Características de cinzas e sua aplicação no tratamento de gases durante a gasificação de biomassa

Mestrado em Engenharia do Ambiente

Na procura de melhores combustíveis para a produção de energia térmica e energia elétrica, a biomassa apresenta-se como uma das fontes de energia renováveis menos prejudiciais ao meio ambiente, esta é considerada como um recurso neutro do ponto de vista de emissões de dióxido de carbono. Atualmente, a tecnologia predominante no domínio da conversão energética de biomassa por via termoquímica é a combustão. Contudo, verifica-se a procura de combustíveis de melhor qualidade produzidos a partir de biomassa, como por exemplo na forma gasosa (gás de combustível). A produção deste tipo de combustíveis gasosos envolvendo processos de gasificação carece do desenvolvimento de tecnologia que permita obter um gás combustível com características adequadas às utilizações pretendidas. Os problemas mais relevantes relacionados com a conversão termoquímica da biomassa incluem a produção de cinzas e de alcatrões, estes podem levar a vários problemas operatórios. O presente trabalho teve dois objetivos, a caracterização das cinzas resultantes do processo de combustão de biomassa e o estudo do efeito da aplicação das cinzas para melhorar as propriedades do gás produzido durante o processo de gasificação de biomassa, principalmente na redução de compostos condensáveis (alcatrões). As cinzas volantes da combustão de biomassa analisadas apresentam na sua constituição elementos químicos característicos da biomassa, onde o cálcio apresenta-se em concentrações mais elevadas. Em menores concentrações encontram-se sódio, magnésio, fósforo, enxofre, cloro, potássio, manganês e ferro. As cinzas de fundo, pelo contributo que a areia do leito tem, são caracterizadas por conterem grandes concentrações de silício. Durante os processos de gasificação de biomassa a concentração de compostos condensáveis diminuiu com o aumento da razão de equivalência. As cinzas, colocadas no reator de leito fixo, apresentam um efeito positivo sobre a qualidade do gás, nomeadamente um aumento de 47,8% no teor de H2 e de 11% de CO, consequentemente obteve-se um gás combustível com PCI (poder calorífico inferior) mais elevado.

In search of better fuels for the production of thermal energy and electricity, biomass presents itself as one of the renewable energy sources less harmful to the environment, it is considered as a renewable energy resource and neutral in the emission of carbon dioxide. Currently, the predominant technology in the field of energy conversion via thermochemical of biomass is combustion. However, there is a demand for better quality of fuels produced from biomass, such as in gaseous form (fuel gas).The production of this type of gaseous fuels involving gasification process lacks of the development of technology capable of producing a fuel gas with adequate characteristics to intended uses. The most relevant problems related to the thermochemical conversion of the biomass is the production of ash and tar, this can lead to various operating problems. This study had two objectives: characterize the ash from the biomass combustion process and the study of the effect of applying the ashes to improve gas properties produced during the process of gasification of biomass, especially in tars reduction. The analyzed fly ash of biomass combustion present in its characteristic constitution chemicals from biomass, where the calcium is presented in higher concentrations. At lower concentrations are sodium, magnesium, phosphorus, sulfur, chlorine, potassium, manganese and iron. The bottom ash, that have the contribution of the sand bed, are characterized by contain large concentrations of silicon. During the biomass gasification processes the concentration of condensable compounds decreased with increasing equivalence ratio. The ash, placed in a fixed bed reactor, have shown a positive influence on the gas quality, with an increase of 47.8% in the content of H2 and 11% of CO and thus a fuel gas with a higher LHV (low heating value) was obtained.