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How to cite this paperAn. 4. Enc. Energ. Meio Rural 2002
Avaliação preliminar técnico-econômica da pirólise rápida de biomassa
Luis Enrique Brossard GonzálezI; Luíz Augusto Barbosa CortezII; Juan Miguel Mesa PérezII; Jóse Dilcio RochaII; Edgardo Olivares GómezII
INúcleo interdisciplinar de planejamentos energéticos- nipe. Faculdade de Engenharia Mecânica. Unicamp.Avenida Sshigeo Mori 2013 CEP13084-082- Cx. Postal 1170 Campinas-SP-Brasil. tel: (019)3289-3125 Fax: (019) 3289-5499 lebrossard@yahoo.es
IINúcleo Interdisciplinar de Planejamentos Energéticos- Nipe. Faculdade de Engenharia Agricola. Unicamp.Avenida Shigeo Mori 2013 CEP13084-082- Cx. Postal 1170 Campinas-SP-Brasil. tel: (019)3289-3125 Fax: (019) 3289-5499 cortez@agr.unicamp.br, jmesa@ct.unicamp.br jdrocha@ct.unicamp.br.egomez@ct.unicamp.br
RESUMO
O presente estudo visa à avaliação técnica econômica do processo de pirólise rápida. Mediante este processo de conversão termoquímica será possível transformar resíduos agrícolas e agroindustriais em produtos com maior valor agregado.
A pirólise rápida é o oposto à carbonização ou pirólise lenta, apresentando tempos de residência dos vapores no interior do reator muito curtos e rendimentos de até 75% da fração líquida'(bio-óleo). O bio-óleo é uma fonte de insumos químicos renováveis e pode ser usado como bio-óleo combustível na geração de energia elétrica, em aplicações estacionarias substituindo o óleo combustível e o diesel.
Plavras chaves: Bio-óleo, biomassa, pirólise rápida, análise tecno - econômico, techno-economical
ABSTRACT
This study presents a biomass fast pyrolysis techno-economical assessment. As an inovative biomass thermochemical conversion process the fast pyrolysis is able to produce high value products from agrindustrial residues such as cane trash and bagasse. The main product in this process is the bio-oil. Fast pyrolysis is the opposite of carbonization. It has short residence time for the vapors inside the reactor, and yields about 75 wt% of bio-oil (as a liquid fraction). Bio-oil form fast pyrolysis biomass is a renewable raw material that may replace the diesel and fuel oil to generate electricity.
INTRODUÇÃO
A busca de combustíveis alternativos na atualidade esta sendo cada vez mais vital para a melhoria da qualidade da vida no planeta desde o ponto de vista da poluição ambiental. A queima de combustíveis fósseis produz gases com uma grande concentração de CO e enxofre, sendo estes os principais causadores do chamado efeito estufa, o mesmo tem produzido um aumento da temperatura no planeta e as chuvas ácidas. As mesmas deterioram os reservatórios de águas e os rios assim como o solo, o que leva a um empobrecimento na produção agrícola. Mediante tecnologias alternativas como a pirólise e a gaseificação é possível transformar resíduos agrícolas em produtos que tenham um maior valor agregado o qual valoriza mais estes resíduos. A queima destes resíduos irá a gerar também CO2. Porém durante seu crescimento ela consumira a mesma quantidade de CO2 que será devolvida à atmosfera após seu uso final.
EQUIPAMENTO
Para a realização desta análise preliminar de viabilidade econômica foram utilizados dados da planta de pirólise rápida com reator de leito fluidizado da UNICAMP, Campinas-SP, a qual se encontra instalada em áreas do Centro de Tecnologia Copersucar-CTC, em Piracicaba-SP, figura (2). A avaliação foi realizada considerando-se a escala natural da planta, a qual é uma unidade piloto de até 250 kgh de capacidade de alimentação de biomassa.
A unidade foi operada durante um período de tempo de 6 meses a uma taxa de 12 horas por dia (aproximadamente 700 horas de operação), com capim elefante devidamente condicionado para os testes. O condicionamento da biomassa incluiu o corte e trituração do material até um tamanho médio de partícula variando entre 1,0 e 2,0 mm, e a sua secagem até teores de umidade de aproximadamente 10 a 12% base úmida (umidade de equilíbrio)
O processo transcorre a temperaturas que podem variar entre os 450ºC (pirólise rápida a baixa temperatura) até os 650 ºC -700ºC (pirólise rápida a moderada temperatura).
Desta forma a partícula de biomassa se reduz, muito rapidamente, a vapores e carvão vegetal de granulometria muito baixa e faixa relativamente estreita. O processo é esquematizado na Figura 1 abaixo
ANÁLISE ECONÔMICA
Embora exista uma diversidade de tipos de análises econômicas em tecnologias, os parâmetros envolvidos em um estudo de viabilidade são os mesmos. Neste trabalho serão discutidos aqueles parâmetros necessários para elaborar a estimativa de Fluxo de Caixa do projeto de pirólise rápida em leito fluidizado, (CATHERINE, 1992).
METODOLOGIA
A avaliação econômica será realizada pelo método do Valor Presente Liquido, serão confrontados os custos de construção e operação do reator e o preço de mercado e custos de produção do produto. O valor presente líquido é a soma dos valores presentes positivos (receitas e economias) e dos valores negativos (despesas e investimentos). Em função do fluxo de caixa, da taxa de juros (interesse) adotados e da vida útil considerado, avalia-se o valor presente das economias futuras em relação ao investimento inicial
Os cálculos foram realizados considerando que a produção mensal de bio-óleo aumenta progressivamente desde 17 toneladas até 54. As mudanças na produção consideram o uso da mesma planta, podendo-se variar a alimentação de biomassa desde 150 kg/h até 250 kg/h.
A fração fenólica do bio-óleo pode substituir o fenol petroquímico em até 50% em massa. Neste caso, o preço do bio-óleo foi levantado em relação ao preço do fenol, o qual é, atualmente, de aproximadamente RS$1.000,00 a tonelada
O rendimento de bio-óleo estimado por kg de biomassa seca alimentada variou entre 40 % e 75 %. Considera-se também que, junto ao bio-óleo é obtido um 10% de carvão vegetal por kg de biomassa seca, cujo preço de venda é de $R 80 a tonelada, é incluído dentro do faturamento total.
CV= quantidade de biomassa consumida RS$ + quantidade de inerte consumido RS$ + quantidade de carvão consumido RS$.
4.1 FLUXO DE CAIXA
Para os diferentes fluxos de alimentação e os diferentes rendimentos obteremos um fluxo de caixa distinto para cada situação.
Em todos os casos considerou-se que o tempo trabalhado foi o mesmo, 12 horas por dias, 24 dias por mês e que investimento inicial foi de 130701,39 RS$.
Nas tabelas a seguintes apresentamos a produção de bio-óleo para cada condição diferente
CONCLUSÕES
Os resultados econômicos mostraram que:
A viabilidade da planta depende em grande medida de sua capacidade de alimentação;
Seria recomendável o conhecimento das relações de escala entre plantas de diferentes tamanhos.
AGRADECIMENTOS
À fapesp pelo financiamento neste projeto
REFERÊNCIAS
[1] Catherine, E., Technoeconomics Analysis of the Prodution of Biocrude from Wood, NREL, Report TP-430-5435, 1992,
[1] Kaplan, S., Energy Economics Quantitative Methods for Energy and Enviromental Decisions, Mc Graw-Hill Book Company, New York, 1983.