Análise exergética, econômica e ambiental da produção de amônia por meio da gaseificação de bagaço residual de cana-de-açúcar.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Telini, Rodrigo Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ammonia; Amônia; Bagaços; Biomass; Biomassa; Cana-de-açucar; Exergia; Exergoeconomy; Exergy; Fertilizers; Gaseificação; Gasification; Sugarcane bagasse
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-19072021-081004/

A indústria de fertilizantes é responsável por cerca de 35% dos compostos químicos utilizados nos alimentos mundialmente, movimentando entre 7 a 9 bilhões de dólares anualmente relacionados à importação de fertilizantes em escala global. O Brasil, em contrapartida, possui um déficit na balança comercial atrelada aos fertilizantes nitrogenados, importando entre 80-90% dos compostos utilizados no país. Dentre os fertilizantes nitrogenados, a amônia possui elevadas emissões de CO2 uma vez que o principal insumo utilizado é o gás natural, com emissões na faixa de 290 MtCO2/ano. Baseado neste cenário, o presente trabalho objetiva avaliar o potencial de produzir fertilizantes nitrogenados sintéticos a partir de bagaço de cana-de-açúcar no estado de São Paulo, Brasil. Uma planta de síntese de amônia com gaseificação de biomassa sob pressão atmosférica é alimentada com bagaço advindo da indústria sucroalcooleira. Três fontes de energia, nomeadas syngas, eletricidade e gás natural, são usadas como combustíveis na planta de utilidades para descarbonizar parcial ou totalmente a produção de amônia. Dois cenários foram analisados, um alternativo, considerando excedente de bagaço para produzir amônia e o convencional, no qual o excedente de bagaço é queimado em caldeiras para produzir excedente de eletricidade e a produção de amônia utiliza reforma de metano a vapor do gás natural. A análise também inclui o transporte de bagaço de usinas sucroalcooleiras 20 km distante da localização da planta de amônia, resultando numa produção estimada de 1235 tNH3/dia. Para uma taxa de juros de 8%, o valor presente líquido dos cenários com gaseificação se reduziu de 39 a 53% comparado com o cenário convencional enquanto a taxa interna de retorno modificada varia de 14 a 19% dos cenários alternativos para o convencional, respectivamente. O custo exergético unitário da amônia é elevado em 54 a 100% quando oscenários de gaseificação são comparados com o convencional. Por fim, até 2,0 MtCO2/ano podem ser evitados se o bagaço residual for utilizado em gaseificação e não queima direta, o que corresponde a reduzir pela metade as emissões de CO2 do cenário convencional.