Simulação e análise energética da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar - Salina, Fernando Henriques (2018)
A produção de etanol no Brasil já é uma realidade, porém ainda existe espaço para redução de impactos ambientais e de custos de operação. Um dos assuntos mais discutidos no setor é sobre a destinação da palha da cana-de-açúcar, rejeito gerado na etapa agrícola. A pirólise rápida é uma rota termoquímica que tem como finalidade produzir o bio-óleo, a qual pode ser utilizada para valorização da palha. A diversificação dos produtos na usina e a integração térmica entre os processos podem reduzir os impactos ambientais no processo produtivo. Contudo, não existem estudos que mostrem os benefícios de se integrar uma planta de etanol a uma planta de pirólise. Com isso, esse trabalho avalia o potencial de produção de bio-óleo através da pirólise rápida da palha da cana-de-açúcar, realizando também uma análise energética do sistema em conjunto (processo de produção etanol e pirólise rápida da palha). Para isso foi simulada a planta de pirólise em AspenPlus® utilizando um modelo cinético denominado Lumped Reaction. Após a simulação foi realizada a integração térmica do processo de produção de etanol isolado e do processo de produção de etanol junto à planta de pirólise através do Método Pinch, a fim de verificar os impactos na redução da demanda térmica do sistema como um todo. O modelo proposto na simulação foi executado com êxito sendo que o rendimento de produção de bio-óleo apresentou um desvio de 0,9% do valor experimental de outros autores. O bio-óleo simulado apresentou PCS de 20,1 MJ/kg e umidade de 17,7 %(m/m), valores semelhantes a dados experimentais de outros autores. Com a integração térmica houve a redução de utilidades quentes em relação ao caso base (Caso I) de 36,7% para processo de etanol isolado (Caso II). Já para Caso IV, sistema da pirólise rápida integrada termicamente ao processo produtivo de etanol, houve uma redução de 49,1% em relação ao caso base. A integração térmica permitiu um aumento na produção de excedentes de eletricidade no sistema de cogeração quando turbinas de extração condensação são utilizadas. Com a redução do consumo de utilidade quentes houve um aumento na produção de energia elétrica excedente respectivamente de 16,6 kWh/ton de cana e 21,1 kWh/ton de cana para os Caso II e Caso IV em relação ao caso base. Com isso é possível afirmar que o reaproveitamento da palha de cana-de-açúcar através da pirólise rápida tem o potencial de produzir maiores excedentes de energia elétrica, quando a integração térmica é aplicada, além de diversificar os produtos em uma usina.