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Investigação das condições operacionais para produção de bio-óleo e biochar a partir de bagaço de cana-de-açúcar através de simulação e aplicação em planta piloto

Processo: 16/18546-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de abril de 2017
Vigência (Término): 31 de julho de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Maria Regina Wolf Maciel
Beneficiário:Nahieh Toscano Miranda
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas, SP, Brasil
Assunto(s):Bagaço de cana-de-açúcar   Pirólise   Simulação por computador

Resumo

Há uma incessante busca por alternativas aos combustíveis fósseis associados aos impactos ambientais, que sejam seguras, renováveis e limpas. Dentre os vários processos que têm sido estudados e alguns já desenvolvidos em escala piloto, a pirólise da biomassa, na ausência de oxigênio, visando à produção de combustíveis líquidos (bio-óleo) e sólidos (biochar), tem recebido especial atenção pelos produtos que são formados e pela importância de mercado. Ressalta-se que o biochar possui ainda aplicações na área de compósitos e materiais. Dentro desse contexto, esse projeto tem por objetivo investigar as condições operacionais para produção de bio-óleo e biochar, a partir de bagaço de cana-de-açúcar, através de simulações computacionais e posterior teste em planta piloto. Para isso, inicialmente, o bagaço de cana-de-açúcar será caracterizado para identificação de seus componentes e serão realizadas análises termoquímicas por técnicas termogravimétricas (TGA-DSC). Esses dados e informações serão utilizados para realizar a simulação do processo pelo simulador comercial Aspen Plus V8.6, para identificar as condições operacionais (temperaturas, pressão, tempo de residência, teor de água) e seus impactos nas conversões dos produtos desejados visando obter alto rendimento nos produtos desejados. Após ter realizado a simulação do processo e identificado as condições de operação mais adequadas, serão realizados testes em uma planta piloto localizada no LOPCA (Laboratório de Otimização de Processos e Controle Avançado)/FEQ/UNICAMP, que pode ser operada com os módulos de reator de leito fixo ou reator de leito fluidizado. A escolha do tipo de operação será feita de acordo com os resultados da simulação computacional. O bio-óleo será caracterizado pela técnica de cromatografia líquida, e o biochar também será caracterizado através de análise elementar, assim como serão feitas análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar o tipo de material formado e correlacioná-lo com as condições operacionais. Com o desenvolvimento deste trabalho espera-se contribuir com a área de busca por combustíveis alternativos e renováveis, principalmente fazendo uso da matéria-prima bagaço de cana-de-açúcar que é importante para o Brasil, mas que não tem sido considerado em pesquisas internacionais com a necessária intensidade por não ser matéria-prima abundante em países como Estados Unidos, do Bloco Europeu e do Japão, países com tradição em pesquisa neste assunto. Esta pesquisa permitirá identificar as condições reacionais e operacionais mais favoráveis para desenvolver o processo de produção de bio-óleo e biochar, que sejam economicamente e energeticamente viáveis. Pesquisas como estas deste Projeto são necessárias para desenvolver projeto de unidades com capacidades de produção maiores e também com maiores produtividades e seletividade nos produtos desejados. (AU)

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