Produção de Biometanol

Escolhi como tema para o trabalho que terei de apresentar, no âmbito da disciplina Biomassa Florestal, Agrícola e Resíduos, a produção de metanol a partir da gaseificação da biomassa.

O metanol pode ser produzido a partir de quase todos materiais orgânicos. O processo de produção do metanol a partir da biomassa faz-se através da gaseificação, seguida pela síntese do metanol e purificação.

A gaseificação é um processo que se destina à conversão de combustíveis sólidos em gasosos por meio de reacções termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigénio, em quantidades inferiores à estequiométrica. As etapas de um processo de gaseificação são a secagem, pirólise e redução. O produto principal é um gás combustível (gás de síntese) composto essencialmente por CO, H₂ e, em pequenas quantidades, CO₂, CH₄, alguns de hidrocarbonetos pesados, H₂O, N₂ e várias outras substâncias - cinza, alcatrão, ácidos e óleos, que são consideradas contaminantes. A composição deste gás de síntese varia em função do tipo de biomassa e do processo de gaseificação.

Existem vários processos de gaseificação mas apenas um tem maior potencial para a produção de metanol: a gaseificação com aquecimento indirecto. Neste processo, a biomassa sofre uma pirólise a alta temperatura e o carvão produzido é circulado para um combustor que produz a energia necessária para a pirólise. O gás produzido nestes sistemas é praticamente livre de N₂, daí o interesse deste processo na produção de metanol.

A altas temperaturas e pressões, a síntese do metanol ocorre a partir do CO e do H₂ na presença de um catalisador (normalmente uma mistura de cobre, óxidos de zinco ou óxidos de cromo). Esta reacção consiste numa redução do CO, originando excesso de H₂ por cada mole de CO. Uma forma de resolver esta diferença é injectar CO₂ no reactor onde ocorre a síntese de metanol. Este também reage com H₂ para formar metanol e água. A conversão do gás de síntese é restringida por limitações termodinâmicas e, portanto, gases não inertes devem ser reciclados para a entrada do reactor após a remoção do produto e subprodutos por condensação.

A composição química do metanol bruto depende de diversos factores, tais como as condições de operação da unidade de síntese, a composição do gás de síntese, o tipo e o tempo de vida do catalisador. A purificação é realizada numa unidade de destilação na qual ocorre a remoção de pequenas quantidades de subprodutos com pontos de ebulição superiores e inferiores ao do metanol: etanol, H₂O, CO, CO₂, H₂, CH₄, éter dimetílico, aldeídos, cetonas e formiatos

A unidade de destilação é projectada em função da pureza a ser atingida pelo produto, da capacidade e da integração energética da planta. Existem duas linhas de aplicação do metanol influenciado nesta etapa: uma supre a indústria química, cuja especificação é mais rígida, enquanto a outra, visa a utilização como combustível.

No caso da utilização do metanol como combustível, a especificação da qualidade do produto concentra-se no índice de água e gases dissolvidos. O metanol deve estar isento de gases e preferencialmente não conter mais que 500 ppm de água, em função da imiscibilidade da água na gasolina.

Toneladas de resíduos = Energia limpa

A questão da gestão de alguns resíduos é um problema muito sério no mundo. Mais de metade dos resíduos não recebe tratamento adequado e, na maioria das vezes, vão para aterros sanitários. Em 30 % dos casos, o destino são lixeiras a céu aberto. Já 22% vão parar em aterros controlados e 1% na compostagem e reciclagem. Para solucionar o problema, muito se tem falado na conversão de resíduos para gerar energia. Esta energia é considerada uma energia limpa e tanto reduz a dependência de combustíveis fósseis como complementa a reciclagem.

A energia eléctrica a partir de resíduos pode ser obtida de duas formas: pela incineração da parte seca e pela digestão anaeróbica da fracção orgânica.

No processo de incineração, a energia é gerada através da queima completa dos resíduos secos. Esse processo produz monóxido de carbono (CO), que apresenta poder calorífico, isto é, pode ser queimado para gerar energia.

O processo de disgestão anaeróbica corresponde à decomposição da matéria orgânica do lixo por microrganismos, na ausência de oxigénio, gerando um conjunto de gases combustíveis denominados por biogás.

Assim, se o lixo doméstico for composto por 60% de matéria orgânica, 30% de matéria seca e 10% de matéria não aproveitável, uma cidade que gera 350 toneladas/dia de lixo poderia fornecer cerca de 2,5 MW a partir de 210 toneladas de orgânicos. A fracção seca, apesar de menor, produzirá 3,5 MW devido ao maior poder calórico dos seus componentes: borracha, madeira, plástico, papel . Esses 6 MW totais seriam suficientes para abastecer 60 mil residências.

Mas afinal o que são resíduos?

São todos os materais provenientes da activade humana, animal e vegetal, normalmente sólidos, que são considerados inúteis e indesejáveis, podendo ser reciclados e parcialmente utilizados.

Boas-vindas

Desde já dou as boas-vindas a quem veio pela primeira vez a este blog.

O tema principal deste blog é a produção de energia a partir de resíduos. Se a nossa sociedade produz toneladas de resíduos, porque não aproveitar esses resíduos para produzir energias? Certamente iríamos ter energia suficiente para alimentar muitas cidades.

O mundo precisa de um acréscimo constante das fontes de energia para manter o crescimento e o desenvolvimento económico. Desenvolver tecnologias energéticas limpas é vital para um futuro sustentável.