Estudo da combustão do bioetanol com excesso de água utilizando um queimador poroso radiante acoplado a um evaporador - Gonçalves, Mauro Antonio Moreira (2024)
O desenvolvimento de energia limpa é uma forma eficaz de alcançar a neutralidade de carbono e fazer face às alterações climáticas globais. Existe grande interesse na produção de bioetanol a partir de matérias-primas renováveis, principalmente cana-de-açúcar e milho, para minimizar as emissões de dióxido de carbono, um gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global. Durante o processo de produção de etanol, é necessária uma etapa de destilação para reduzir a concentração de água presente na mistura, aumentando assim o grau de pureza do combustível. A razão para isto é que a utilização de bioetanol bruto, com excesso de água, resulta em problemas de instabilidade operacional e requer maiores taxas de energia na etapa de evaporação do combustível. No entanto, para maiores concentrações de etanol, o custo do processo de destilação acaba aumentando o valor final do produto. Assim, o objetivo deste projeto é avaliar a queima de bioetanol bruto, com excesso de água, utilizando um queimador poroso e um evaporador acoplado ao sistema. Os parâmetros avaliados experimentalmente foram a taxa de transferência de calor da chama para o evaporador, a faixa de estabilidade do queimador, a eficiência da radiação e a emissão de poluentes. A análise do evaporador acoplado ao queimador foi inicialmente realizada utilizando metano e ar pré-misturados, relação de equivalência de 0,53 e faixa de potência entre 0,6 e 1,7 kW. Nesta condição, a taxa de transferência de calor para o evaporador medida experimentalmente representa cerca de 20% da energia gerada pela reação de combustão. A eficiência da radiação ficou em torno de 17 a 24%. Para uma potência de 1,1 kW utilizando etanol anidro, a energia necessária para evaporar a mistura é de 76 W. O aumento da fração de água no bioetanol resulta em um aumento na quantidade de energia necessária na etapa de evaporação do combustível.