Análise do hidrogênio (H 2 )

Os resultados médios encontrados para o hidrogênio são mostrados na Tabela 25. O intervalo de confiança apresentado refere-se ao erro quando da calibração do cromatógrafo para o gás investigado.

A partir da análise da Tabela 25, verificou-se que os maiores teores de hidrogênio foram obtidos nas condições T = 900_{℃ e m = 9 g de biomassa gaseificada. Para a casca de} mamona, o grau de adensamento que possibilitou a maior formação de H2 (média de

10,704%) foi GA = 100% pellet, enquanto que para a torta o fator de 0% pellet (100% in

natura) mostrou-se mais eficaz (média de 9,947%). Pouca diferença foi observada quando da

mudança no grau de adensamento em ambos os coprodutos.

Tabela 25 – Resultados médios encontrados para o H2.

T [_℃] m [g] GA [% pellet] % H2 [mol/mol] Casca Torta 700 5 0 7,26 ± 0,27 5,27 ± 0,27 900 5 0 8,29 ± 0,27 7,90 ± 0,27 700 9 0 8,17 ± 0,27 4,93 ± 0,27 900 9 0 10,41 ± 0,27 9,95 ± 0,27 700 5 100 7,27 ± 0,27 4,72 ± 0,27 900 5 100 8,61 ± 0,27 7,84 ± 0,27 700 9 100 8,73 ± 0,27 4,80 ± 0,27 900 9 100 10,70 ± 0,27 9,73 ± 0,27 800 7 50 6,43 ± 0,27 6,42 ± 0,27 800 7 50 6,53 ± 0,27 6,45 ± 0,27 800 7 50 6,61± 0,27 6,48 ± 0,27

Para as mesmas condições experimentais, as concentrações médias de hidrogênio obtidas no gás gerado a partir da gaseificação da casca de mamona foram superiores às concentrações encontradas na mistura gasosa derivada da torta. Consoante Bruno, Puig- Arnavat e Coronas (2010), o maior conteúdo de água em uma biomassa favorece a formação de H2. Isto pode ser explicado pelo fato de as reações de formação de hidrogênio, reação gás-

1CO$ + 1H$), utilizarem vapor de água como reagente. Como a casca de mamona apresentou

maior teor de unidade (média de 10,74%) na sua composição, era de se esperar que os teores do gás investigados fossem mais elevados, confirmando o que é apresentado na literatura.

A quantidade registrada para o teor de hidrogênio nas melhores condições experimentadas foi semelhante aos valores encontrados por Sewelza (1997) ao gaseificar resíduos lignocelulósicos em gaseificador piloto downdraft ventilado a ar. Os dados experimentais ótimos também estão próximos dos teores de hidrogênio publicados por Bridgwater (2003) e Rarungthammachote e Dutra (2008), autores que trabalharam com reatores de leito fluidizado injetando ar atmosférico como agente gaseificante.

A concentração de H2 esteve na maior parte das condições experimentais em níveis

abaixo dos demais gases. Essa tendência já havia sido confirmada em Zanatta (2011)

As Figuras 41 e 42 mostram os Diagramas de Pareto, identificando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o H2 obtido pela gaseificação da casca e da

torta de mamona, respectivamente.

Figura 41 – Diagrama de Pareto mostrando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o hidrogênio obtido na gaseificação da casca de mamona.

O Diagrama de Pareto é uma forma de apresentar os resultados obtidos pela Análise de Variância (ANOVA, localizada no APÊNDICE B). A partir desta análise, é verificado se existe uma diferença significativa entre as médias amostrais e se os fatores exercem influência

em alguma variável dependente. Também através da ANOVA pode ser calculado o coeficiente de adequação ($), o qual relaciona os resultados experimentais com os valores obtidos através de um modelo estatístico. Pelo Diagrama de Pareto, um efeito é considerado significativo apenas se cruzar a linha vertical que marca Ù = 0,5 (nos casos em que a análise é feita com 95% de confiança).

Portanto, por meio da análise da Figura 41, verificou-se que nenhum efeito é significativo ao nível de confiança estabelecido, isto é, o impacto nas mudanças das variáveis estudadas e suas interações é pequeno na formação de hidrogênio.

Figura 42 – Diagrama de Pareto mostrando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o hidrogênio obtido na gaseificação da torta de mamona.

A Figura 42 mostrou que três efeitos são significativos no processo de formação de hidrogênio pela gaseificação da torta de mamona: a temperatura interna do reator, a massa de biomassa injetada e a interação Temperatura versus Massa (1 by 2, no gráfico). Todos os efeitos significativos para a formação de H2 contribuem de forma positiva, ou seja, a elevação

no efeito aumenta a formação de gás.

A influência das variáveis investigadas na concentração do gás combustível produzido a partir da gaseificação da casca de mamona é mostrada nas Figuras 43 e 44.

Figura 43 – Formação de hidrogênio a partir da gaseificação da casca de mamona, mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50% pellet.

Figura 44 – Formação de hidrogênio a partir da gaseificação da casca de mamona, mantendo-se fixa a quantidade de matéria injetada em 7 gramas.

Pela análise da Figura 43, observa-se que, ao manter o fator grau de adensamento em seu nível intermediário, ocorre uma maior formação de hidrogênio em elevadas temperaturas e maiores razões de equivalência (maior quantidade de biomassa gaseificada). Fixada a massa de biomassa injetada, à medida que a temperatura interna é aumentada, a geração de H2

por exemplo, verificou-se o aumento da concentração de H2 em 85,8% (v/v) quando a

temperatura foi elevada de 700℃ a 1000℃.

Na Figura 44, a massa de casca injetada foi mantida constante no seu nível intermediário. Verifica-se que o grau de adensamento exerce pouca influência para a formação de hidrogênio, independe da temperatura escolhida. Estatisticamente, fixada a temperatura, as concentrações de H2 encontradas ao variar-se o GA entre 0-100% pellet

podem ser consideradas iguais, devido ao erro do cromatógrafo. A variação da temperatura faz variar mais intensamente a concentração de H2 no syngas derivado da casca, deixando

claro que este efeito é mais importante que o grau de adensamento.

Estas conclusões coadunam com os resultados verificados por Zunatta (2011), que gaseificou lenha de eucalipto de diferentes tamanhos (15 cm, 50 cm, 100 cm e na forma de

chips) e não notou mudanças significativas na concentração de H2.

As Figuras 45, 46 e 47 apresentam a influência das variáveis investigadas na concentração do hidrogênio derivado da torta de mamona.

Figura 45 – Formação de hidrogênio a partir da gaseificação da torta de mamona, mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50% pellet.

A partir da análise da Figura 45, é verificada a tendência geral: maior formação de hidrogênio em elevadas temperaturas e maiores quantidades de matéria gaseificada. Fixada a massa de torta, à medida que a temperatura interna do reator é aumentada, as concentrações

de H2 no syngas também aumentam. Porém, a formação de hidrogênio é intensificada quando

a massa de torta gaseificada é maior que 7 gramas. De maneira análoga, à medida que mais massa é injetada, o percentual molar de hidrogênio na composição final do gás é elevado, entretanto, a cinética é intensificada a elevadas temperaturas, pois a interação Temperatura

versus Massa também é significativa.

Figura 46 – Formação de hidrogênio a partir da gaseificação da torta de mamona, mantendo-se fixa a quantidade de matéria injetada em 7 gramas.

Na Figura 46, a massa de torta injetada foi fixada em 7 gramas. Observa-se que um maior percentual de pellets diminui a concentração de H2 no syngas gerado, embora esta

diminuição não seja significativa.

Conclusão semelhante é obtida a partir da análise da Figura 47, na qual a temperatura foi fixada em 800℃. Independente da quantidade de matéria injetada (entre 5-9 gramas), à medida que se aumenta o grau de adensamento das partículas, os teores de hidrogênio estatisticamente não variam. Por outro lado, é observada maior concentração de H2 quando

Figura 47 – Formação de hidrogênio a partir da gaseificação da torta de mamona, mantendo-se fixa a temperatura do reator em 800℃.