Gaseificação do bagaço e palha da cana-de-açúcar: modelagem e avaliação de custo exergético de um ciclo BIGCC (Biomass Integrated Gasifier Combined Cycle)

Resumo

A produção de etanol tende a crescer nos próximos anos devido ao grande interesse que muitos países passaram a ter pelos biocombustíveis. Neste contexto, Brasil é o maior produtor no mundo de etanol de cana-de-açúcar com aproximadamente 27,7 bilhões de litros produzidos na safra 2010/2011 (MDIC, 2012). No Brasil quase todas as usinas sucroalcooleiras são autossuficientes em energia térmica, mecânica e elétrica, mas geralmente estes sistemas de cogeração têm sido de baixa eficiência sendo muitos deles baseados em ciclos a vapor com parâmetros de vapor vivo de 22 bar e 300 °C. No entanto, nos últimos anos, a eletricidade está se tornando um novo produto nas usinas, devido à melhoria nas condições de comercialização. Assim, o setor sucroalcooleiro visualiza a eletricidade como um novo e importante produto, o que a está leva a busca por melhorar substancialmente seus sistemas de cogeração. Neste contexto, a gaseificação do bagaço e da palha, ainda não aproveitada para fins energéticos, integrada num ciclo combinado se apresenta como uma das alternativas mais promissoras quando a finalidade é incrementar a eficiência de geração de energia elétrica. Assim, o objetivo principal desta proposta é a modelagem do processo de gaseificação do bagaço e palha da cana-de-açúcar e a proposta de um ciclo BIGCC (Biomass Integrated Gasification Combined Cycle) para uma planta de cogeração para atender a demanda elétrica e térmica de uma destilaria de etanol autônoma. Dois modelos de gaseificação serão estudados baseados na modelagem de equilíbrio químico: o modelo de equilíbrio químico estequiométrico e o modelo de equilíbrio químico não-estequiométrico. Ambos os modelos serão desenvolvidos no software EES® e os resultados relativos à simulação serão comparados com dados experimentais da literatura e com o software Thermoflex®. A eficiência do ciclo BIGCC a ser proposto será avaliada com as ferramentas de análise de custo exergético