Co-geração de Eletricidade a partir de Resíduos Sólidos Urbanos Refinaria de Biomassa

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de Lorena EEL Co-geração de Eletricidade a partir de Resíduos Sólidos Urbanos Refinaria de Biomassa Daltro Garcia Pinatti Rosa Ana Conte Departamento de Engenharia de Materiais DEMAR VI Simpósio de Meio Ambiente 20, 21 e 22 de Setembro de 2010, Viçosa - MG CBCN Centro Brasileiro para Conservação da Natureza e Desenvolvimento Sustentável

2 1. Lixão Horror Nacional 2. Aterro Sanitário Industrialização Nula (EUA) Criminoso Ambiental Econômico Social Custo: R$ 50,00/ t Escada da Industrialização do Lixo 3. Incineração Industrialização Mínima (Europa, Japão) Perigosa e Cara Equipamentos de controle de poluição críticos Antieconômica: 1. Custo de incineração: R$ 280 a 700,00/ t ( 100 a 300,00/ t) 2. Investimento alto: R$ 280 milhões, 1000 t/d, R$ 840,00 t/a Incineração de lodos é problemática (dicotomia dos metais pesados) 4. Refinaria de Biomassa Industrialização Total (Brasil) Cientificamente Correta Reator de pré-hidrólise-ph: redução dos teores de Cl, K, Na e cinzas, gerando celulignina nanométrica catalítica Reator de conversão de baixa temperatura - CBT: imobilização de metais pesados em óxidos e silicatos, gerando óleo e carvão Geração de 5 produtos: energia elétrica, gesso e cinzas fertilizantes, hidrogênio e etanol Equipamentos de controle de poluição simplificados Economicamente rentável: 1.Custo da disposição do lixo e lodo R$ 35,00/ t (8 a 20 vezes menor que incineração) 2.Investimento padrão elétrico (US$ / kw): R$ 160 milhões, 2700 t/d, R$ 180,00 t/a (4,7 vezes menor que incineração) Futuro Arranjo Produtivo Local - APL: agregação de valor aos produtos: arborização, fábrica de plásticos e papéis reciclados, substituição do diesel por H 2 em ônibus urbano, cerâmica e cimento frio a partir dos finos de entulho 5 Nápolis GE Geração de Hidrogênio 6 Plasma Antieconômico

3 Cana/Arroz/Milho Casca Lixo Palha Lenhosos (Lignoce- lulósicos) Coleta e Transporte 6-Secagem Sólidos Celulignina Refinaria de Biomassa BIOMASSAS 12 TECNOLOGIAS Início pela Pré-hidrólise Início pelo CBT XII CLASSES DE PRODUTOS BÁSICOS Etanol Algas Alimento Madeira, Resíduo de Reflorestamento Vinhaça Seca Graxarias Dejetos, Lodos Pneu Oleaginosas Micro (lipídios e proteínas) Alga Tortas, Farelos Esmagamento Sementes** Sílica Fly Ash Água 1A-Reator de Pré-hidrólise e Reuso do Pré-hidrolisado 2 ETPh/AL* 7 - Calcinação VIA Sílica pura: Borrachas e Pneus, Carvão CBT 8 - Caldeira de Leito Fluidizado (Ciclo Vapor) Tintas, Vários usos da Sílica VII Silício Grau Metalúrgico, Solar e Eletrônico. Energia Fotovoltaica 9 - Reforma Autotérmica Syngas Líquidos Efluente 4 - CBT-Conversão de Baixa Temperatura Óleo Vegetal Óleo CBT 1B-Hidrólise Enzi- mática (ou ácida) Óleo CBT Síntese Hidrotérmica Gás quente 10 CC-Ciclo Combinado Motogerador - Óleo CBT + Syngas ou Turbina Syngas 11-Tecnologia GTL-Gas to Liquid (Fischer Tropsch) Bactéria anaeróbica sacaromice Complemento p/ Ração Animal 58% de Digestibilidade (NDT) Carvão CBT para Caldeira 5 Hidroesterificação e Hidrogenação de Óleos *ETPh/AL:Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem **Principais oleaginosas energéticas: pinhão-manso, mamona, cocos, girassol, coroço de algodão, canola CC CC Cru Sintético 12- Fermentação Alcoólica Bactéria Engenheirada 3- Furfural: Reator + Destilaria VIII Silicato de Sódio (Detergente) Zeolitas VIB Sílica Fly Ash. Cerâmicas CAD-Concr. de Alto Desempenho Cinza Nanométrica (fertilizante) IX Energia Elétrica X Combustíveis: Metanol, Diesel Verde, DME, Querosene, Óleos Lubrificantes, H 2 XI Produtos Químicos: Amônia e Uréia XII Etanol de Hemicelulose, Celulose e Lignina IA Celulignina (granel, pó, peletas) IB Ração animal II Furfural: - Refinaria de Petróleo: Extratante de Óleo - Álcool Furfurílico: Resinas, Polímeros, Solventes - Nematicidas III Gesso Agrícola com Fertilizante NPK e micronutrientes IVA Carvão Vegetal, Peneiras molec. IVB Negro de Fumo Recuperado VA Óleos (alifáticos, aromáticos) VB Biodiesel

4 Descritivo da Refinaria de Biomassa 1. Existem dois grupos de biomassas: lignocelulósicas, tratadas por pré-hidrólise ácida (PH) e oleaginosas (lipídios e proteínas), tratadas por conversão de baixa temperatura (CBT). 2. Lignocelulósicas PH: madeira/resíduos florestais, bagaços/palhas, resíduos agrícolas, matéria orgânica do lixo municipal, macroalgas. 3. Oleaginosas CBT: dejetos de animais, lodos, graxarias, tortas/farelos, pneus e microalgas. 4. PH gera celulignina (CL 80% da biomassa) e pré-hidrolisado (Ph 20% da biomassa), uma solução de açúcares C5 e C6 para produção de etanol de 2ª geração) ou furfural. 5. CBT gera: óleo (combustível ou hidroesterificado a biodiesel), carvão, gases não condensáveis e água. 6. Estação de tratamento de efluentes- ETE: gera gesso agrícola com NPK e água para reuso na PH. 7. Reforma autotérmica (ATR) da CL: gera Syngas (37,5% H2, 41,5% CO, 16% CO2, 4% CH3, 1% outros). 8. Energia Elétrica (EE) gerada por de ciclo combinado: motor (2 tempos/baixa velocidade) ou turbina a syngas, combustível duplo (máx. de 92% syngas, mín. de 8% óleo). 9. Reforma a vapor do syngas: gera Hidrogênio (82,2 kg H 2 /TBS), US$ (3,00)/kg H2 versus US$ 8,00/kg H2 do gás natural. 10. GTL (Gas-to-Liquid) do syngas: gera combustível/produtos sintéticos (Fischer Tropsch). 11. Fermentação do syngas pela bactéria Clostridium: gera etanol (500 L/TBS). 12. Casca de arroz gera: sílica (cimento, borrachas, etc.), silício metalúrgico e silício solar. Obs.: PH, CBT, ETE: são anexos à produção de biomassa Celulignina, Etanol, Óleo e Carvão: são transportados a média/longa distâncias (exportação) Syngas, EE, H2 e Combustível/Produtos Sintéticos: são utilizados no ponto final de consumo

5 Layout da Refinaria de Biomassa Pequena 2CBT 120 Tubos (400TBS/dia Dejeto Suíno)+Motogerador +Termoelétrica Ciclo Combinado-26,4MW Ciclo Vapor CBT MGDTBV Picador O 2 Silo de CL Secagem CL Pré-hidrólise Reuso de Líquidos Pátio Descarga de Biomassa Legenda: Fosso de Descarga de Lixo 01 Mesa de descarga 02 Fosso com ponte rolante 03 Esteira corrente 04 Rasgador de sacos de lixo 05 Separador magnético 06 Triturador 07 Esteira de Correias 08 Esteira de Correias 09 Silo de Biomassa Supl. 10 Estação do RSS RSS - Resíduo de Serviço de Saúde Pré-Hidrólise/Secagem/ETPh/AL 11 Reator Pré-hidrolise 180m³ 12 Moega de descarga de CL 13 Sala de Controle PH 14 Secadores de celulignina 15 Estocagem de ácido sulfúrico 16 Reuso do pré-hidrolisado 17 DESMI 18 Estação de tratamento do préhidrolisado e água de lavagem ETPh/AL 19 Casa da química 20 Deságue 21 Silo de estocagem de CL 22 Moagem/Classificação CL Syngas 23 Planta de Oxigênio 24 Reforma Autotérmica da CL 25 Filtro de Manga 26 Torre de Lavagem 27 Compressor de Syngas 28 Extração de Hidrogênio Circuito de Topo 29 Motogerador MGDTBV 30 Subestação compacta do MGDTBV 31 Radiadores do MGDTBV Circuito de Base 32 Caldeira de Leito Fluidizado 33 Turbina a Vapor TV 34 Subestação Compacta da TV 35 Sucção de Odores Conversão de Baixa Temperatura CBT 36 Reator CBT 37 Gerador de Gás Quente 38 Secador 39 Sala de controle CBT 40 Condensação de óleo 41 Tancagem de óleo 42 Estocagem de carvão

6 Diagrama Integral da Refinaria de Biomassa Ar Biomassa Compressor Furfural ou Etanol PSA Pressure Swing Adsorption Pré-hidrólise, Reuso e Lavagem da Celulignina N 2 Celulignina Úmida Secador Vapor O 2 Celulignina Seca Etanol (enzima) Reforma Autotérmica Ar de combustão Óleo CBT Biodiesel Syngas (SYG) Compressor Grupo Motogerador η = 36 % Gás Quente Energia Elétrica Etanol (Fermentação SYG) H 2 ( Water Shift ) GTL (Gas-To-Liquid) Combustíveis e produtos químicos extração de vapor Consumo próprio Energia Elétrica Biomassa Suplementar Vapor Turbina a Vapor Extração/Condensação CaSO 4 + K+P e (NH 3 )SO 4 Make up Pré-hidrolisado Água de lavagem Água do deságüe Lodo Dejeto, Torta Deságue do Lodo Vapor ETE DESMI Água Tratada Água condensada Exaustão do Secador Condensação Secador de Lodo Voláteis Condensação de óleo Lodo Dejeto Torta Ar resfriamento Água desmineralizada GNC Reator CBT 120 Tubos Água de Reação Carvão CBT Gás Quente Gasômetro Gás Quente Gás Quente Gás Morno Exaustão (resfriamento) Caldeira de Recuperação 65 bar η = 26 % Gás Morno Ar de Combustão + Voláteis Ar Quente Torre de Refrigeração Água de alimentação Pré-Aquecedor de ar Condensador Bomba Gás Frio Chaminé

7 REATOR DE PRÉ-HIDRÓLISE 30 m³ - 90 TBS/dia C - 8 kgf/cm² Posição Horizontal de Processamento Posição Inclinada de Descarga da Celulignina S 3 Lignina Celulose 0,8 %m Hemicelulose 5,2 %m S 1 Lignina 10,5 %m Celulose 6,1 %m Hemicelulose 3,7 %m S 2 Lignina 9,1 %m Celulose 32,7 %m Hemicelulose 18,4 %m P e ML Lignina 8,4 %m Celulose 0,7 %m Hemicelulose 1,4 %m (a) Estrutura da Parede Celular das Biomassas (b) Microvulcões na Parede Interna da Fibra de Celulose (c) Maçarico de Celulignina

8 Illustration showing an indirect relationship between Cl in the feedstock and dioxin formation via the percursor pathway: a) relationship between HCl and chlorinated phenols [Kanters MJ, Van Nispen R, Louw R and Mulder P (1996) Chlorine input and chlorophenol emission in the lab-scale combustion of municipal solid waste Environmental Science & Tecnology 30 (7) ] Chorinated Phenols, as org. Cl (micromol/kg wet MWS) HCl emission (g Cl/kg wet MSW) RDF = 0,747 g Cl/kg MOL = 4,56 g Cl/kg = 1,245 g Cloreto/kg = 7600 g Cloreto/kg 1. Formação de dioxinas se dá na faixa de 200 a 450 C com o máximo a 300 C. Não há formação nas partes quentes da cadeira (fornalha e câmara secundária), mas sim nas partes frias (balões, superaquecedores e economizadores); 2. Há dois mecanismos de formação de dioxinas: 1º) formação dos precursores fenóis e benzenos clorinados durante a combustão e que reagirão entre si para formação da dioxina nas partes frias da caldeira. A boa combustão da celulignina do lixo devido à sua volatilidade diminui a formação de precursores. 2º) Mecanismo de novo onde carbono, oxigênio, hidrogênio e cloro combinam e reagem para formar as dioxinas; este mecanismo é catalisado pelos poros da cinza fly ash utilizando carbono ativo (originário do carbono fixo) e sais de cloro retidos nas cinzas. A pré-hidrólise diminui o mecanismo de novo devido ao teor praticamente nulo de carbono fixo nas cinzas, independente do teor de cloro nas cinzas fly ash. 3. Há um consenso de que é impossível evitar a formação de dioxinas em qualquer combustão e a sua redução significativa é feita em filtros-manga de alta temperatura (220 C) seguida de torre de lavagem (úmida ou semi-seca) com adição de Ca(OH) 2 e carvão ativado. 4. A formação de dioxina não segue o equilíbrio químico mas depende dos mecanismos de cinética química, isto é, tem um resultado diferente para cada caldeira e numa mesma caldeira ou incinerador, tem resultados diferentes para cada rotina operacional. Isto explica a grande disparidade de resultados da literatura. Não se deve perder tempo com análises e considerações mais sim utilizar o RDF+ na PIERP, medir o resultado e adicionar o filtro-manga antes da torre de lavagem já existente, se necessário. 5. Por este dado pode-se dizer que a pré-hidrólise resolve o problema das dioxinas na combustão do lixo.

9 Conversão Piloto de Baixa Temperatura - CBT C a H b O c N d S e Cl f Lodo, tortas, excrementos e pneus Lodos ou Biomassa (1 t) ( CO 2, H 2 O, NH 3 H 2 S, HCl ) (Gases Não Condensáveis: 0,25 t ou 0,35 t) Óleo Óleo Graxo C m H n + C x H y O z Carvão + Carvão (0,20 t ou 0,10 t) (0,55 t) Lodo Típico: 30% proteínas, 30% lipídios, 30% carboidratos e 10% de cinzas Biomassa: 71% carboidratos, 20% lignina, 2% proteínas, 3% lipídios, 4% cinzas Processo termo-catalítico: 280 a 450 ºC Meio reacional hermético: ausência de O 2 Manutenção das ligações homogêneas: C C Ruptura das ligações heterogêneas: C S, C N, C P, C O, C Cl, Cl O, N O, S O Proteínas e lipídios formam: óleo e carvão Carboidratos formam: carvão Injeção de H 2 aumenta o teor de óleo e diminui o teor de carvão Reator Piloto CBT 8 Tubos

10 Lay out da Instalação de Conversão de Baixa Temperatura 2 Reatores CBT 120 tubos (400 TBS/dia), batelada de 8 h/reação (3 reações/dia) 169 L = (8.000n (n=5) L = (8.000n+30000); (n=5) Legenda: 1 Secagem do Lodo 1.1 Moega de recepção de lodo úmido 1.2 Deságue do lodo 1.3 Secador de lodo Lavador de gases 1.5 Caracol de lodo seco 1.6 Moega de lodo seco 1.7 Elevador de caçambas de lodo seco 2 Alimentação de Matéria Prima (0,80 h) 2.1 Caixa de alimentação 2.2 Ponte rolante 3 Reator CBT (reação 2,50 h) 4 Aquecimento do Reator (1,50 h) 4.1 Gerador de Gás Quente 4.2 Ventilador de gás quente 5 Resfriamento do Reator (2,50 h) 5.1 Ventilador de resfriamento 5.2 Chaminé 6 Condensação / Estocagem do óleo 6.1 Torre de condensação 6.2 Trocador de calor 6.3 Tanque de óleo 7 Utilidades 7.1 Torre de resfriamento 7.2 Compressor de ar 7.3 Tanque de Nitrogênio 8 Obras Civis 8.1 Prédio do Reator CBT 8.2 Prédio do secador de lodo 9 Processamento do Carvão 9.1 Moega de descarga do carvão (0,70 h) 9.2 Caracol de transferência de carvão 9.3 Elevador de caçamba de carvão 9.4 Caracol de envio do carvão para consumo 9.5 Container de carvão

11 Dados da Conversão de Biomassas Oleosas (com Lipídios e Proteínas) e Percentuais de Carvões e Óleos gerados pelo CBT Conversão de Baixa Temperatura Biomassa Produtos da Reação Teor de Gases Não cinzas do Cinzas Carvão Óleo Água Tipos Condensáveis carvão % % % % % % % de Óleo Esterificável a Biodiesel Lodo Médio 14,7 35,0 13,0 18,0 34,0 42,0 - Dejeto Suíno 9,0 32,0 15,0 25,0 28,0 28,1 92,2 Dejeto Bovino 14,0 36,0 12,0 10,0 42,0 38,9 50,0 Cama de Frango 28,0 55,0 14,0 17,0 14,0 50,9 38,1 Torta de Pinhão-Manso 6,2 42,0 25,0 15,0 18,0 14,7* 68,7 Torta de Girassol 4,6 35,0 23,0 27,0 15,0 13,1* 78,9 Torta de Filtro de Cana (queimada) 45,7 68,0 10,0 10,0 12,0 67,2 -- Torta de Filtro de Cana (mecânica) 17,5 56,6 15,0 18,0 10,4 30,9 -- Farelo de Soja 6,2 40,0 16,0 26,0 18,0 15,5* -- Farelo de Carne e Osso 25,2 49,0 25,0 11,0 15,0 51,4 -- Gérmen de Milho 4,0 37,0 15,0 33,0 15,0 10,8* -- Lodo de Graxaria 10,0 20,0 60,0 10,0 10,0 45,5 79,4 Lodo de Esgoto: Primário 46,5 67,7 13,5 10,8 8,0 68,0 -- Digerido 38,9 60,0 13,0 13,9 13,2 65,0 -- Borra de Café 10,0 42,0 18,0 14,0 26,0 23,8 100,0 Vinhaça de Cana 19,4 45,0 12,0 23,0 20,0 43,0 -- Resíduo de Reflorestamento (RFR) 3,5 40,0 10,0 22,0 28,0 8,8* 0,0 (Alcatrão) Pneu (inteiro) 5,0 38,0 (Negro de Fumo) 40,0 12,0 (aço) 10,0 13,2 0,0 (solventes) Madeira (carvão vegetal) 1,0 20, ,0 * Apenas os carvões das tortas de pinhão-manso, girassol, soja, gérmen de milho e RFR são aplicados à siderurgia devido ao médio teor de cinzas

12 Maçarico de Celulignina em Pó* com Chama Piloto de GN ou GLP para Caldeira ou Syngas Tubos de Gás Natural (06) Celulignina + Ar do Tubo (01) Ignição Caixa de Ar Fotocélula Celulignina + Ar do Tubo Janela 675 Dimensões em mm Gás Natural Chama do Maçarico de Celulignina em Pó Maçarico de Celulignina em Pó (3 t CL/h = 15 MW t ) * Desenvolvido a partir do combustor para caldeira Mitsubishi VU-50

13 Syngas Reforma Autotérmica (ATR) no Maçarico de Celulignina Celulignina C 4,56 H 6,18 O 2,35 Massa Molecular = 98,5 Equação ATR C 4,56 H 6,18 O 2,35 + 1,2626 O 2 + 0,3850 H 2 O 2,6789 H 2 + 2,9582 CO + 1,1510 CO 2 + 0,2922 CH 4 + 0,0007 C 2 H 6 + 0,0524 C 3 H 8 Relação mássica O 2 /CL = (1,2626 x 32)/98,5 = 0,41 1,25 TBS 1,00 t CL 1,4 t Syngas. Balanço de Massa O 2 /CL: 1,00 t CL + 0,41 t O 2 = 1,41 t Syngas. EGF Energia do Syngas Formado = 93%, Total (EGF + vapor) = 98% H 2 CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 Total N 2 O 2 Vol. Específico (m 3 /kg) 12,297 0,884 0,563 1,542 0,808 0, ,885 0,7692 PCS (kcal/kg) , ,00 0,00 Comp. Syngas (% v/v) 37,55 41,47 16,14 4,10 0,01 0, Massa Syngas (kg/m 3 ) 0,0305 0,4691 0,2867 0,0266 0,0001 0,0131 0, PCS Syngas (kcal/m 3 ) , , (11,24 MJ/Nm 3 ) 0,00 0,00 Limpeza do gás (mg/nm 3 ): particulados < 0,1; alcalinos < 0,25;, alcatrão < 1,0; compostos sulfurosos < 0,1 Equação de combustão: C 4,56 H 6,18 O 2,35 + 0,3850 H 2 O + 3,8250 O 2 2,28 CO 2 + 3,09 H 2 O + 0,3850 H 2 O Razão de equivalência: 1,2626/3,8250 = 0,3301 = 33,01% > 30%, acima do qual não há alcatrão, isto é, a ATR da celulignina não gera alcatrão porque seu gerador (xilose/furfural) foi digerido na pré-hidrólise

14 Geração de Hidrogênio Reforma a Vapor do Syngas Eq. de reforma a vapor e separação do H 2 por PSA/SSM (Pressure Swing Adsorption /Selective Surface Flow Membrane) 2,6789 H 2 + 2,9582 CO + 1,1510 CO ,2922 CH4 + 0,0007 C 2 H 6 + 0,0524 C 3 H 8 * Catalisadores 3,8598 H 2 O Reforma a vapor* Syngas 7,3348 H 2 + 4,5600 CO 2 5,3127 H 2 (44,66 % v/v) PSA/SSM 350 a 380ºC - óxidos de Fe-Cr ou CoO/MoO ou NiO/MoO, insensíveis ao S 200 a 250ºC CuO/ZnO, altamente sensíveis ao S Massa/mol.g CL + 2,021 H 2 (17,00 % v/v) + 4,5600 CO 2 (38,34 % v/v) Syngas (145,8332) + H 2 O (69,4764) H 2 (14,6696) + CO 2 (200,6400) H 2 puro (10,6254) + +mistura [H 2 (4,0442) + CO 2 (200,6400)] 215,3096 Produção específica de H 2 e de CO 2 kg SYG/TBS: 1,25 TBS 1,00 t CL 1,41 t Syngas (1,41/1,25) = 1,128 t Syngas/TBS kg H 2 /TBS: (10,6254/145,8332) x 1,128 = 82,1860 kg H 2 /TBS kg H 2 /ha.a (eucalipto/napier de 35 TBS/ha.a): 82,1860 x 35 = 2877 kg H 2 /ha.a kg H 2 /(t lixo = 0,4 TBS): 0,4 x 82,1860 = 32,8744 kg H 2 /t lixo (São Paulo: t lixo/d, 10 6 carros CaC)

15 Geração de Hidrogênio Reforma a Vapor do Syngas Faturamento provável a US$ 3.00 kg H 2 (máx. H 2 do GN US$ 8.00/kg H 2 ) H 2 /t lixo: 32,8744 kg H 2 /t lixo x US$ 3.00/kg H 2 = US$ 98.62/t lixo EE/t lixo: 0,4 TBS x 80% x 18,4 MJ/kg x (η = 38%) x (1 h/3.600 s) x US$ 80.00/MW h = US$ 49.72/t lixo Eucalipto/napier H 2 : 2877kg H 2 /ha.a x US$ 3.00/kg H 2 =. US$ /ha.a Etanol Ph (80 L/TBS):(80 L/TBS x 35 TBS/ha.a x R$ 0,90/L)/(R$ 1,80/US$) = US$ /ha.a Total:... US$ /ha.a CO 2 : (200,6400/145,8332) x 1,128 t syngas/tbs = 1,55 t CO 2 /TBS 1,55 t CO 2 /TBS x 35 TBS/ha.a = 54,30 t CO 2 /ha.a a ser futuramente utilizado para crescimento de microalgas em fotobioreatores à taxa de consumo de 5,5 t CO 2 /m 3 de óleo, resultando 9870 L/ha.a de óleo Etanol de cana (2ª. Geração): (11,250 L/ha.a x R$ 0,90/L) / (R$ 1,80/US$) = US$ /ha.a Celulose: 11 t/ha.a x US 800,00/t =... US$ 8800,00/ ha.a Mercado do H 2 Refino de petróleo e indústria petroquímica Indústria química e farmacêutica Óleos lubrificantes Tecnologia de alimentos, gorduras e produção de óleos Manufatura de vidros planos e vidrarias Amônia Produção de peróxido de hidrogênio Metalurgia e tratamentos térmicos Indústria eletrônica Silício para indústria fotovoltaica CaC Célula a Combustível (carros 72 km/kg H 2 ; ônibus 6,7 km/kg H 2

16 45 Motor de Dois Tempos de Baixa Velocidade (MDTBV) Eficiência Térmica % 55 Motor Dois Tempos Baixa 50 Velocidade Motor Diesel de Média Velocidade a Layout do Motor Ciclo Combinado com Turbina a Gás 30 Turbina a Vapor 25 Turbina a Gás 20 ] Capacidade da Unidade (MW) b - Comparação da Eficiência da Unidade Típica, baseada na ISO 3046/1986 c- Exemplos de Combustíveis Líquidos e Gasosos Queimados nos MDTBV* Características e Nº Combustível Unidades Composição Viscosidade cst/50ºc 2, Densidade a 15ºC Kg/m³ ** Ponto Flash ºC Ponto de Vazamento ºC Carbono Conradson % peso 0,01 9,4 22 Resíduo Carbono %(m/m) Asfalto % peso 0,00 3,7 14 Enxofre % peso 0,22 0,83 5 Água % peso 0,00 0,01 1 Sedimento total após envelhecimento %(m/m) - - 0,1 Cinza % peso 0,00 0,03 0,15/0,2 Alumínio mg/kg Alumínio+ Silicone mg/kg 80 Vanádio mg/kg Sódio mg/kg % de V CCAI PCI kcal/kg CH 4 Vol % 91,1 26,1 C 2 H 6 Vol % 4,7 2,5 Líquidos C 3 H 8 Vol % 1,7 0,1 C 4 H 10 Vol % 1,4 - CO 2 Vol % 0,5 64,0 N 2 Vol % 0,6 7,3 Massa Molar Kg/mol 17,98 35,20 kj/kg PCI (kj/nm³) Dens. a 25ºC/200bar abs 0,727 1,425 Dens. a 5ºC/200bar abs Kg/m³ * MGDTBV-Motor de Dois Tempos e Baixa Velocidade; **podem ser ultrapassados desde que seja instalado equipamento de limpeza, ou seja, tipos modernos de centrífugas; m/m = massa; v/v = volume Nº Combustível Líquido:1 Óleo Diesel; 2 Óleo Combustível Marítimo; 3 Diesel Marítimo; Nº Combustível Gasoso: 1-Gás Natural; 2-Gás Médio BTU Gasosos d - Flexibilidade de duplo combustível dos motores MDTBR Combustível Combustível 8% Combustível 8% Modo somente com óleo 100% combustível 100% 100% Óleo 100% carga Modo com duplo combustível 40% Óleo Óleo Gás 100% carga Modo com gás fixo Gás 100% carga

17 Caldeira de Leito Fluidizado ou Grelha Superaquecedor Secundário Eixo Y Coletor de saída de vapor superaquecido Tubulão de Vapor Superaquecedor Primário Buckstay Purga gás para Secagem da Celulignina (240 ) Duto de Gases da Caldeira ao Pré-aquecedor Retorno do gás de secagem da celulignina Chaminé Duto de Ar para o Leito Fluidizado Pré-aquecedor de Ar Eixo Y

18 Análise Técnico-Econômica 450 t lixo/dia Pequena 27,40 MW t lixo/dia Grande 155,10 MW CBT (80 TBS/dia) PH (180 TBS/dia) CBT(200 TBS/dia) PH(1.080 TBS/dia) Investimentos CBT Conversão de Baixa Temperatura PH Pré-hidrólise Syngas Termoelétrica (motogerador + caldeira vapor) Instalações Obras Projeto, licenças, gerência, capital de giro Custos anuais Depreciação (10%) + retorno (15%) Mão-de-obra (4 turnos) Custo operacional Receita anual Crédito de carbono (R$ 30,00/ t CO 2 ) Taxa disposição (lixo/lodo) (R$ 35,00/ t) Gesso + C5/C Energia elétrica (R$ 144,00/MWh) (R$ 107,00/MWh) Fluxo de caixa 12 anos, carência 2 anos, juros 10%, período de pagamento 10 anos BNDES BNDES Grande despesa a cada 5 anos Imposto de renda / Contribuição social 34% 34% Depreciação 10% 10% Impostos (ICMS, IPI, etc.) 20% 20% Valor presente líquido Taxa interna de retorno 52,20% 78,59% Período de retorno do investimento 1,92 anos 1,27 anos