Avaliação técnica e ambiental da gaseificação do combustível derivado de resíduos sólidos urbanos

• Autor(a) principal: MARQUES, Tais Eliane
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2265
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA TÉRMICA::APROVEITAMENTO DA ENERGIA; Combustível derivado de resíduos; Gaseificação; Avaliação de ciclo de vida; Gás de gaseificação; Aproveitamento energético; Waste-to-Energy – WtE

Considerando a importância do estudo dos atuais sistemas de gestão ambiental de resíduos sólidos urbanos (RSU) e dos efeitos das diferentes estratégias de gerenciamento dos mesmos para o meio ambiente, este trabalho se propõe a realizar uma avalição técnica e ambiental do processo de geração de eletricidade por gaseificação do combustível derivado de resíduos (CDR) em uma planta piloto, instalada no município de Itajubá, Estado de Minas Gerais. Para a simulação do processo de gaseificação do combustível de referência (briquetes de CDR) foram considerados dois cenários, sendo o primeiro cenário utilizando o ar 21% O2 - 79% N2 como agente de gaseificação e o segundo cenário considerando uma mistura de ar enriquecido com oxigênio 60% O2 - 40% N2. Os resultados da gaseificação do CDR utilizando ar e razão de equivalência (RE) que corresponde ao valor da relação ar combustível real utilizado durante o processo, dividido pela relação ar combustível estequiométrico de 0,20 a 0,30 indicaram um valor máximo de PCI igual a 5,8 MJ/Nm³ obtido com uma RE=0,30. Não foram considerados outros intervalos devido às especificações requeridas para a composição do gás. Já para a gaseificação com mistura de ar enriquecido com oxigênio obteve-se um PCI de 8MJ/Nm³ para RE=0,30. Para a validação da qualidade do gás para a produção de energia elétrica foram utilizadas duas tecnologias, um conjunto gaseificador integrado a uma Microturbina a Gás (CGMTG) e posteriormente uma nova análise foi efetuada em uma nova configuração utilizando gaseificador e Motor de Combustão Interna Alternativo (CGMCIA). O CGMCIA apresentou maior potência elétrica (101,4 kW) para RE=0,30 com ar enriquecido com oxigênio como agente de gaseificação. Para o CGMTG a potência máxima produzida foi 79,6 kW para a RE=0,30. Para a avaliação dos cenários gaseificação e produção de eletricidade sob o ponto de vista ambiental foi utilizada a metodologia de Avaliação de Ciclo de vida (ACV) com emprego do software SimaPro para a avaliação dos impactos ambientais do sistema energético. Para a avaliação dos impactos ambientais utilizou-se o método de avalição de impacto ReCiPe presente na base de dados do SimaPro. Os impactos ambientais determinados pelo método ReCiPe Midpoint indicaram que as emissões de poluentes decorrentes da queima de combustível fóssil na etapa de transporte por veículos de carga pesada e o consumo de eletricidade para acionamento de equipamentos na etapa de pré-tratamento de RSU são os maiores contribuintes dos impactos ambientais, principalmente para as categorias de impacto Toxicidade humana, Ecotoxicidade marinha e de água doce e Esgotamento de combustíveis fósseis. A etapa de produção de energia elétrica considerando os dois acionadores apresentou impactos ambientais positivos para todas as categorias de impacto analisadas. Os resultados obtidos da ACV apontaram que para o estudo de caso estabelecido, a tecnologia integrada gaseificação e Motor de Combustão Interna Alternativo (cenário CGMCIA) apresentou melhor desempenho ambiental e operacional para a produção de eletricidade a partir da utilização de gás de gaseificação originado de CDR e poderia ser uma opção viável para o gerenciamento adequado dos resíduos e o seu aproveitamento energético nos pequenos municípios brasileiros.