Há décadas a energia solar atrai pesquisadores de todo o planeta devido ao seu enorme potencial de aplicações como fonte de energia térmica. Com a crescente preocupação com o Meio Ambiente e a busca por fontes renováveis de energia, o interesse pelo aproveitamento da energia proveniente do Sol cresceu ainda mais. Apesar de desafios como a intermitência e a sazonalidade solares, e a dificuldade de transporte desta forma de energia, a busca por técnicas de armazenamento visa mitigar estes problemas. Uma alternativa termoquímica é a produção de combustíveis solares, ou seja, combustíveis obtidos por meio do uso da energia concentrada do Sol que possam ser estocados e transportados para onde e quando houver demanda de energia. Uma aplicação de destaque neste tema é a gaseificação de biomassa para a produção de gás de síntese (CO + H2). A gaseificação visa aumentar o potencial energético da biomassa sólida ou líquida ao realizar uma reação endotérmica que transfere a energia acumulada do Sol (por meio de concentradores) para as ligações químicas, com a recombinação dos átomos na forma de gás de síntese. Este gás, além do seu maior poder calorífico, é matéria-prima para muitos processos da indústria química. Desta forma, o objetivo desta reação é obter um combustível mais homogêneo e de fácil manuseio. A gaseificação é uma alternativa importante para o aproveitamento energético da biomassa, pois esta é normalmente bastante heterogênea. Sendo assim, o uso de gaseificadores viabiliza o uso de madeira, resíduos urbanos e agrícolas e outras matérias orgânicas como fontes de energia. Assim, este trabalho apresenta um estudo da utilização de concentradores solares para o processo de gaseificação de biomassa e a concepção de um reator químico solar para operação em escala laboratorial para a sequência dos estudos neste campo de pesquisa. Por meio de uma modelagem térmica, o trabalho destaca a viabilidade técnica da gaseificação solar de biomassa, comprovando um ganho energético e uma redução das emissões de gás carbônico em comparação com a queima direta da biomassa. Por fim, são apresentados os parâmetros de construção e operação de um gaseificador de pequena escala. / From decades, solar energy has instigated researchers worldwide due to its enormous potential. With raising concern for the environment and the search for renewable energy sources, the interest in using the Sun as a power supply grew even more. Despite challenges as the solar seasonality and intermittence, and difficulties transport its energy, innovative storage techniques aim to mitigate those issues. A thermochemical alternative is the production of solar fuels - fuels obtained from concentrated solar power (CSP) - which can be stocked and transported to the time and place there is demand. A forthcoming application in this field is biomass steam-gasification for syngas production (CO + H2). Gasification increases the thermal potential of liquid and solid biomass by means of an endothermic reaction that transfers solar energy (via radiation concentrators) to chemical bonds, re-combining the atoms as syngas (hydrogen and carbon monoxide). This gas mixture, besides its thermal potential, is a raw material for numerous processes in chemical industry. The purpose of this process is to obtain a fuel more homogenous and easy to manipulate. The gasification is an important alternative to biomass energy use, once it is generally heterogeneous. Thus, gasifiers enable the use of wood, algae, solid waste, agricultural byproducts, and other organic matter as power supplies. Therefore, this project presents the study of solar concentrators use in the steamgasification of biomass and the conception of a solar chemical reactor for laboratoryscale tests for the future steps of the research in this field. Models and bibliographic references points to the technical feasibility of solar steam-gasification of biomass, verifying a significant energy gain and carbon emission reduction comparing to direct burn of biomass. Ultimately, the dissertation presents the constructive and operational parameters of a small-scale gasifier.

A determinação de cada espécie que compõe uma mistura gasosa tem sido alvo de muitas pesquisas. Existem equipamentos para tal finalidade tais como, cromatografia gasosa, espectroscopia de infravermelho e sensores. A fim de viabilizar uma aplicação de baixo custo para a determinação da concentração de espécies em uma mistura gasosa, neste trabalho, é proposto um aparato para sensoriamento de H₂, CH₄ e CO encontrados em gases combustíveis. O sensoriamento é efetuado por quimioresistores de SnO₂ comercialmente disponíveis. O aparato consiste de um sistema de coleta da mistura gasosa e de sua diluição antes de seguir com a análise feita pelos sensores, obedecendo aos requisitos de segurança contra explosões. O aparato foi submetido a 125 diferentes misturas oriundas da combinação das concentrações de 0, 200, 800, 1500 e 2000 ppm de cada espécie gasosa utilizando o nitrogênio (99,999%) como gás de arraste. As amostragens foram avaliadas sob dois diferentes métodos de recuperação dos sensores: forçado e natural. Através dos resultados experimentais obtidos, foi observado que: a sensibilidade cruzada dos sensores de CO e de CH₄ é bastante elevada enquanto que o sensor de H₂ apresentou maior seletividade e, o método de recuperação natural apresentou melhores resultados em função da estabilidade térmica do sistema. Uma rede neural artificial foi desenvolvida e treinada com o objetivo de superar o problema das sensibilidades cruzadas. Os resultados obtidos pela rede neural são promissores e apresentaram erro máximo de 0,1 % para o hidrogênio, 23% para o metano e 29% para o monóxido de carbono para a obtenção da concentração absoluta de H₂, CH₄ e CO encontrados em misturas com composições conhecidas de antemão. / The achievement of the content of each component of a gas mixture from gasifiers has been a matter of several studies. There are specific techniques for this purpose, such as: gas chromatography, infrared spectroscopy and sensors. In order to allow a low cost application for obtaining the concentrations in a gas mixture, this study proposes a set up for sensing H₂, CH₄ and CO found in fuel gases produced by gasifiers. The sensing is performed by commercially available chemiresistors of SnO₂. The proposed set up collects the gas mixture and dilutes it before proceeding the sensing step, based on the safety requirements to avoid explosion. 125 different gas mixtures were prepared from the combination of 0, 200, 800, 1500 and 2000 ppm of H₂, CH₄ and CO using nitrogen (99.999%) as the carrier gas. The samples were evaluated under two different methods for sensor recovery: forced and natural. Based on the results, it was established that: the cross sensitivity of the CO and CH₄ sensors is too high while the H₂ sensor presents higher selectivity (almost 100%) and the natural recovery method showed improved results because of the better thermal stability of the system. An artificial neural network was developed and trained with the purpose of overcoming the problem of cross sensitivities. The results achieved by means of the neural network are promising and indicated a maximum error of 0.1% for hydrogen, 23% for methane and 29% for carbon monoxide when the absolute concentration of H₂, CH₄ and CO found in the gas mixtures are obtained from well known compositions.

Neste trabalho, cujo enfoque é inédito na literatura, apresentam-se as principais diretrizes para a implementação de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, bem como as possibilidades de geração de Redução Certificada de Emissão e sua valoração. Por meio de sistemas adequados, indicados em literatura, estimaram-se as quantidades de gás carbônico que poderiam ser obtidos, elegendo-se para este trabalho, o processo de gaseificação de resíduos de biomassa em algumas culturas agrícolas brasileiras. Em relação ao gás carbônico gerado no processo sugere-se, para avaliar a obtenção de créditos de carbono, que sua captura seja feita através da sua fixação na produção de um fertilizante, que teve seu valor estimado no mercado. Para comprovar essa possibilidade fizeram-se experimentos em escala laboratorial, retendo-se o CO2 em hidróxido de amônio. Análises termogravimétricas, espectroscopia no infravermelho, de difração de raios-X e CHN comprovaram a obtenção do bicarbonato de amônio. Para os valores numéricos foram consultadas nas bibliografias referentes, as culturas agrícolas brasileiras com índices de produção de resíduos conhecidos, estabelecendo-se então uma base de dados numéricos para a formação dos valores correspondentes. Os resultados deste trabalho permitem afirmar que existe uma grande potencialidade para o aproveitamento dos gases resultantes da gaseificação dos resíduos de biomassa, principalmente do gás carbônico na produção de um fertilizante e, com a possibilidade de implementação de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo no país. / In this work, whose approach is unknown in literature, the main lines of direction for the implementation of a Mechanism of Clean Development are presented, as well as the possibilities of generation of Certified Reduction of Emission and its valuation. By means of adjusted systems, indicated in literature, the approach amounts of carbonic gas had been raised that could be gotten, choosing itself for this work, the process of gasification of residues of biomass in some Brazilian agricultural cultures. In relation to the carbonic gas produced in the process it is suggested that to quantify the carbon credits, the capture is made through its setting in the production of a fertilizer that had its approach value searched in the market. To prove this possibility experiments in laboratorial scale had become, holding back the CO2 in the fertilizer ammonium bicarbonate. Termogravimetics analyses, spectra infra-red ray, x-rays diffratograms and CHN had been made and had confirmed that the product was the fertilizer ammonium bicarbonate. For the numerical values, it had been consulted in referring bibliographies, the Brazilian agricultural cultures with indices of production of known residues, establishing then a numerical database for the formation of the corresponding values. The results of this wok allow to affirm that a great potentiality for the exploitation of the resultant gases of the gasification of the residues of biomass, mainly of the carbonic gas in the production of a fertilizer exists and, with the possibility of implementation of a Mechanism of Clean Development in the country.

Pretende-se estudar um caminho alternativo para a obtenção de biocombustíveis sintéticos, para uso veicular, utilizando-se para tal a rota tecnológica conhecida como Biomass-to-Liquids (BTL) que consiste na utilização da síntese Fischer-Tropsch para a construção de cadeias de hidrocarbonetos a partir de unidades monoméricas obtidas de uma mistura gasosa majoritariamente formada por monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H), conhecida como syngas quando proveniente de fontes energéticas fósseis como o carvão mineral ou o gás natural ou também biosyngas quando proveniente de matéria-prima carbonada renovável, como é o caso da biomassa. O presente trabalho visa abordar o começo dessa cadeia produtiva ao introduzir um conceito para biomassa e os meios para obtenção do biosyngas através do processo conhecido como gaseificação; é feita uma menção à obtenção bem sucedida de biosyngas nas dependências do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo. Segue-se com a utilização desse insumo na síntese Fischer-Tropsch largamente utilizada ao longo do século XX em países específicos para abastecimento da frota veicular local onde seu princípio fundamental é introduzido, assim como os principais mecanismos de formação de cadeias de hidrocarbonetos de diferentes pesos moleculares permitindo assim a obtenção de gasolina e óleo diesel. Essa dissertação apresenta conceitos para a palavra combustível, da mesma forma que introduz os combustíveis fósseis, seus importantes derivados e suas propriedades gerais para que seja possível, adiante, utilizá-los como comparativo com os biocombustíveis sintéticos; é apresentada a evolução histórica dessa tecnologia e são também abordadas a primeira e segunda gerações de biocombustíveis, para se trazer dados que indiquem as vantagens do óleo diesel Fischer-Tropsch quando comparado com seu equivalente oriundo da petroquímica convencional e por fim demonstrar sua superior qualidade sócio-ambiental como biocombustível sintético para o futuro da matriz energética mundial. / What is supposed to be on board of this study consists in an alternative way focused on vehicular use synthetic fuels obtaining, using as main process the technological route known as Biomass-to-Liquids (BTL), which one consists on Fischer-Tropsch synthesis use for hydrocarbons chain building starting from monomer units obtained from a gas mixture made up mostly by carbon monoxide (CO) and hydrogen (H), known as syngas from fossil energy sources such as coal or natural gas or also biosyngas from carbonaceous renewable raw materials, such as biomass. This paper aims to address the beginning of the production chain in order to introduce a concept for biomass and the biosyngas obtaining means through the process known as gasification, a reference is made to a successful biosyngas obtaining the dependencies at the Institute for Technological Research (IPT) from Sao Paulo. Then there is the use of that input in the Fischer-Tropsch synthesis widely used throughout the twentieth century, in specific countries, to supply the local vehicle fleet where its basic principle is introduced, as well as the main hydrocarbons chain formation mechanisms thus different molecular weights providing gasoline and diesel oil. This essay presents concepts for the word fuel, the same way that makes it for fossil fuels, their major products and their properties in order to use them as a comparison standard for synthetic biofuels, it was also presented the historical development of this technology and first and second generation of biofuels, in order to bring evidence to suggest the benefits of the Fischer-Tropsch diesel fuel once compared to its conventional equivalent come from the petrochemical and finally to demonstrate it as a socio-environmentally superior quality synthetic biofuel for the future of global energy matrix.

Orientador: José Antonio Perrella Balestieri / Coorientador: José Alexandre Matelli / Banca: Maurício Araújo Zanardi / Banca: Pedro Teixeira Lacava / Resumo: A necessidade do desenvolvimento de tecnologias baseadas em fontes de energia renováveis é crescente em todo o mundo, de modo a diversificar a matriz energética dos países, bem como atender às rigorosas legislações ambientais e acordos internacionais para redução na emissão de poluentes. Estudos que permitam a implantação desta tecnologia no Brasil, levando-se em conta as características específicas dos biocombustíveis disponíveis, devem ser realizados com vistas à diversificação da matriz energética do país. Diversas tecnologias em fase de desenvolvimento sobre o uso de biomassa na geração de energia têm sido apresentadas na literatura técnica, das quais as plantas industriais de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC) surgem como uma importante inovação tecnológica. Nesta tecnologia se obtém um combustível gasoso, rico em gás hidrogênio, a partir de biomassa sólida, elevando com isso a eficiência global do processo em relação à sua queima direta numa caldeira convencional. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo termodinâmico e de equilíbrio químico, a partir de bagaço de cana, relativamente a uma configuração de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC), associado com análise de custos exergéticos e emissão de CO2, por meio do método da penalidade exergética. Por meio da análise de penalidades exergéticas é realizada a comparação entre a tecnologia IGCC e o ciclo a vapor tradicionalmente empregado no setor sucro-alcooleiro, verificando-se que a nova tecnologia apresenta vantagens técnicas e ambientais em relação à tecnologia tradicional / Abstract: The development of technology based in energy renewable sources is increasing worldwide in order to diversify the energy mix and satisfy the rigorous environmental legislation and international agreements to reduce pollutant emission. Considering the specific characteristics of biofuels available in Brazil, studies regarding such technologies should be carried out aiming the diversification of the energy mix. Several state-of-the-art technologies for power generation from biomass have been presented in the technical literature, and the industrial plants with integrated gasification combined cycle (IGCC) emerge as a major technological innovation. By obtaining a fuel gas rich in hydrogen from solid biomass, the IGCC presents a higher overall efficiency of the process than the direct burning of the solid fuel in a conventional boiler. The objective of this study is to develop a thermodynamic and chemical equilibrium model of an IGCC configuration for sugarcane bagasse, associated with an exergetic cost analysis and a CO2 emission analysis through, the method of exergy penalties. Through such analysis it is performed an exergetic penalty comparison between the IGCC technology and the steam cycle traditionally employed in the sugarcane sector. It is verified that the proposed technology presents technical and environmental advantages compared to traditional technology / Mestre

Gas injection, the fastest growing tertiary oil recovery technique, holds the promise of significant recoveries from those depleted oil reservoirs around the world which fall into a pressure range of (50-200) bar mainly. However, its application with the usual techniques is restricted by the need for various surface facilities such as enormous gas supply and storage. The only surface facility that downhole gasification of hydrocarbons (DHG) requires, on the other hand, is a portable electricity generator. DHG consists in producing inert gases, H2, CO, CO2 and CH4 through the steam reforming reaction of a part of the produced oil in a gasifier-reformer reactor positioned alongside the producer well in the reservoir. The gases, mainly H2 -the most effective displacing gas among produced gases- are injected into a gas cap above the oil formation, to increase oil recovery through a gas displacement drive mechanism. So far, DHG has only been tested under laboratory conditions using methane, pentane/reservoir gas and naphtha/reservoir gas as feedstock at conditions of reservoir pressure up to 130 bar. The studies varied reaction temperature, steam to carbon (S/C) ratio, catalyst types and catalyst loading in the gasifier-reformer reactor of a small pilot scale rig. These experimental studies demonstrated that pressure is one of the main factors influencing the effectiveness of the DHG process. From this starting point, the present investigation was directed at extending the pressure range up to 160 bar in the gasifier-reformer reactor using a naphtha fraction as feedstock in order to investigate whether the conversion and H2 concentration in produced dry gas can be maintained at acceptable levels under conditions of high pressure. To this end, experimental studies were carried out within the laboratory using the existing DHG rig on the small pilot scale, which was successfully commissioned and revamped for the purposes of this study. Initially, the investigation focused on exploring operating conditions, namely, steam to carbon (S/C) ratio, length of the gasifier-reformer reactor tube/ catalyst loading and the relative performance of two different catalysts. Subsequently, experiments on shutdown/start up cycles followed by variation of temperature were performed to simulate the effect of sudden electrical disruptions that usually occur in field operations. Experimental results using naphtha at pressure from 80 to 160 bar at 650 ºC, S/C= 6 achieved total feedstock conversion, no coke deposits and, most importantly, high H2 concentration in the produced dry gas (56-63 vol. % plus other gases). The best result was obtained with a crushed HiFUEL R110 catalyst (40-60 wt. % of NiO/CaO.Al2O3) and a reactor tube length of 72 cm, but the results with a C11-PR catalyst (40 wt. % of NiO/MgO.Al2O3) and a reactor tube length of 30 cm were similarly favourable. These results were supported by results of a numerical DHG model which indicated total feedstock conversion and values of H2 around 67 vol. % (using n-heptane as model surrogate). The results suggest that the DHG process is technically feasible at the pressure values studied, perhaps up to 200 bar where there are many hundreds of depleted, light oil reservoirs, especially in North America and other parts of the world below that pressure value.

Although the general principles of biomass gasification are broadly understood, at a larger scale of operation (e.g. > 200 kg/h) there is a lack of confidence in the translation of the basic scientific concepts into a financially viable operation that satisfies regulatory requirements. Looking in particular at the operation of a down-draft type of gasifier, a number of challenges were identified and studied in greater detail. Gasification experiments were performed on wood and straw pellets in a small scale, 21 mm i.d. quartz-tube reactor. These provided useful insight into what was occurring inside the gasifier, and the complexity and roles of the various reaction zones. In order to perform on-line gas analysis measurements in real time, a method was developed which enabled a quadrupole mass spectrometer (QMS) to be used. This was tested in a laboratory environment, and then used on a commercial pilot-plant gasifier (150 to 250 kg/h). This enabled the composition of the gas to be monitored while the plant was started up, and then operated at various levels of gas flow through the plant. In general the concentrations measured during a stable operation were as follows: CO = 16.0 vol.%, H2 = 11.9 vol.%, CO2 = 15.8 vol.%, N2 = 54.1 vol.%, CH4 = 1.9 vol.%, O2 = 0.3 vol.%. Measurements of O2 concentrations in the gas stream on start-up provide useful information on conditions when a flammable atmosphere could exist in the lines/vessels. To help with the development of suitable gas clean-up strategies, the presence of two key sulphur species, H2S and carbonyl sulphide (COS), was studied in more detail. Experimental measurements were taken on the laboratory reactor (e.g. H2S = 286 ppmv, COS = 28 ppmv for gasification of refuse-derived fuel (RDF) pellets), and the commercial pilot-scale gasifier (e.g. H2S = 332 ppmv, COS = 12 ppmv). This data was also compared with theoretical thermodynamic predictions. The steam gasification of char was also studied in a laboratory 9.5 mm i.d. reactor, and kinetic expressions were determined for RDF-derived char. It was shown that high concentrations of H2 (20 vol.%) and CO (15 vol.%) can be achieved, and the temperature at which reactions were initiated was > 700 ºC, and significant at 900 ºC. Interestingly, the RDF-derived char (at carbon conversion from 10 to 70 %) appears to be more reactive than other biochars reported in the literature. However, at high conversion (> 50 %), its apparent reactivity decreases with carbon conversion, behaving in a similar manner to coal chars.

Remotely located and sparsely populated areas often do not have access to an efficient grid connection for electricity supply. However, plenty of biomass is normally available in such areas. Instead of employing island solutions such as small diesel generators or large battery stacks for power provision, a flexibly operating microscale biomass power plant using locally available and renewable feedstock is not only an efficient way of providing those areas with competitive and reliable electricity, but also a step towards energy self sufficiency for a large share of areas worldwide, and towards mitigating the looming high costs of grid infrastructure upgrading and extension. A novel power plant design combining thermo chemical and biochemical biomass treatment was developed in this research. This system consists of a small scale gasifier and an anaerobic digester unit, both coupled to a gas storage system and a micro turbine as the generation unit. This design is suitable to continuously provide reliable electricity and accommodate fluctuating residential power demand, and it can be scaled to a level of around 100kWe, which is a fitting size for a group of residential customers, such as in a remote village. The project covers a review of available technology; the choice of suitable technology for such a plant and the design of the system; the set up of a detailed plant model in chemical engineering software; extensive simulation studies on the basis of load profiles to evaluate and optimise operation; and feedstock sourcing, efficiency and economic analyses. It will be shown that such a system is a feasible and economic solution for remote power supply, and that it can overcome many of the current obstacles of electrifying rural regions.

Orientador: Ivonete Ávila / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Fernando Eduardo Milioli / Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo de equilíbrio químico modificado para determinar a composição do syngas (gás de síntese), obtida a partir da gaseificação da biomassa em gaseificadores de leito fluidizado. Para este estudo, foi aplicado um processo de otimização para determinar os fatores de correção (que modificam as constantes de equilíbrio químico), a eficiência de conversão de carbono e a entalpia da reação. Os agentes de gaseificação considerados foram ar, vapor, ar-vapor e ar-vapor-oxigênio. No método de otimização foram utilizados os multiplicadores de Kuhn-Tucker para obter pequenos erros RMS. Foram selecionadas 76 composições experimentais de syngas. Entre estas composições, 60 foram utilizadas para obter correlações para o fator de correção, a eficiência de conversão do carbono e a entalpia da reação. Em seguida, um modelo de equilíbrio químico modificado foi elaborado selecionando estas correlações. O modelo de equilíbrio químico modificado foi validado mostrando uma boa precisão para a determinação da composição do syngas, obtendo-se erros RMS entre 0,94 e 4,84 / Abstract: This work aims to develop a modified chemical equilibrium model to accurately determine the syngas (synthesis gas) composition, as obtained from fluidized bed gasifiers. In order to do so, an optimization process was applied to determine the correction factors (which modify the chemical equilibrium constants), the carbon conversion efficiency and the enthalpy of the reaction. The gasification agents considered were air, steam, air-steam, and air-steam- oxygen. The optimization method were used the Kuhn-Tucker multipliers in order to obtain small RMS errors. A total of 76 experimental compositions of syngas were selected. Among these data, 60 were used to obtain correlations for the correction factor, the carbon conversion efficiency and the enthalpy of the reaction. Then, a modified chemical equilibrium model was developed by selecting these correlations. The modified chemical equilibrium model was validated showing very good accuracy for the determination of the syngas composition, the RMS error were found to be in the between 0.94 and 4.8 / Mestre

No presente trabalho são empregadas ferramentas de fluidodinâmica computacional (CFD) como base à criação de uma rede de reatores equivalente para o estudo de um reator de leito fluidizado borbulhante em escala piloto pertencente à CIENTEC-RS, empregado para a gaseificação de carvão das minas de Candiota-RS. Inicialmente, foram conduzidas simulações fluidodinâmicas em meio reacional gasoso (utilizando metano e ar) para análise do comportamento do escoamento no gaseificador. A partir de medições do equipamento real e dados de projeto do mesmo foi implementada no software CFX 13.0 a geometria do reator e foram realizados testes de convergência de malhas computacionais, de forma a escolher a mais apropriada para a realização das simulações em CFD. A avaliação de parâmetros como perfis de velocidade e concentrações ao longo do reator serviram para a escolha das malhas para a continuidade do estudo. Diferentes variações na geometria foram propostas, de modo a simplificá-la, reduzindo o custo computacional das simulações, porém mantendo a qualidade dos resultados. Foram, ainda, avaliados os padrões de escoamento típicos do reator, operando em fase gasosa e na presença de um leito fluidizado. De posse dos padrões de escoamentos obtidos foi proposta uma rede de reatores equivalentes – ERN (equivalent reactor network) a fim de modelar o reator da CIENTEC, empregando um modelo cinético detalhado para determinação das taxas de reação na fase gasosa. Para fins de avaliação da metodologia, conduziram-se simulações envolvendo a combustão de metano, analogamente ao estudo em CFD, e envolvendo o processo de gaseificação de carvão, com as características do obtido nas minas de Candiota. O objetivo do estudo foi avaliar os pontos cruciais no desenvolvimento de um modelo ERN e prever as características dos produtos obtidos para diferentes condições operacionais. Espera-se que este modelo seja aprimorado e usado para o melhoramento e otimização do processo, com o propósito de obter um gás de potencial energético e com características adequadas à utilização como insumo para processos carboquímicos. / In this dissertation, computational fluid dynamics (CFD) simulations were applied to develop equivalent reactor networks (ERN) for the study of a bubbling fluidized bed reactor from CIENTEC-RS, used for coal gasification. Initially, the computational geometry of the gasifier was created using the software CFX 13.0, based on field measurements and design data. Mesh convergence tests were carried out in order to choose the most appropriate for obtaining accurate solutions, using gas-phase reactions. Different variations in geometry were proposed in order to reduce the computational cost of the simulations, while maintaining the quality of the results. The simulations also evaluated the typical flow patterns of the reactor operating in the gaseous phase and in the presence of a fluidized bed. The flow patterns were used as a basis for proposing equivalent reactor networks for the CIENTEC reactor, using a detailed kinetic model to determine the reaction rates in the gas phase. For methodology evaluation purposes, simulations involving the combustion of methane were conducted, similar to the study in CFD, as well as the coal gasification process. The aim of the study was to evaluate the crucial points in the development of an ERN model and to predict the characteristics of the gaseous product streams obtained for different operating conditions. It is expected that this model can be used for the improvement and optimization of the gasification process, in order to obtain a gas with energetic potential and suitable for using it as a feedstock for carbochemical processes.