Modelagem de uma Planta Piloto de Gaseificação de Combustível Derivado de Resíduos (CDR) em um Sistema Integrado a Motor Ciclo Otto, Utilizando o Software Aspen Plus™.

Abstract

A recuperação de energia dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) tem sido amplamente desenvolvida no mundo, porém, cada vez a proteção ambiental se torna mais importante e o controle das emissões de incineração dos RSU também se torna mais significativo. Para proporcionar uma solução energética mais eficiente e amigável ambientalmente, o estudo da tecnologia de gaseificação dos RSU, processo atrativo por diminuir a possibilidade de formação de substancias como dioxinas e furanos tem ganhado importância. Neste trabalho apresenta-se a modelagem de uma planta piloto de gaseificação em leito fixo concorrente do Combustível Derivado de Resíduo (CDR), utilizando ar como agente de gaseificação, num sistema integrado a motor de combustão interna ciclo Otto. O CDR é obtido através da triagem, secagem, moagem e compactação dos RSU. O modelo foi desenvolvido no software Aspen Plus™, visando prever as condições de operação ideais para atingir a máxima eficiência. O pacote termodinâmico NRTL e a equação de estado de Hayden−O’Connell, foram utilizados na simulação. O modelo é baseado na minimização da energia livre de Gibbs em equilíbrio para fornecer resultados relativos à produção do gás de gaseificação (syngas). Os resultados indicaram que a Relação de Equivalência (RE) exerce influência direta na temperatura do gaseificador e a composição do gás produzido. Os efeitos desta variável sobre o poder calorífico (PCI) e a eficiência a frio do gás de gaseificação (CGE) foram discutidos. Para os valores de RE entre 0,25-0,3; e de temperaturas entre 680 e 700°C, foi atingida a máxima eficiência CGE, compreendida entre 57-60%. Dessa maneira, obteve-se um gás de gaseificação com um PCI de 5,8 MJ/Nm³, o qual se encontra na faixa dos valores médios esperados, quando o fluído de gaseificação é ar. O gás de gaseificação obtido foi queimado num motor de combustão interna, atingindo uma potência elétrica de 50 kWe. Uma análise econômica da implementação da Planta Piloto também foi realizada, mostrando que o projeto é viável a partir de uma potência de 150kWe, com um investimento inicial de aproximadamente R$ 1,1 milhões de reais.