Estudos de simulação e otimização da produção de combustíveis sustentáveis

• Autor(a) principal: Neto, Vitório José Celandroni
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/43390
• topic: Combustível; Aviação; Simulação; Otimização; Fuel; Aviation; Simulation; Optimization

As atividades humanas, principalmente as relacionadas com o setor de energia, geram grandes impactos ambientais e como consequência podem provocar grandes alterações climáticas, devido às emissões de gases de efeito de estufa (GEE) provenientes da combustão de combustíveis fósseis. Para minimizar esses impactos, as organizações governamentais e não governamentais definiram objetivos ecológicos relacionados com o setor de transportes e energia, especialmente no setor da aviação. Como exemplo, a Assembléia da Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO, do inglês International Civil Aviation Organization Assembly) definiu num encontro em 2013, que até 2050 as emissões de CO2 provenientes da aviação deveriam ser reduzidas em 50% e para atingirmos esse objetivo são necessários o desenvolvimento de novas tecnologias e/ou novos produtos, como por exemplo, combustíveis provenientes de fontes renováveis. Biocombustíveis de primeira geração provenientes de culturas alimentares ricos em açúcar ou óleos vegetais foram bastante estudados e utilizados para produção industrial, como no caso do Brasil que possui uma grande produção de etanol proveniente de cana-de-açúcar. Contudo esta utilização levantou preocupações relativas à disponibilidade de matéria-prima e a competição da sua utilização para a alimentação, podendo limitar a sua utilização e até mesmo atingir os objetivos propostos pelas organizações devido a estas questões as orientações têm sido no uso de biomassa e resíduos para a produção de biocombustíveis. E alguns combustíves até já foram aprovados pela Associação americana de testes e materiais (ASTM international, do inglês American Society for Testing and Materials) para aplicações aeronáuticas, como por exemplo biocombustíveis produzidos pela síntese de Fischer Tropsch, a de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME do inglês, Fatty Acid Methyl Esters) e uma outra tecnologia de produção que é a de ésteres hidroprocessados e ácidos gordos ( HEFA do inglês, Hydroprocessed Esters and Fatty Acids), que podem ser misturadas com combustíveis fósseis em até 50% (v/v). A tecnologia HEFA, permite a produção de hidrocarbonetos que depois devem ser submetidos ao processo de isomerização e hidrocraqueamento catalítico para obter um perfil de hidrocarbonetos desejado (bio-jet-fuel, nafta e diesel). O foco dessa dissertação é uma análise do contributo dos combustíveis sustentáveis com uma breve análise ambiental da redução das emissões de CO2 equivalente na utilização de bio-jet-fuel tendo para tal se efetuada a simulação do processo de produção de bio-jet-fuel pela rota HEFA utilizando o software comercial UNISIM®, otimização energética do processo em termos de consumo de utilidades. Para uma base de calculo de 1000kg/h de óleo alimentar usado e utilizando o H2 verde foi obtido 720 kg/h de bio-jet-fuel, para uma rede de permutares de energia mínima, foi obtido uma economia energética de 56,7% para utilidades quentes, 54,4% para utilidades frias, para uma rede ótima de permutadores, foi obtido uma economia energética de 11,6% para utilidades quentes, 11,1% para utilidades frias.