Análise do PCI do gás combustível produzido

Para cada situação experimental, o poder calorífico inferior do gás combustível produzido a partir da gaseificação dos coprodutos investigados neste trabalho foi calculado como descrito no item 3.3.2.2. Os resultados estão apresentados na Tabela 28. O intervalo de confiança apresentado refere-se ao erro médio do cromatógrafo.

Tabela 28 – Resultados médios encontrados para o PCI [MJ/m3_].

T [℃] m [g] GA [% pellet] % H2 [mol/mol] Casca Torta 700 5 0 5,22 ± 0,37 5,94 ± 0,37 900 5 0 9,48 ± 0,37 9,65 ± 0,37 700 9 0 7,30 ± 0,37 7,16 ± 0,37 900 9 0 11,61 ± 0,37 12,02 ± 0,37 700 5 100 5,33 ± 0,37 6,23 ± 0,37 900 5 100 9,68 ± 0,37 9,86 ± 0,37 700 9 100 6,76 ± 0,37 7,23 ± 0,37 900 9 100 11,86 ± 0,37 12,48 ± 0,37 800 7 50 9,46 ± 0,37 10,87 ± 0,37 800 7 50 9,56 ± 0,37 11,12 ± 0,37 800 7 50 9,73 ± 0,37 10,93 ± 0,37

Observa-se que os gases de maior poder calorífico inferior foram obtidos quando 9 gramas do insumo adensado foram gaseificadas a 900℃ (experimento 8). Para a casca de mamona, o maior valor médio encontrado foi de 11,86 MJ/m3; nestas condições, o syngas conteve 57,1% de gases combustíveis em sua composição. O valor médio mais alto para a torta foi de 12,48 MJ/m3, com 51,8% de participação de gases combustíveis. Os resultados menos significativos foram encontrados em T = 700℃, m = 5 g e GA = 0% pellet (experimento 1), posto que, nestas condições, foram obtidos as concentrações mais baixas para hidrogênio, monóxido de carbono, metano e etileno. A participação dos gases combustíveis na composição final ficou restrita a 27,85% (syngas derivado da casca) e a 24,82% (torta).

O PCI do gás gerado no gaseificador esteve próximo aos resultados encontrados na bibliografia sobre o assunto. Por exemplo, Herguido, Corella e Gonzalez (1992), encontraram valores que variaram de 12,2-13,8 MJ/m3 em um gaseificador de leito fluidizado em pequena escala utilizando vapor d’água como agente gaseificante.

Para todas as situações experimentais analisadas, o poder calorífico inferior da mistura gasosa gerada a pela gaseificação da torta de mamona foi sempre superior ao PCI do syngas produzido a partir da casca. Isto se deve ao fato de o gás combustível da torta possuir maiores concentrações de metano e etileno, os quais possuem elevado poder calorífico individual, respectivamente, iguais a 32,08 MJ/m3 e 53,08 MJ/m3 (vide ANEXO B);

As Figuras 62 e 63 identificam os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o PCI calculado a partir dos resultados da composição molar do gás combustível produzido pela gaseificação da casca e da torta de mamona, respectivamente.

Figura 62 – Diagrama de Pareto dos efeitos mais significativos para o PCI do gás combustível derivado da casca de mamona.

Figura 63 – Diagrama de Pareto que mostra os efeitos mais significativos para PCI do gás derivado da torta de mamona.

Por meio da análise da Figura 62, verificou-se que a temperatura interna do reator e a massa de biomassa injetada são variáveis significativas ao nível de confiança de 95% para o PCI do gás combustível gerado na gaseificação da casca de mamona. Para o PCI do syngas produzido a partir da torta, a Figura 63 mostrou que apenas a temperatura do reator é significativa no nível de confiança estabelecido. Todos os efeitos significativos contribuem de forma positiva, isto é, a elevação no efeito aumenta a energia do gás. Em ambas as análises o fator grau de adensamento foi considerado não significativo.

As Figuras 64 e 65 apresentam a influência de dois parâmetros no conteúdo energético do syngas gerado a partir da gaseificação da casca de mamona, fixado o terceiro.

Na Figura 64, o fator grau de adensamento foi mantido em seu nível intermediário (50% pellet). O gás combustível gerado obteve maior PCI a elevadas temperaturas e maiores razões de equivalência. Fixada a massa, ao elevar a temperatura da fornalha de 700_{℃ para} 900℃, o poder calorífico da mistura gasosa aumentou, uma vez que a temperatura tem efeito significativo e positivo na formação de CO, CH4 e C2H4. Do mesmo modo, ao fixar-se a

temperatura, a elevação da massa injetada aumenta significativamente o conteúdo energético do syngas.

Figura 64 – Variação do PCI do syngas derivado da casca de mamona mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50%

pellet.

Figura 65 – Variação do PCI do gás combustível formado a partir da gaseificação da casca, mantendo-se fixa a quantidade de massa injetada em 7 gramas.

Pela análise da superfície de resposta mostrada na Figura 65, percebe-se que o grau de adensamento não é fator significativo para o poder calorífico inferior do gás combustível derivado da casca de mamona. Porém, nota-se uma pequena elevação no conteúdo energético do gás com o aumento do grau de adensamento, mesma conclusão atingida por Zunatta (2011). O autor verificou que o PCI encontrado em todos os testes de gaseificação estava de acordo a literatura; apenas quando se usou chips é que o PCI diminuiu, provavelmente em função do efeito de compactação.

As Figuras 66 e 67 apresentam a influência dos parâmetros investigados no resultado do PCI do gás gerado a partir da gaseificação da torta de mamona. Na Figura 67, foi investigada a influência da temperatura e da quantidade de biomassa gaseificada, mantendo-se o grau de adensamento fixo em 50% pellet. Como para a casca de mamona, o syngas obteve maior PCI a elevadas temperaturas e maiores massas. Fixada temperatura em 700℃, ao elevar a quantidade de biomassa no interior da fornalha de 5 para 9 gramas, o poder calorífico da mistura gasosa aumentou. Entretanto, um aumento maior foi observado ao utilizar a temperatura de 900_{℃ e adicionar mais massa no reator; nestas condições, a produção de} metano foi ótima.

Figura 66 – Variação do PCI do syngas derivado da torta de mamona mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50%

O grau de adensamento não foi fator significativo para a formação de nenhum componente individual do gás gerado a partir da gaseificação da torta, por isso, ele exerce pouca influência no poder calorífico inferior da mistura gasosa resultante. A superfície de resposta mostrada na Figura 67 reforça o caráter significativo da temperatura: ao se fixar o GA, o aumento da temperatura eleva o poder calorífico do gás resultante.

Figura 67 - Variação do PCI do syngas derivado da casca de mamona mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50%

pellet.