Gaseificação de cavaco de eucalipto em água supercrítica na presença do catalisador NiFe2O4 - Borges, Ane Caroline Pereira (2020)
O cavaco de eucalipto representa 30% dos resíduos sólidos gerados na indústria de papel e celulose, cujo aproveitamento térmico para geração de hidrogênio ou gases combustíveis pode ser viabilizado por gaseificação em água supercrítica, uma técnica promissora, mas ainda pouco investigada. A gaseificação em água supercrítica tem como principal vantagem a conversão de biomassa úmida, eliminando o custo da etapa de secagem preliminar, comum em outros tipos de gaseificação. Dada a escassez de dados na literatura sobre a gaseficação de cavaco de eucalipto em água supercrítica, a presente tese buscou se aprofundar tanto no estudo experimental quanto na modelagem/simulação da cinética química desse processo. O desempenho da gaseificação de eucalipto em água supercrítica foi avaliado em um reator em batelada, para identificação dos principais parâmetros operacionais (temperatura e tempo de residência) que afetam a produção de hidrogênio. O catalisador escolhido foi a ferrita de níquel (NiFe2O4), utilizada na gaseificação do cavaco de eucalipto em água supercrítica a 450 e 500 ºC em três diferentes tempos de residência (30, 45 e 60 min). Os dados experimentais originalmente medidos serviram para a proposição de um modelo cinético capaz de prever a concentração dos gases produtos. A presença da NiFe2O4 proporcionou um aumento de 45% na produção de hidrogênio quando comparados testes sem catalisador com testes usando 2 g de NiFe2O4. Isto contribuiu para uma redução significativa do resíduo sólido e aumentou a porcentagem de derivados de fenol nos produtos líquidos orgânicos. A maior concentração molar de H2 (23%) foi obtida a 450 ºC, usando-se 2 g de catalisador e 60 minutos de tempo de residência. Os testes realizados após recuperação e reciclo da ferrita de níquel confirmaram o bom desempenho catalítico do catalisador sintetizado pelo método de combustão, com conversão mínima de 86% após o terceiro reciclo. O modelo proposto não foi capaz de descrever com boa exatidão os efeitos da temperatura nas concentrações dos produtos gasosos (H2, CO, CH4 e CO2), indicando a necessidade de melhoria das estimativas iniciais dos parâmetros. A partir dos dados experimentais foi possível obter informações sobre as rotas de formação do hidrogênio, que se originou principalmente pela reação de reforma a vapor, reação de deslocamento gás d’água e pela reação de decomposição do produto intermediário. De modo geral, os resultados sugerem que a ferrita de níquel apresenta uma atividade catalítica significativa na reação de deslocamento gás d’água e de reforma a vapor, que favorece a produção de hidrogênio na gaseificação em água supercrítica.