Enriquecimento de biogás: modelagem da absorção de CO 2 utilizando água como solvente

• Autor(a) principal: Bremm, Thaís
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFFS (Repositório Digital da UFFS)
• Texto Completo: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/613
• topic: Biogás; Meio ambiente; Desenvolvimento sustentável; Dióxido de carbono; Poluição ambiental

A produção de biogás a partir de resíduos animais tem despertado grande interesse, pois é capaz de contribuir positivamente na solução de problemas de poluição ambiental no meio rural, além de gerar energia renovável. Dentre as opções disponíveis para a conversão energética do biogás destacam-se duas, capazes de agregar maior valor ao insumo: utilização em motores de combustão interna estacionários, acoplados a geradores de energia elétrica, e a produção de combustível veicular. Para não comprometer a vida útil dos componentes mecânicos, em ambos os casos, o ácido sulfídrico (H 2 S) e a água (H 2 O) presentes no biogás, devem ser obrigatoriamente removidos. Ainda, o dióxido de carbono (CO 2 ) deve ser removido para a produção de combustível veicular e, dependendo da quantidade de gás a ser processado, esta remoção pode ser vantajosa para a geração de energia elétrica, pois é capaz de proporcionar um aumento da eficiência dos motores. Em um trabalho prévio, fez-se a revisão bibliográfica detalhada acerca dos métodos e tecnologias disponíveis para a purificação e o enriquecimento de biogás, onde foram selecionadas, na seguinte ordem sequencial, as operações de absorção de CO 2 (e remoção grosseira de H 2 S), a adsorção de H 2 S utilizando óxido de ferro em leito fixo, e a condensação de água com uso de resfriamento da corrente gasosa. No presente trabalho, objetivou-se especificar e dimensionar o processo de absorção de CO 2 utilizando água como solvente e obter um modelo simplificado para o cálculo da altura efetiva da coluna e da vazão de solvente. Dessa forma, foi proposto um modelo matemático aplicado ao caso da absorção do CO 2 presente no biogás. Este modelo considera o mecanismo físico de absorção, através de abordagens macro e microscópicas. Visando obter um dimensionamento adequado de uma coluna de absorção, o modelo considera o efeito de diversas variáveis: pressão e temperatura de operação; fração molar de CO 2 no biogás, na entrada e na saída da coluna; vazão de biogás; diâmetro da coluna; e diâmetro dos anéis de Pall (utilizados como recheio do leito). Foram realizadas simulações para o cálculo da altura efetiva da coluna e da vazão de água para diversas situações, baseado nas técnicas de delineamento experimental. Um modelo empírico simplificado para o cálculo da altura efetiva da coluna, bem como para o cálculo da vazão de solvente, funcionalmente dependentes das variáveis mencionadas anteriormente, puderam ser ajustados. Com isto, para a absorção de CO 2 do biogás em pequena/média escala, o dimensionamento do equipamento pode ser facilmente especificado.