e matérias-primas mais eficientes): balanço energético, integração de processos, captura e estocagem do gás carbônico resultante do processo de obtenção de biocombustíveis...

6 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 6

7 leoquímica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais majoritariamente triglicerídeos e derivados d a b c e f g Biocombustíveis: - ésteres alquílicos de ácidos graxos - hidrocarbonetos

8 Século XIX 1895 Rudolf DIESEL Motor ciclo Diesel Simultaneamente desenvolvimento na área do petróleo (óleo diesel) 1900 Exposição Universal de Paris Motor a óleo de amendoim e óleo cru (petróleo filtrado) motor Diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e ajudará no desenvolvimento da agricultura dos países. Isto parece um sonho, mas no futuro posso predizer com inteira convicção que esse modo de emprego de motor diesel pode adquirir uma grande importância Rudolf Diesel, 1911

9 Século XX Várias iniciativas = crises de desabastecimento 1ª Metade - 1ªs patentes em transesterificação - Estudos técnico-científicos - Utilização do craqueamento para obter sucedâneos do diesel e da gasolina 2ª Metade - Crises no mercado mundial de petróleo 1970 e Aumento da demanda de energia e da consciência ambiental da população combustíveis alternativos renováveis

10 Utilização do Óleo Vegetal in natura, nos motores: problemas de viscosidade, resíduos de queima, etc. Solução???? Transformação em material menos viscoso BIDIESEL ou BI-ÓLE 1ºs estudos: década de 1930

11 C C 2 H 2 a b c d e f H g h i Temperatura / Catalisador (i) Craqueamento R R R C H (ii) Transesterificação Catalisador H CH 3 H CH 2 CH 3 Catalisador H-CH 3 H-CH 2 CH 3 Esterificação j k l m n o C C CH 2 CH 3 CH 3

12 Transesterificação R Temperatura / Catalisador R (i) R C H (ii) Catalisador H CH 3 Catalisador H-CH 3 H CH 2 CH 3 H-CH 2 CH 3 j k l m n o C C CH 2 CH 3 CH 3 + H H H 1ªs patentes Chavanne, G.; BE 422,877, 1937 (CA 1938, 32, 4313) Keim, G. I.; US 2, ; 1945 testes de uso em larga escala (entre 1935 e 1945): Bélgica km rodados por caminhões biodiesel etanólise de óleo de dendê França estudos em motores

13 Esterificação R R R C H (ii) Catalisador H CH 3 Catalisador H-CH 3 H CH 2 CH 3 H-CH 2 CH 3 j k l m n o C C CH 2 CH 3 CH 3 + H 2 1) Processos combinados: Keim, G. I.; US 2, ; ) Hidroesterificação

14 Craqueamento R C CH 2 R C CH R C CH 2 1 i R CH CH H 2 + ii R CH 2 CH 2 C H 2 iii R CH 2 CH 3 6 C decarbonilação + decarboxilação C 2 (1) pirólise de triglicerídeos (2) ácidos carboxílicos (3) cetenos (4) acroleína (5 e 6) hidrocarbonetos com ou sem insaturações terminais + R CH C + 3 CH 2 C 4 C H ésteres, ácidos carboxílicos e hidrocarbonetos 1945 (Boletim Instituto de Óleos) Chang, C. C.; Wan, S. W.; Ind. Eng. Chem. 1947, 39, Gusmão, J.; Brodzki, D.; Djéga-Mariadassou, G.; Frety, R.; Catal. Today 1989, 5, 533. pirólise de óleos vegetais catalisadores heterogêneos (desoxigenação) pirólise do óleo de mamona produtos desoxigenados raspas de cobre e alumínio. halogenetos, carbonatos e hidróxidos de metais representativos / transição desoxigenação

15 Catalisadores alternativos / processos Matérias-primas de baixo custo / alta acidez

16 Sn H Sn Sn BTA DBT DBTDL Tempo Transesterificação Misturas (FFA:TGA, wt%) Esterificação (h) 0:100 30:70 50:50 70:30 100:

17 (Al23)X(Sn)Y(Zn)Z

18 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 18

19 Biomassa celulósica: açúcares fermentáveis, insumos químicos... Celulose Hemicelulose Lignina Minerais INFRMATIV DA FFICE F SCIENCE,

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24 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 24

25 a-outra-face-dos-residuos.blogspot.com 25

26 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 26

27 H 2 / C 2 / C / H 2 / CH 4 Óleo pirolítico 27

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29 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 29

30 H 2 / C 2 / C / H 2 / CH 4 30

31 31 BIMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Tratamentos Bioquímicos Tratamentos Termoquímicos Prensagem / Extração Fermentação Alcoólica Digestão Anaeróbica Termólise Pirólise Gaseificação Combustão Óleos Vegetais Etanol Metanol Biogás Gás pobre Óleos Pirolíticos Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc.

32 Combustão ou queima 32

33 blogdoclaret.com 33

34 Universidade Federal de Alagoas - UFAL

35 A Equipe Prof. Dr. Mario Roberto Meneghetti Profª. Drª. Simoni Plentz Meneghetti Profª. Drª. Rusiene Monteiro de Almeida Profª. Drª. Janaína Heberle Bortoluzzi Prof. Dr. Daniel Thiele Dr. Thiago Mendonça Estudantes ICs / ITIs, mestrandos e doutorandos

36 Infra-estrutura Reatores de vidro e aço selados e com agitação mecânica Vidraria e equipamento básico para a síntese de catalisadores GC e GC-MS HPLC UV-Vis com acessório de refletância FT-IR TG-DTA e DSC BET e Quimissorção (TPD/TPR/TP) Ponto de fulgor Viscosímetro Nanotrac (medidor de tamanho de partículas) Raman Raio X de bancada

37 Agradecimentos

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