Co-gasificação de biomassa e CDR num reator de leito fluidizado à escala piloto - Tavares, Ana Mafalda Azevedo (2021)
O crescente desafio com a gestão de resíduos, aliado à crescente procura por energia renovável, têm incentivado a produção de um combustível proveniente de resíduos, o Combustível Derivado de Resíduos (CDR). No entanto, a sua introdução no mercado tem apresentado diversos desafios. Dada a dificuldade de escoamento do produto, alguma atenção tem sido dada pela comunidade científica na procura por soluções que possam utilizar esse material de forma sustentável, para valorização energética. Uma das propostas rege-se com a incorporação de CDR na gasificação de biomassa, no entanto, ainda existem poucos estudos que demonstrem a viabilidade deste processo. Assim, de forma a preencher esta lacuna, o processo de co-gasificação de CDR (até 50% m/m) com biomassa residual foi investigado num reator de leito fluidizado borbulhante à escala piloto. O objetivo foi analisar o efeito de condições experimentais, como a composição do combustível, a razão de equivalência (RE), o tipo de biomassa (pellets de madeira e estilha de pinheiro) e tipo de CDR (pellets e fluff) no gás produto. Para tal, os principais componentes do gás produto obtido (N2, CO, CO2, H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H8) foram medidos por meio de um analisador online e um cromatógrafo. O desempenho do gasificador foi avaliado com base na composição do gás, no poder calorífico inferior (PCI), na eficiência de conversão de carbono (ECC), na eficiência de gás arrefecido (EGA) e na produção específica de gás seco (Ygás seco). Os resultados dos ensaios experimentais mostraram que a incorporação de CDR na gasificação de biomassa não afetou de forma significativa a estabilidade do processo de gasificação de biomassa. Apesar disso, destaca-se a formação de C2H4, C₂H₆ e C₃H₈, com o aumento da co-gasificação até 50% m/m de CDR. Foram, também, identificados fenómenos não lineares na co-gasificação distintos da gasificação de biomassa e CDR, o que evidencia a existência de interações entre os diferentes materiais durante a co-gasificação. Relativamente ao tipo de biomassa, os melhores resultados foram obtidos com a utilização de estilha de pinheiro; para o tipo de CDR utilizado, os ensaios realizados não permitiram obter informação suficiente que permita concluir sobre o efeito deste parâmetro. O PCI do gás produto variou entre 3,1 e 6,4 MJ/Nm3, a EGA entre 25,0 e 51,0%; a ECC entre 46,0 e 74,0% e a Ygás seco entre 1,2 e 2,0 Nm3/kg F. O melhor resultado de co-gasificação em relação ao PCI foi obtido para a mistura estilha de pinheiro e CDR em pellets, para a razão de mistura 20% m/m, com RE 0,22; para a EGA e a ECC foi para a mistura de pellets de madeira com pellets de CDR para a razão 50% m/m com RE 0,30; para a Ygás seco para as misturas pellets de madeira e pellets de CDR e estilha de pinheiro e pellets de CDR, ambas para a razão 50% m/m, e RE 0,30 e 0,32, respetivamente. O estudo permitiu comprovar a viabilidade da co-gasificação de biomassa e CDR, para as condições analisadas e para os parâmetros medidos, e mostrou, de forma clara, a necessidade das entidades gestoras de resíduos garantirem a qualidade do material, de forma a que possa ser utilizado com sucesso no processo de gasificação. Assim, os resultados demonstraram que a incorporação de CDR na gasificação de biomassa e consequente conversão de CDR num gás combustível, constitui uma oportunidade de valorização, que representa uma questão fundamental no âmbito da gestão de resíduos, no conceito de economia circular, e na produção de energia renovável.