Avaliação de ciclo de vida de uma planta de gaseificação: estudo de caso da palha e sabugo de milho

Abstract

O panorama energético mundial atual demostra um aumento da demanda energética, fato relacionado ao crescimento da população humana, urbanização e modernização. O aquecimento global e as alterações climáticas estão diretamente relacionadas com esse aumento da demanda energética e com a queima de combustíveis fósseis. Dessa forma, há uma busca pela redução do uso e dependência de combustíveis fósseis. Para isso, governos estão recorrendo a planos de ação para acelerar a participação de renováveis na matriz energética de seus respectivos países. Destaca-se o uso de biomassa e uma oportunidade é a biomassa residual da cultura do milho, tendo em vista o caráter agrícola do Brasil, país classificado como 3º maior produtor de milho do mundo. Para utilizar biomassa residual de milho como matéria-prima, é necessário avaliar tecnologias de conversão de energia e selecionar a forma mais eficiente, que possua menor impacto ambiental. A rota mais comum para o uso de biomassa é a combustão direta, seguida pela gaseificação, carbonização e pirólise. A gaseificação ocorre em altas temperaturas e tem como produto principal combustíveis gasosos. Diante desse contexto, o objetivo do trabalho é realizar uma avaliação energética e ambiental do processo de gaseificação como rota de valorização de biomassa residual (palha e sabugo de milho) da Região Centro- Oeste no Brasil. Para isso, foram estabelecidos: (i) a caracterização das biomassas (palha, sabugo de milho e do blend) a partir da literatura; (ii) o design do experimento utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta e o modelo Composto de Face Centrada (CCD); (iii) Inventário de Ciclo de Vida a partir da simulação do processo de gaseificação; (iv) Valores das Categorias de Impacto (Potencial de Aquecimento Global – GWP e Potencial de Acidificação – AP) a partir do modelo tecnológico do gaseificador no software Sphera-GaBi. O desenho do experimento (DoE) possui 2 variáveis independentes (V/B e % Palha de Milho) e 6 variáveis de resposta (PCI, EFG, %H2; %CO, GWP e AP). Ao realizar otimização do processo, foi possível observar que: (a) O maior percentual de H2 (38,5%) e o menor percentual de CO (7,3%) pertencem a biomassa sabugo de milho; (b)Tanto para o Potencial de Aquecimento Global ou Potencial de Acidificação, a maior presença de vapor (V/B =1) como agente gaseificante gera mais emissões nas 3 biomassas analisadas, destacando-se a palha de milho com média de 2,41 kg de CO2eq. e o sabugo de milho com 0,002481 kg de SO2eq. Dessa forma, foi possível concluir que a condição ótima para a gaseificação de biomassa de milho possui temperatura de gaseificação 600°C, proporção V/B=0,6188 e uma amostra de biomassa composta por 25,5% de palha de milho e 74,5% de sabugo de milho, mostrando uma produção de H2= 36,6% e GWP = 2,40578 kg CO2 eq.