Análise do monóxido de carbono (CO)

Os resultados encontrados para o monóxido de carbono na gaseificação dos coprodutos investigados são mostrados na Tabela 26.

Tabela 26 – Resultados médios observados para o CO.

T [_℃] m [g] GA [% pellet] % H2 [mol/mol] Casca Torta 700 5 0 13,08 ± 0,41 9,25 ± 0,41 900 5 0 24,77 ± 0,41 16,05 ± 0,41 700 9 0 18,06 ± 0,41 11,12 ± 0,41 900 9 0 32,42 ± 0,41 17,77 ± 0,41 700 5 100 13,33 ± 0,41 8,90 ± 0,41 900 5 100 23,77 ± 0,41 15,43 ± 0,41 700 9 100 16,09 ± 0,41 11,34 ± 0,41 900 9 100 26,40 ± 0,41 18,30 ± 0,41 800 7 50 20,57 ± 0,41 14,24 ± 0,41 800 7 50 20,86 ± 0,41 14,33 ± 0,41 800 7 50 21,14 ± 0,41 14,16 ± 0,41

As maiores concentrações de monóxido de carbono foram observadas nas temperaturas de 900℃, quando da gaseificação de 9 gramas de biomassa. Para a casca de mamona, a injeção de biomassa in natura possibilitou a formação média de 32,42% mol/mol de CO; já para a torta, o maior percentual (média de 18,297% mol/mol) foi encontrado ao gaseificar a matéria-prima pelletizada.

Os resultados menos satisfatórios ocorreram no nível mais baixo de temperatura. As baixas concentrações de monóxido em temperaturas próximas de 700℃ já eram esperadas para o sistema e condizem com os resultados encontrados na literatura, posto que as reações de gaseificação praticamente cessam abaixo de 700℃ (SANTOS, 2006; HENRIQUES, 2009). Uma possível explicação para a concentração de CO ser mais alta na gaseificação da casca de mamona é a maior presença de vapor d’água devido à secagem da matéria-prima no interior do reator (ZANATTA, 2011).

Os Diagramas de Pareto identificando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para a formação de CO a partir da gaseificação da casca e da torta de mamona são mostrados pelas Figuras 48 e 49, respectivamente.

Figura 48 – Diagrama de Pareto mostrando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o monóxido de carbono obtido pela gaseificação da casca de mamona.

Observa-se que cinco efeitos são significativos ao nível de confiança de 95% para a formação de monóxido de carbono a partir da gaseificação da casca de mamona (Figura 48): a temperatura interna do reator, a quantidade de massa injetada, o grau de adensamento da

matéria-prima e as interações Massa versus Adensamento (2 by 3) e Temperatura versus Adensamento (1 by 3). Efeitos mais importantes, a temperatura interna e a massa inicial contribuem positivamente para a formação de CO, entretanto, o adensamento e suas interações contribuem negativamente, isto é, o aumento na proporção de pellets diminuiu a quantidade de monóxido formado.

Figura 49 – Diagrama de Pareto mostrando os efeitos mais significativos ao nível de 95% de confiança para o monóxido de carbono obtido pela gaseificação da torta de mamona.

Apenas a temperatura e a quantidade de massa injetada foram consideradas significativas ao nível de 95% de confiança para a formação do monóxido de carbono no gás combustível produzido a partir da torta de mamona (vide Figura 49).

As Figuras 50, 51 e 52 apresentam a influência de dois parâmetros para a formação de CO, fixado o terceiro efeito no ponto central, a partir da gaseificação da casca de mamona.

Pela análise da Figura 50, observou-se que, ao manter o fator grau de adensamento em seu nível intermediário (50% pellet), monóxido de carbono formou-se em maior quantidade a elevadas temperaturas e maiores razões de equivalência. Fixada a massa de biomassa injetada, à medida que a temperatura interna foi aumentada de 700℃ para 900℃, a concentração de CO no gás combustível produzido aumentou. A elevação da concentração de CO com o aumento da temperatura já tinha sido verificada por Narváez et al. (1996) e Peres (1997).

A massa de biomassa também é efeito significativo para a formação de CO, conforme dados encontrados na literatura. Zanatta (2011) observou que a quantidade de combustível no

reator de gaseificação modifica a composição do gás de síntese; menores concentrações de CO foram relacionadas com pouca matéria-prima gaseificada.

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

Figura 51 – Formação de monóxido de carbono a partir da gaseificação da casca de mamona mantendo-se fixa a massa injetada em 7 gramas.

A Figura 51 ilustra o efeito negativo que o adensamento exerce sobre a formação de monóxido de carbono a partir da gaseificação da casca de mamona. Fixada a temperatura em 700_{℃, o processo de pelletização reduziu a concentração de CO no syngas; com a elevação da}

temperatura, esta redução torna-se maior. O efeito negativo da granulometria também foi observado por Zanatta (2011). Quando o autor gaseificou chips de madeira, em detrimento à lenha sólida, notou que o teor médio de monóxido de carbono aumentou. Outrossim, observa- se que a temperatura é um efeito mais significativo que o grau de adensamento na formação do gás investigado, posto que variações na temperatura interna do reator, fixado o GA, fazem variar o percentual de CO mais intensamente.

Figura 52 – Formação de monóxido de carbono a partir da gaseificação da casca de mamona mantendo-se fixa a temperatura no interior do reator em 800℃.

Na Figura 52, quando a temperatura é mantida em seu nível intermediário, observou- se a maior formação de CO a partir da gaseificação da casca da mamona para baixos graus de adensamento e altas quantidades de matéria-prima injetadas. Principalmente para graus de adensamento inferiores a 50% pellet, à medida que a massa de biomassa foi aumentada, a formação de monóxido do carbono foi intensificada, pois mais matéria-prima sofreu combustão. À medida que se aumenta o grau de adensamento, principalmente para massas inferiores a 7 gramas, diminui-se a quantidade de CO gerado.

As Figuras 53, 54 e 55 apresentam a influência dos parâmetros investigados para formação de CO a partir da gaseificação da torta de mamona. A observação da Figura 53 possibilita a conclusão de que temperatura e massa de biomassa injetada contribuem positivamente para a formação de CO, mantendo-se o grau de adensamento em seu nível

intermediário (50% pellet). Para temperaturas fixas abaixo de 900℃, à medida que se aumenta a massa da amostra, a parcela de CO no gás combustível produzido também aumenta, já que existe mais matéria a ser gaseificada. Do mesmo modo, ao fixar-se a massa injetada, a elevação da temperatura aumenta a quantidade de monóxido de carbono formado, pois a transferência de calor é intensificada. A partir da análise da Figura 49, conclui-se também que a temperatura é um efeito mais significativo que a massa injetada.

Figura 53 – Formação de monóxido de carbono a partir da gaseificação da torta de mamona mantendo-se fixo o grau de adensamento em 50% pellet.

Figura 54 – Formação de monóxido de carbono a

partir da gaseificação da torta de mamona mantendo-se fixa a massa de matéria-prima injetada em 7 g.

Figura 55 – Formação de monóxido de carbono a

partir da gaseificação da torta de mamona mantendo-se fixa a temperatura no interior do reator em 800℃.

Na Figura 54, o fator massa foi mantido em seu nível intermediário (7 g). Observou-se a maior formação de monóxido de carbono apenas com a elevação da temperatura. No caso da torta de mamona, o grau de adensamento não tem efeito significativo na formação de CO, portanto, fixada a temperatura, não houve variação no gás formado com a pelletização da biomassa. Da mesma forma, na Figura 55, mantida a temperatura em 800℃, apenas o aumento da massa injetada provocou elevação na quantidade de monóxido de carbono formado.