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Desenvolvimento de microreatores para produção de hidrogênio e gás de síntese a partir da reação de pirólise da glicerina aplicando o Laser de CO2

Processo: 10/00062-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2010
Vigência (Término): 31 de maio de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Rubens Maciel Filho
Beneficiário:Ana Paula Gimenez Peres Fernandes
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Biodiesel   Glicerol   Pirólise

Resumo

O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de microreatores através da tecnologia de Prototipagem Rápida em Sinterização Direta em Metal a Laser, produção de hidrogênio e gás de síntese a partir da reação de pirólise aplicando o laser de CO2, além do estudo e concepção dos designs por meio da fluidodinâmica computacional. O desenvolvimento de microreatores para este propósito de geração de energia limpa compreende inovações em sistemas energéticos que já existem e, com avanço tecnológico mais significativo, promove o surgimento de novas tecnologias revolucionando alguns segmentos estratégicos, como o da produção de energias limpas a partir de fontes renováveis, como por exemplo, a glicerina residual da produção de biodiesel, visto que o excedente desse sub-produto está causando preocupação crescente em várias autoridades ao redor do mundo. A Glicerina a ser utilizada é produzida no próprio laboratório.O estudo de caso proposto é a produção de hidrogênio e gás de síntese a partir da reação de pirólise da glicerina utilizando catalisadores (Ni e Cu) incorporados diretamente nas câmaras de reação do microreator através da técnica de metalização a vácuo por plasma a frio. O objetivo é avaliar as condições de operação de desempenho dos microreatores na reação e testar "design" variados das geometrias dos internos dos microreatores para análise da melhor eficiência e rendimento da extração de Hidrogênio e Gás de Síntese na reação. Os catalisadores serão caracterizados quanto a cinética da reação sob condições dinâmicas e isotérmicas sob condições variadas de temperatura utilizando a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC).No estudo da reação de pirólise da glicerina no microreator serão realizadas análises experimentais e modelagem computacional CFD para diferentes condições operacionais, tais como; controle do fluxo para estudo da melhor vazão dos reagentes, aquecimento elétrico para estudo da melhor temperatura de reação, e análise dos canais microfluídicos, com diferentes dimensões e design, por exemplo, do tipo "zigzag" e "shell", sendo este tipo, com base nas informações de forma muito comum na natureza. A forma "shell" é utilizada como arquitetura de alguns insetos como eficientes evaporadores, levando-se em consideração a quantidade mínima de energia gasta para troca de calor com o meio. Para análise desta formas, será utilizado simulador CFD (Computational Fluid Dynamics) com o objetivo de avaliar o potencial destes "designs" no microreator, incluindo a análise da transferência de calor e massa durante a reação.O uso de microreatores, com relação aos reatores convencionais, garante o controle da temperatura e pressão em toda a massa reagente, minimizando os riscos com pontos de aquecimento diferentes, principalmente, em reações fortemente exotérmicas, aumentando assim a segurança e a portabilidade. Os microreatores também poderão ser colocados em paralelo para suprir a produção em massa requerida pela rede industrial.

Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
FERNANDES, Ana Paula Gimenez Peres. Desenvolvimento de microrreatores para produção de hidrogênio e gás de síntese a partir da reação de pirólise da glicerina aplicando laser de CO2. 2014. Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química.

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