Análise termodinâmica da transformação de biomassa em combustíveis utilizando técnicas de otimização global

Resumo

Há um crescente interesse por fontes alternativas de energia limpa, segura e renovável, e por tecnologias de transformação destas fontes em combustíveis. Dentre esses processos, a reação de gaseificação utilizando água supercrítica (SCWG), visando a produção de hidrogênio e a reação de síntese de Fischer-Tropsch (FT) visando a produção de combustíveis líquidos, vêm ocupando papel de destaque. Nesse contexto, esse projeto tem por objetivo realizar a análise termodinâmica das reações envolvidas na transformação de biomassa em combustíveis, utilizando para isso, técnicas de otimização global. Serão aplicadas as metodologias de minimização da energia de Gibbs para sistemas com pressão e temperatura constantes e de maximização da entropia para sistemas com pressão e entalpia constantes. Os problemas serão formulados na forma de programações não lineares, e a metodologia proposta será implementada e resolvida no software GAMS. Primeiramente será realizada a análise termodinâmica da transformação de diferentes fontes de biomassa, tais como etanol, glicerol, glicose, celulose, lignina, bagaço de cana de açúcar e biomassa microalgal, em hidrogênio ou gás de síntese por meio da reação de SCWG. Posteriormente o uso do gás de síntese produzido, será termodinamicamente avaliado para a produção de combustíveis líquidos, tais como metanol, etanol, DME, gasolina e diesel, por meio da reação de síntese de Fischer-Tropsch. Espera-se contribuir com uma maior elucidação das condições reacionais mais favoráveis para cada um dos processos analisados, estudando ainda estratégias de elevação da conversão dos reagentes e aumento da produtividade dos produtos, bem como a realização da caracterização energética de cada um desses processos.