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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2016.tde-30062016-085815
Documento
Autor
Nome completo
Soraia Cristina Félix da Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Giudici, Reinaldo (Presidente)
Ett, Gerhard
Park, Song Won
Título em português
Gaseificação de vinhaça em água supercrítica.
Palavras-chave em português
Água supercrítica
Biomassa
CAPEX
Gaseificação
OPEX
Projeto
SCWG
Vinhaça
Resumo em português
A gaseificação utiliza o conteúdo intrínseco de carbonos e hidrogênios das matérias primas sólidas ou líquidas na geração de uma mistura de hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Tal mistura pode ser utilizada como matéria prima na síntese de novos produtos ou como combustível. A gaseificação pode ser utilizada no processamento de uma gama variada de produtos, independentemente de suas características ou estado físico. A utilização de biomassa como insumo da gaseificação vem sendo cada vez mais explorada e estudada, já que apresenta benefícios não somente na esfera ambiental, mas também em âmbitos econômicos e sociais. A vinhaça é um subproduto do processo de produção de álcool, que contém grandes concentrações de nutrientes e matéria orgânica em sua composição. A sua utilização hoje está limitada a fertirrigação e a aplicações isoladas em biodigestão e outros, que não são suficientes para o consumo da produção anual crescente do resíduo. Seu uso na gaseificação permitiria o aproveitamento do conteúdo orgânico da mesma e a produção de gases de alto valor agregado. Como a umidade do insumo interfere negativamente na eficiência da gaseificação clássica, a aplicação da mesma para matérias primas com alto teor de líquidos não é recomendada. Uma alternativa viável seria a utilização do meio gaseificante supercrítico, que resulta em rendimentos constantes, independentemente da umidade da corrente de entrada do reator. O presente trabalho consiste no projeto de um módulo de gaseificação de vinhaça em água supercrítica, a ser instalado como uma unidade anexa a usinas de açúcar e álcool. Ele compreende o projeto conceitual e análise de viabilidade deste módulo, incluindo estimativas de CAPEX (Capital Expenditure) e OPEX (Operation Expenditure) e uma análise de sensibilidade dos mesmos. O estudo apresenta ainda o estado da arte do conhecimento e da tecnologia de gaseificação com água supercrítica (SCWG), relacionando os gargalos a serem resolvidos, assim como os ganhos intrínsecos da definição conceitual do projeto.
Título em inglês
Vinasse gasification in supercritical water.
Palavras-chave em inglês
Biomass
CAPEX
Gasification
OPEX
Project
SCWG
Supercritical water
Vinasse
Resumo em inglês
The gasification process uses the carbon and hydrogen content in a given solid or liquid feedstock to produce a gaseous mixture of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). This mixture can be used as a precursor in the synthesis of new products or directly as a fuel. The gasification can be used in the processing of a wide range of materials, regardless of its characteristics or physical state. The use of vinasse as a gasification feedstock has been increasingly explored and studied, since its appeal lies not only on the environmental sphere, but as well on economic and social scope. Vinasse is a byproduct of the ethanol/ sugar producing process and contains large concentrations of nutrients and carbon organic matter in its protein-rich composition. The use of this fluid is limited today to fertirrigation and isolated applications, that are not enough for the consumption of its growing production. The possibility of gasifying the vinasse would allow a more profitable use of the fluid. In the classical gasification, the moisture content of the product being gasified impairs the yield of the reaction. So, for liquid feedstock its use is not recommended. One viable alternative for this case would be the use of the supercritical water as a reaction medium, which results in constant yields regardless of the moisture content of the raw material. This work consists on the design of module for vinasse gasification in supercritical water, to be installed as a unit, attached to an alcohol/ sugar plant. It comprises the conceptual design and feasibility study of the module, including CAPEX and OPEX estimates, plus a sensitivity analysis. The study also presents the state of the art of the knowledge associated to SCWG technology, relating bottlenecks to be solved, as well as the intrinsic gains from conceptual design definition.
 
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Data de Publicação
2016-06-30
 
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