Biomassa e geração de energia
Propaganda
IQB Mesa-Redonda 3 Desenvolvimento de tecnologias alternativas BIOMASSA E GERAÇÃO DE ENERGIA Simoni M. Plentz Meneghetti Grupo de Catálise e Reatividade Química - GCaR 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 Química Verde 12 princípios http://www.funcap.ce.gov.br 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. http://alfin2300.blogspot.com.br/2011/11/danish-researchers-attempt-to-match.html 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..... http://www.sae.gov.br/site/ BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 6 Oleoquímica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais majoritariamente triglicerídeos e derivados d O O O O O a b O c e f g Biocombustíveis: - ésteres alquílicos de ácidos graxos - hidrocarbonetos 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) “O 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 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 1990 - Aumento da demanda de energia e da consciência ambiental da população combustíveis alternativos renováveis Utilização do Óleo Vegetal “in natura”, nos motores: problemas de viscosidade, resíduos de queima, etc. Solução???? Transformação em material menos viscoso BIODIESEL ou BIO-ÓLEO 1ºs estudos: década de 1930 O CO H2O CO2 a O d OH c b e f g i h Temperatura / Catalisador Craqueamento (i) O O R R O O O O O C R OH (ii) Transesterificação Catalisador HO CH3 Catalisador HO CH2CH3 HO-CH3 HO-CH2CH3 O j k l m n o C O O CH2CH3 C O CH3 Esterificação Temperatura / Catalisador Transesterificação (i) O O R R O O O O O C R OH (ii) Catalisador HO CH3 Catalisador HO CH2CH3 HO-CH3 HO-CH2CH3 O j k l C O O CH2CH3 C m n o O CH3 OH + HO OH 1ªs patentes Chavanne, G.; BE 422,877, 1937 (CA 1938, 32, 4313) Keim, G. I.; US 2,383-601; 1945 testes de uso em larga escala (entre 1935 e 1945): Bélgica 20.000 km rodados por caminhões biodiesel etanólise de óleo de dendê França estudos em motores Esterificação O O R R O O O O O C R (ii) Catalisador HO CH3 Catalisador HO CH2CH3 HO-CH3 HO-CH2CH3 O j l k C O O CH2CH3 C m o n + H2O O CH3 1) Processos combinados: Keim, G. I.; US 2,383-601; 1945 2) Hidroesterificação OH Craqueamento R CH 5 CH2 + H2O + CO O ii R C O CH2 O decarbonilação O i R CH2 2 R C O CH O CH2 iii R C O CH2 1 R CH2 6 O C OH + R CH C O + CH2 3 C C H 4 decarboxilação CH3 + CO2 ésteres, ácidos carboxílicos e hidrocarbonetos (1) pirólise de triglicerídeos (2) ácidos carboxílicos (3) cetenos (4) acroleína (5 e 6) hidrocarbonetos com ou sem insaturações terminais 1945 (Boletim Instituto de Óleos) Chang, C. C.; Wan, S. W.; Ind. Eng. Chem. 1947, 39, 1543. 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 Catalisadores alternativos / processos Matérias-primas de baixo custo / alta acidez O O O Sn Sn O Sn OH O O DBTO BTA DBTDL Misturas (FFA:TGA, wt%) Esterificação Tempo Transesterificação (h) 0:100 30:70 50:50 70:30 100:0 1 52 61 71 91 89 2 59 69 85 92 91 3 67 90 91 93 93 4 - 93 - 95 - (Al2O3)X(SnO)Y(ZnO)Z BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 18 Biomassa celulósica: açúcares fermentáveis, insumos químicos... Celulose Hemicelulose Lignina Minerais INFORMATIVO DA OFFICE OF SCIENCE, 2007 19 BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 24 a-outra-face-dos-residuos.blogspot.com 25 BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 26 H2O / CO2 / CO / H2 / CH4 Óleo pirolítico 27 http://www.revistaanalytica.com.br/ed_anteriores/04/4%20Art%20Biomassa.pdf 28 BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Óleos e Gorduras Vegetais ou Animais Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 29 H2O / CO2 / CO / H2 / CH4 30 BIOMASSA Pré-tratamento. Armazenagem e Transporte Tratamentos Físicos Prensagem / Extração Óleos Vegetais Tratamentos Bioquímicos Fermentação Alcoólica Etanol Metanol Digestão Anaeróbica Biogás Tratamentos Termoquímicos Termólise Pirólise Gaseificação Gás pobre Óleos Pirolíticos Combustão Gás pobre Geração de Energia Calorífica, Elétrica, etc. 31 Combustão ou queima http://www.esjcp.pt/areaprojecto/Site_GrupoD_EnergiasRenovaveis/design/en_biomassa.html 32 blogdoclaret.com http://www.tiopizzas.com.br/promo_cri.html 33 Universidade Federal de Alagoas - UFAL 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 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/TPO) Ponto de fulgor Viscosímetro Nanotrac (medidor de tamanho de partículas) Raman Raio X de bancada Agradecimentos
