Esta seção irá apresentar a metodologia usada para determinar a quantidade de CO2 proveniente da gaseificação da biomassa, sua utilização para
a produção do bicarbonato de amônio e a quantidade de créditos de carbono decorrente dessa captura, num enfoque inédito na literatura.
5. 1. Captura de CO2 e a produção de fertilizante
Nas instalações do laboratório do CCCH, do IPEN – USP foi realizada um experimento objetivando a verificação da captura de CO2 com a formação de
bicarbonato de amônio que poderá ser utilizado como fertilizante.
O experimento foi realizado em um equipamento como mostrado na fotografia da FIG. 54.
FIGURA 54 – Funcionamento do sistema proposto para a captura de CO2
Legenda:
(A) - Recipiente com indicador para detecção da presença de amônia. (B) - Entrada de CO2 no sistema.
(C) – Recipiente borbulhador contendo hidróxido de amônio.
Fez-se um borbulhamento de CO2, diretamente de um cilindro em soluções
de hidróxido de amônio (NH4OH) concentrado e em solução 1:1 com água
destilada, em temperatura ambiente.
Esse procedimento provou a formação do bicarbonato de amônio, atendendo ao pretendido no trabalho.
(B)
(C) (A)
5. 2. Sistema gaseificação-sequestro de CO2 em escala laboratorial 5. 2. 1. Procedimento
1. A biomassa escolhida para ser usada no sistema de gaseificação laboratorial foi o bagaço de cana-de-açúcar.
2. A biomassa foi passada quatro vezes pelo triturador de resíduos orgânicos TRAPP TR 200, mostrado na fotografia da FIG. 55 a seguir:
FIGURA 55 – Triturador utilizado na moagem do bagaço de cana-de-açúcar. 3. Em seguida, a biomassa foi deixada numa estufa, por 24 horas para
que se retirasse o máximo da umidade presente.
4. A biomassa foi então passada por uma peneira Mesh 14, de forma a que adquirisse uma granulometria menor que a obtida após sair do triturador.
Na FIG. 56 são mostradas duas fotografias das granulometrias que foram obtidas, após passar a biomassa pelo triturador (A) e após haver passado pela peneira (B).
FIGURA 56 – Granulometrias obtidas da biomassa após passar pelo triturador (A) e após passar pela peneira Mesh 14 (B).
5. A seguir a biomassa foi pesada em uma balança analítica antes de ser colocada no sistema laboratorial.
6. Os procedimentos (1) a (5) foram repetidos nas quatro vezes em que se fez a gaseificação.
Na FIG 57 é mostrada uma fotografia do sistema utilizado para realizar a gaseificação da biomassa e a retenção do gás carbônico em hidróxido de amônio.
FIGURA 57 - Esquema da aparelhagem para gaseificação da biomassa com captura de CO2 e produção do fertilizante.
Legenda:
(A) – Gaseificador (B) – Termopares (C) – Fonte de calor
(D) – Adsorvedor de líquidos
(E) – Primeiro frasco lavador contendo hidróxido de amônio: água - 1 : 1 (F) – Segundo frasco lavador contendo hidróxido de amônio: água - 1 : 1
5. 3. Apuração das quantidades de resíduos agrícolas brasileiros
Para que se efetuem os cálculos das quantidades de resíduos possíveis de ser gerados durante o processo de gaseificação da biomassa acima citado, usaram-se os índices disponíveis na literatura (Souza, 2002 e Bernardi, 2009) que estão apresentados na TAB 23.
(B) (C) (D) (F) (E) (A)
TABELA 23 – Resíduos disponíveis de culturas de biomassa no país e sua relação produto/resíduo.
Cultura Tipo de resíduo Produto/Resíduo Relação
Amendoim Noz 1,08
Algodão Rama 2,45
Soja Palha 1,40
Feijão Palha 3,67
Mandioca Folhas 0,19
Coco da baia Casca 0,60
Castanha de caju Casca 0,73
Trigo Palha 1,42
Madeira Pedaços no campo 0,17
Milho Palha 1,42
Arroz Palha e Casca 1,49
Cana-de-açúcar Palhada e bagaço 0,28
Nas FIG. 58 a 62 apresentam-se as quantidades de resíduos agrícolas disponíveis na literatura, por estado de cada região do Brasil, empregando-se os índices presentes na TAB. 23 aplicados sobre os valores da produção agrícola do ano de 2007, de cada região do país.
(A)
(B)
FIGURA 58 - Produção das culturas disponíveis da REGIÃO NORTE (N), por estados e em toneladas.
Em (A) está indicada a produção total anual.
(A)
(B)
FIGURA 59 - Produção das culturas disponíveis da REGIÃO NORDESTE (NE), por estados e em toneladas.
Em (A) está indicada a produção total anual.
(A)
(B)
FIGURA 60 - Produção das culturas disponíveis da REGIÃO CENTRO OESTE (CO), por estados e em toneladas.
Em (A) está indicada a produção total anual.
(A)
(B)
FIGURA 61 - Produção das culturas disponíveis da REGIÃO SUDESTE (SE), por estados e em toneladas.
Em (A) está indicada a produção total anual.
(A)
(B)
FIGURA 62 - Produção das culturas disponíveis da REGIÃO SUL (S), por estados e em toneladas.
Em (A) está indicada a produção total anual.
Dessa forma, apresenta-se, na FIG. 63 a seguir, a quantidade total de resíduos de biomassa que poderia ser gerada a partir das culturas disponíveis.
FIGURA 63 - Produção total, em toneladas, de resíduos de biomassa das culturas disponíveis nas regiões brasileiras.
Pelo observado na FIG. 63, deduz-se que estarão disponíveis mais de 364 milhões de toneladas de resíduos de biomassa, podendo estes ser aproveitados ao que este trabalho se propõe: a gaseificação, o sequestro de CO2 e a produção
do fertilizante bicarbonato de amônio.
O escopo deste trabalho, ainda considerará o valor percentual de 25% (b)
de CO2, que, segundo Gao (2008) e Li (2008) é o percentual com que se obtém a
maior quantidade desse gás em um gaseificador com reforma. Esse valor é o ideal para um melhor aproveitamento na quantificação de créditos de carbono e na produção de bicarbonato de amônio. Na TAB. 24 apresentam-se os parâmetros obtidos por GAO com o uso de um gaseificador de biomassa com reforma a vapor.
TABELA 24 – Parâmetros obtidos com o uso do gaseificador de biomassa com reforma.
Temperatura da gaseificação e reforma 850 ºC Taxa de abastecimento de biomassa seca 0,44 kg/h
Taxa de abastecimento de vapor 0,67 kg/h Densidade do gás obtido 0,63 kg/m3
Quantidade de gás obtido (a) 2,51m
3/kg de
biomassa
Quantidade de CO2 no gás obtido 1,18 kg/kg de biomassa
Como é indicado na TAB 24, pode-se perceber que a quantidade de CO2
produzido para cada quilo de biomassa gaseificada é de1,18 kg valor esse que será aplicado sobre o valor total de biomassa disponível para gaseificação.
Considerações sobre o valor 1,18 kg obtido:
sabe-se que a quantidade total de gás obtido é de 2,51 m3(a);
sabe-se que desse total, apenas 25% (b) correspondem ao CO2,
levando-se a deduzir que há 0,63 m3 desse gás;
sabe-se que a densidade do CO2, em temperatura ambiente, é igual
a 1,87 kg/m3 (c);
infere-se, então, que a quantidade de CO2 no gás obtido é de 1,18