Master of Engineering / Global warming and diminishing energy supplies are two major current concerns. Disposal of plastic wastes is also a major concern. The aim of this research is to address these three concerns by developing a solar powered process, using waste plastics as fuel to generate energy. Research into: i) solar concentrators for high temperature thermochemical processes, and ii) pyrolysis/gasification of waste plastics has been separately reported in the literature. In this study the aim was to bring these fields of research together to design a solar receiver-reactor suitable for the production of a synthesis gas, consisting of hydrogen, from waste plastics. To achieve this aim, studies of plastic decomposition behaviour using the thermal analysis method known as thermogravimetric analysis were conducted. Solar concentrators and their potential to be used for thermochemical processes were also studied. Firstly, the thermal decomposition behaviour of common plastics, namely low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polyethylene terephthalate (PET) and polyvinyl chloride (PET), were studied using thermogravimetry at heating rates of 5, 10, 20, 50 and 100 ºC/min. The kinetic parameters for the decomposition were determined from these experiments. Secondly, a simple solar receiver-reactor in which the plastic decomposition could be achieved was designed. The solar receiver-reactor designed was a quartz tube reactor which can be placed in the focus of a dish type parabolic concentrator capable of generating up to 3 kW in the focus of diameter 50 mm. The thermogravimetric analysis of plastic samples showed that LDPE, HDPE and PET have a single-step decomposition, whereas PVC has a two-step decomposition. The first step was related to the release of hydrogen chloride from the PVC and the second step was related to the release of hydrocarbon from the polymer backbone. If PVC is pretreated to release HCl it can be mixed with other plastics for a single step decomposition. It is likely that a single step plastic decomposition can be achieved in a directly irradiated solar receiver-reactor to generate useful gases consisting of hydrogen.

Syngas, a gaseous mixture of H2, CO and diluents such as N2, CO2, is a clean fuel generated via gasification of coal or biomass. Syngas produced via gasification typically has low calorific values due to very high dilution levels (~60% by volume). It has been recognized as an attractive energy source for stationary power generation applications. The present work focuses on experimental and numerical investigation of syngas-air counterflow diffusion flames with varying composition of syngas. Laser-based diagnostic techniques such as Particle Imaging Velocimetry, Rayleigh thermometry and Laser-induced fluorescence have been used to obtain non-intrusive measurements of local extinction strain rates, temperature, quantitative OH and NO concentrations, respectively, for three different compositions of syngas. Complementing the experiments, numerical simulations of the counterflow diffusion flame have been performed to assess the performance of five H2/CO chemical kinetic mechanisms from the literature. The first part of the work involved determination of local extinction strain rates for six H2 /CO mixtures, with H2:CO ratio varying from 1:4 to 1:1. The extinction strain rates were observed to increase from 600 sec-1 to 2400 sec-1 with increasing H2:CO ratio owing to higher diffusivity and reactivity of the H2 molecule. Numerical simulations showed few mechanisms predicting extinction conditions within 5% of the measurements for low H2:CO ratios, however, deviations of 25% were observed for higher H2 :CO ratios. Sensitivity analyses revealed that the chain branching reactions, H+O2 <=>O+OH, O+H2 <=>H+OH and the third body reaction H+O2 +M<=>HO2 +M are the key reactions affecting extinction limits for higher H2:CO mixtures. The second phase of work involved quantitative measurement of OH species concentration in the syngas-air diffusion flames at strain rates varying from 35 sec-1 to 1180 sec-1. Non-intrusive temperature measurements using Rayleigh thermometry were made in order to provide the temperature profile necessary for full quantification of the species concentrations. The [OH] is observed to show a non-monotonous trend with increasing strain rates which is attributed to the competition between the effect of increased concentrations of H2 and O2 in the reaction zone and declining flame temperatures on the overall reaction rate. Although the kinetic mechanisms successfully captured this trend, significant deviations were observed in predictions and measurements in flames with H2:CO ratios of 1:1 and 4:1, at strain rates greater than 800 sec-1 . The key reactions affecting [OH] under these conditions were found to be the same reactions identified earlier during extinction studies, thus implying a need for the refinement of their reaction-rate parameters. Significant disagreements were observed in the predictions made using the chemical kinetic mechanisms from the literature in flames with high H2 content and high strain rate. The final phase of work focused on measurement of nitric oxide (NO) species concentrations followed by a comparison with predictions using various mechanisms. NO levels as high as ~ 48 ppm were observed for flames with moderate to high H2 content and low strain rate. Quantitative reaction pathway diagrams (QRPDs) showed thermal-NO, NNH and prompt-NO pathways to be the major contributors to NO formation at low strain rates, while the NNH pathway was the dominant route for NO formation at high strain rates. The absence of an elaborate CH chemistry in some of the mechanisms has been identified as the reason for underprediction of [NO] in the low strain rate flames. Overall, the quantitative measurements reported in this work serve as a valuable reference for validation of H2/CO chemical kinetic mechanisms, and the detailed numerical studies while providing an insight to the H2:CO kinetics and reaction pathways, have identified key reactions that need further refinement.

La gazéification étagée est une technologie innovante pour la production d’énergie renouvelable de petite et moyenne puissances, pour laquelle l'élargissement de la gamme de biomasses utilisables constitue un enjeu majeur de développement. Cette thèse porte spécifiquement sur la pyrolyse oxydante en lit fixe, première étape clé du procédé, qui conditionne fortement la performance et la fiabilité de cette technologie. Trois types de biomasses – pin, miscanthus, et paille – conditionnées sous forme de granulés ont été étudiés. Une étude expérimentale a été réalisée sur un réacteur pilote à lit fixe de 20 cm de diamètre et 1.6 m de hauteur permettant de reproduire des conditions opératoires proches de celles rencontrées durant l'étape de pyrolyse dans les gazéifieurs industriels. Le fonctionnement du procédé pour les trois biomasses a été caractérisé par la mesure du ratio air/biomasse, des températures, des rendements en charbon, gaz permanents et condensables et de leurs compositions. Une attention particulière a été portée à la zone d'oxydation qui se propage verticalement vers le haut dans le lit de biomasse. Une méthodologie a été développée pour mesurer la vitesse de propagation, l'épaisseur et le tassement de cette zone et étudier l'impact de la nature de la biomasse. Dans un lit de granulés de bois, la vitesse et l'épaisseur de la zone d'oxydation est 25 % plus faible que dans un lit de granulés de paille ou miscanthus. L'effet catalytique des matières minérales sur les réactions de pyrolyse primaire et secondaire et son impact sur le fonctionnement du procédé, ont également été mis en évidence. / Staged gasification is an innovative technology for small and medium renewable energy production. The expansion of the range of usable biomass remains a major obstacle to development. This thesis focuses specifically on the oxidative pyrolysis in a fixed bed, the first step of the process that strongly influences the performance and reliability of this technology. Three types of biomass- pine, miscanthus and wheat straw - in form of pellets were studied. An experimental study was carried out in a pilot fixed bed reactor of 20 cm diameter and 1.6 m height allowing the reproduction of similar conditions to those existing in the pyrolysis step of an industrial gasifier. The process operation for the three biomasses was characterized by measuring the air/biomass ratio, bed temperature, yields and compositions of char, permanent gases and condensates. A particular attention was paid on the oxidation zone which propagates upward towards the raw biomass. A method was developed to measure the propagation velocity, thickness and the compaction of the oxidation zone and to study the impact of the biomass nature. Velocity and thickness of this zone were 25 % lower in a fixed bed of wood pellets than in beds of wheat straw or miscanthus. Catalytic effect of the mineral matters on primary and secondary pyrolysis reactions and their impact on the process operation have been highlighted.

A indústria calçadista gera uma significativa quantidade de resíduos, sendo uma alternativa para destino destes o tratamento térmico, que reduz o volume e estabiliza componentes perigosos. Por conseguinte, isto vai ao encontro dos novos desafios na busca de fontes de energias alternativas pelo fato da combustão destes resíduos ser bastante convidativa em função do seu alto poder calorífico. Este estudo está focado na análise de uma planta piloto para o processamento de resíduos sólidos da indústria calçadista (biomassa) e posterior aproveitamento térmico na geração de energia elétrica. A planta é constituída basicamente de um sistema de gaseificação e combustão combinadas e um sistema de controle de poluição do ar. O detalhamento do comportamento do gaseificador é fundamental para a maximização da eficiência do processo, sendo assim, abordado neste estudo. Para análise do gaseificador, foi desenvolvida a sua modelagem matemática. Entretanto, sabe-se da indisponibilidade, muitas vezes, do maior ou menor detalhamento de dados experimentais (geometria do sistema, identificação de espécies intermediárias, etc.) para a simulação numérica satisfatória do processo. Neste sentido, são apresentados neste trabalho, dois modelos matemáticos: um modelo rigoroso e um modelo simplificado, com diferentes abordagens e detalhamento de dados a serem informados. O modelo rigoroso considera a cinética química e os fenômenos de transferência envolvidos; já o modelo simplificado, limita-se a um modelo de equilíbrio químico e termodinâmico do sistema. Os modelos foram implementados no simulador de processos genéricos baseado em equações, EMSO. Depois de validados com dados de literatura, os modelos foram aplicados para simulações de condições reais de operação da planta e análise de sensibilidade frente a parâmetros de operação. Ambos modelos conseguiram representar razoavelmente bem o sistema experimental, dentro das limitações de cada abordagem, o que foi possível identificar condições teóricos ideais para operação a fim de se conseguir a máxima eficiência da planta. / The footwear industries generate an expressive amount of solid wastes. So that the thermal treatment technologies are an alternative destination to these wastes, once their filled volume are reduced and dangerous components are stabilized. Consequently, it can be related to new challenge on alternative energy resources due to combustion of these wastes is attractive in reason of their high calorific value. This study is focalized in the analysis of a pilot plant to process solid wastes (biomass) of footwear industries and using of its thermal capacity to generate electrical energy. The pilot unit is basically formed of one combined gasifier-combustor and one air pollution control system. The analysis of gasifier operation is fundamental to improve the process performance, so that evaluated here. To this task, the mathematical modeling of gasification system was developed. However it is well-known that practical data (geometric measures, identification of intermediary compounds, etc.) are oftentimes available on high or low detailed levels to satisfactory process simulation. In this sense, two mathematical models are presented: one rigorous model and one simplified model based on the level of details and input data. The rigorous model takes into account the chemical kinetics and the involved transfer phenomena; on the other hand the simplified model is limited to thermochemical equilibrium of the system. The models were implemented in an equation-based simulator of generic processes, EMSO. After validation with data from literature, the models were applied for simulation of actual operating conditions of pilot plant and sensitivity analyses regarding to operating parameters. Both models compare reasonably well with experimental system, inside of limitations of each approach. This makes possible to predict the ideal operating conditions in order to reach the maximum efficiency of the pilot plant.

This study aims to evaluate thermoelectric energy potential in Alagoas’s and Brazil’s sugaralcohol sector by using biomass gasification technology integrated with natural gas, taking into account the current energy scenario and its tendency. The indiscriminate use of fossil energy caused serious effects in the environment; the global warming is one of consequences. Otherwise, it is a matter of fact that the energy demand will still be growing in the next years and that economic factors will continue to be decisive in the choice of energy resources. The types of energy resource which can support the energetic demand in a more efficient, economic, sustainable way, surely, will be options applied more often. The use of sugar-cane biomass energy is an option to electric energy generation, which is already employed in sugar-alcohol sector, nonetheless, it still has a large potential to be explored. The technologies employed in this sector are able to generate 26 kWh/tc (kilo watt-hour per sugar-cane crushed) on average, however, these technologies are considered inefficient when compared to sugar-cane biomass gasification technology, which are able to generate more than 300 kWh/tc. Nevertheless this technology is not commercial available. In this study, it will be explained the electric energy generation principles of biomass gasification and verified that the use of this technology together with natural gas can provide technical and economic advantages, which can accelerate the viability of the commercial use of this technology. / Este trabalho tem como objetivo quantificar o potencial de geração de energia termelétrica no setor sucroenergético alagoano e brasileiro através da tecnologia de gaseificação da biomassa integrada ao gás natural, levando em consideração o cenário energético atual e suas tendências. O uso indiscriminado da energia de origem fóssil trouxe consigo severos efeitos ao meio ambiente, tendo como uma das conseqüências o aquecimento global. Por outro lado, é fato que a demanda energética continuará a crescer nos próximos anos e que fatores econômicos continuarão a ser decisivos na escolha das fontes de energia. Nesse sentido, alternativas energéticas que possam atender a demanda de energia de forma mais eficiente, econômica e sustentável, certamente, serão opções aplicadas com maior intensidade. O aproveitamento da energia da biomassa da cana-de-açúcar é uma alternativa para geração de energia elétrica já empregada no setor sucroalcooleiro, entretanto, ainda possui um vasto potencial a ser explorado. As tecnologias empregadas nesse setor são capazes de gerar em média 26 kWh por tonelada de cana (tc), sendo estas ineficientes quando comparadas a tecnologia de gaseificação da biomassa da cana-de-açúcar que pode produzir 300 kWh/tc. Entretanto, esta tecnologia ainda não é comercialmente utilizada. No presente trabalho serão abordados os princípios de geração de energia elétrica através da gaseificação da biomassa e verificado que o uso desta tecnologia integrada ao gás natural implica em vantagens técnicas e econômicas que podem acelerar a viabilidade do uso comercial desta tecnologia.

A gaseificação é um processo de conversão termoquímica que compreende a oxidação parcial de um combustível para convertê-lo em uma mistura gasosa (“syngas”). Geralmente a modelagem desses processos utiliza uma descrição cinética detalhada ou os aproximam ao equilíbrio químico. Ambas as abordagens têm vantagens e desvantagens, bem como limitações. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma nova modelagem fenomenológica de processos de gaseificação através de um modelo “híbrido” aqui chamado de modelo híbrido adaptativo por zonas (HAZ). Este modelo assumiu que o gaseificador é representado por zonas de dois tipos: uma dominada pela cinética química, representada por um modelo cinético, e outra onde a cinética química é rápida e as espécies químicas estão em equilíbrio químico, representada por um modelo de equilíbrio. Um critério de transição entre as zonas foi proposto através de um número de Damköhler (Da) que relaciona tempos de residência e de reação química. Desta forma, o modelo adapta-se conforme os processos dominantes em cada zona. Em um primeiro momento, um modelo de equilíbrio multifásico (EM) foi desenvolvido e aplicado para um estudo da cogaseificação de carvão mineral e biomassas disponíveis no Brasil. A seguir, o modelo HAZ foi construído através da técnica de rede equivalente de reatores químicos (ERN) a partir do modelo EM e de um modelo cinético, também desenvolvido neste trabalho. Uma metodologia de aplicação do modelo HAZ foi proposta, aplicada e validada para duas configurações de gaseificadores: dois casos de gaseificadores de biomassa em leito fluidizado borbulhante e um caso de gaseificador de carvão mineral em leito de arraste. Para os dois primeiros casos foi estimada que a transição ocorra para Da ≥ 10+5 e para o último caso; chegou-se a Da ≥ 10+3. A aplicação do modelo HAZ se mostrou satisfatória sendo que foi possível a redução do tempo computacional em pelo menos 40% com relação a uma abordagem puramente cinética. Cabe ressaltar ainda que o modelo HAZ possibilitou um maior entendimento físico e químico ao identificar os processos dominantes locais. / Gasification is a thermochemical conversion process consisting of partial oxidation of a fuel to convert it to a gas mixture (“syngas”). Generally, the gasification process modeling uses a kinetic detailed description, or approach it to a chemical equilibrium state. Both approaches have advantages and disadvantages, as well as limitations. The objective of this work was to develop a new phenomenological modeling of gasification processes through a “hybrid” model here called hybrid adaptive zone model (HAZ). This proposed modeling assumed the gasifier is represented by two types of zones: one dominated by chemical kinetics, represented by a kinetic model, and another where chemical kinetics is fast so chemical species are assumed in chemical equilibrium states, represented by an equilibrium model. A transition criterion between zones was defined by a Damköhler number (Da) which relates residence time and chemical reaction time. Therefore, the HAZ model can adapted according to the dominant processes in each zone. Firstly, a multi-phase equilibrium model (ME) was developed and applied to study the coal-biomass co-gasification of Brazilian sources. Hereafter, the HAZ model was built using the technique of equivalent reactor network (ERN) with the ME model and a kinetic model developed in this work. A methodology of use of the HAZ model was proposed, applied and validated for two configurations of gasifiers: two cases of biomass bubbling fluidized-bed gasifiers and one case of coal entrained-flow gasifier. In the first two cases the transition was estimated to occur on Da ≥ 10+5 and in the last case; we estimated on Da ≥ 10+3. The application of the HAZ model proved to be satisfactory since it could reduce the computation time by at least 40% compared to a pure kinetic approach. It should already be emphasized that the HAZ model allowed a better physical and chemical understanding of gasification by identifying the dominant local processes.

La gazéification permet de convertir la biomasse en gaz de synthèse composé principalement d’H2, de CO et de CO2. Ce gaz peut être utilisé comme combustible dans des moteurs ou pour produire du gaz naturel de synthèse. En plus du syngaz, la gazéification génère des espèces aromatiques lourdes qualifiées de goudrons, comme le toluène, le naphtalène et le phénanthrène. Ces espèces posent divers problèmes pratiques. Elles nuisent aux catalyseurs de SNG (surtout le toluène car plus abondant). Pour un emploi en moteur, les problèmes viennent des goudrons lourds qui sont condensables. L’épuration du syngaz est donc nécessaire pour permettre son utilisation. La perméation de gaz dans une membrane polymère dense est une technologie employée pour diverses séparations. En particulier, les membranes en silicone (PDMS) sont plus perméables aux vapeurs organiques qu’aux gaz. Cette propriété est déjà utilisée à grande échelle pour retirer des vapeurs légères de flux d’air à température ambiante. La séparation envisagée dans cette thèse reprend cette idée mais avec des vapeurs inhabituellement lourdes et une température de 90°C, ce qui est élevé. La perméation repose sur des lois de sorption et de diffusion. Les paramètres de sorption ont été mesurés, ceux de diffusion ont été tirés de la littérature afin de permettre des simulations. Ces dernières révèlent que l’emploi d’une membrane en PDMS est une technologie prometteuse pour l’épuration du syngaz en vue d’un emploi en moteur. En revanche, cette technologie semble incapable de séparer efficacement le toluène des gaz permanents (par manque de sélectivité), ce qui la rend inapte à épurer le syngaz en vue d’une application de type SNG. / Gasification allows to convert biomass into a synthesis gas containing mainly H2, CO and CO2. This gas can be used as a fuel in engines or to produce synthesis natural gas (SNG). In practice, heavy aromatic species named tars (such as toluene, naphthalene, phenanthrene) are generated along with syngas. These species generate various practical problems. They damage the SNG catalysts (especially toluene since it’s the most abundant). If syngas is used in a combustion engine, the problems are linked to the heaviest tars that can condense. Therefore, syngas upgrading is a key step to allow a good use. Gas permeation across a dense polymer membrane is a technology that is used for several separations. In particular, silicone membranes (PDMS) are more permeable to organic vapors than to permanent gases. This property is ever used at high scale to remove light vapors from fluxes of air or of nitrogen at ambient temperature. The separation that is considered in this study uses this idea but the vapors are heavy and the temperature is 90°C; that is, quite a high level of temperature. The permeation of species through a membrane is ruled by sorption and diffusion laws. The sorption parameters have been measured and the diffusion parameters have been obtained from literature in order to allow simulations. These simulations, show that the use of a PDMS membrane seems to be a promising technology to upgrade syngas for a use in an engine. On the other hand, this technology seems unable to efficiently separate toluene from permanent gases (because of a too low selectivity); that is, this technology is not able to upgrade syngas for use in SNG production.

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Orientador: Prof. Dr. Antonio Garrido Gallego / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / Embora classificada como biomassa, no Brasil, os resíduos sólidos urbanos apresentam-se como um desafio tanto na utilização como fonte energética como também em sua destinação. Desde a promulgação da Lei 12.305 de 02 de agosto de 2010, poucas mudanças foram realizadas principalmente em relação à disposição dos resíduos. Desse montante, 42% dos resíduos gerados não são destinados em aterros sanitários e sim em lixões ou vazadouros, colocando em risco a saúde da população local quanto o meio ambiente. Tecnologias de conversão dos resíduos como fonte energética já existem em vários países do mundo inclusive para minimizar a problemática de armazenamento, e apesar da matriz energética brasileira ser em grande parte renovável, o processo termoquímico de conversão dos resíduos ainda não está implantado para fins comerciais. Neste trabalho pretendeu-se analisar a influência da umidade e da composição gravimétrica dos resíduos sólidos urbanos em específico da cidade de Santo André, em uma planta de gaseificação. Para isso foram efetuadas simulações modificando-se a umidade dos resíduos e sua composição para verificação do rendimento e eficiência da planta. O estudo foi realizado utilizando-se o ciclo Rankine e posteriormente escolhido o Rankine Orgânico para as demais simulações. Como estes resíduos não são em sua maioria homogêneos, poderão ocorrer variações do ciclo ao longo do ano aumentando ou diminuindo sua eficiência global principalmente devido a variação da umidade e do poder calorífico inferior. Foi escolhido o ciclo Rankine Orgânico por apresentar como característica principal a minimização de utilização de água. Com esse estudo pode-se verificar também a eficiência de minimização de gases de efeito estufa em especial a emissão de metano na atmosfera. Dessa forma pode-se concluir que a gaseificação em conjunto com o ciclo Rankine Orgânico se apresenta como tecnologia apropriada para mitigação de vários problemas que envolvem a destinação do RSU e utilização desses recursos. Pode-se observar também que a medida que a umidade e a quantidade de compostos orgânicos diminuem, maior é a eficiência energética da planta. / Although municipal solid waste is classified as biomass in Brazil, it presents a challenge in utilization as energetic source as well as its destination. Since the enactment of law 12,305 of August 02nd , 2010, few changes were made mainly related to waste disposal. Of this amount, 42% of the waste generated are not disposed in controlled landfills but in dumps, posing a risk to population¿s health and the environment. Waste conversion technologies as an energetic source is already exists overseas in order to minimize major issues concerning its disposal; Brazilian energy matrix is in most part renewable, although thermochemical conversion is not available for commercial purposes. The aim of this work is analyze the influence of moisture content and gravimetric composition of MSW in the city of Santo Andre in a gasification plant. Simulation of generation plant was carried out modifying the moisture content of residues and its composition to verify the yield and efficiency of the plant. This study was carried out using Rankine cycle and then Organic Rankine cycle for the remaining simulations. As these residues are not mostly homogeneous, variations of the cycle may occur throughout the year increasing or decreasing their overall efficiency concerning with humidity and low heating value variation. Organic Rankine cycle was chosen due to the main characteristic of this cycle is the minimization of water use. The efficiency related to greenhouse gases emission was also verified concerning methane emission. Thus, gasification and Organic Rankine cycle may present as an appropriate technology despite municipal solid waste destination be still a question. The maximization of the efficiency of the plant is achieved when the humidity and organic compounds decrease.

Orientador: Prof. Dr. Antonio Garrido Gallego / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / A gaseificação é o processo de conversão termoquímica de um combustível sólido em um gasoso, produzindo o chamado gás de síntese a partir da sua combustão incompleta. O caráter energético do gás de síntese provém das parcelas metano (CH4), monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) presentes, permitindo assim a utilização de resíduos sólidos para produção de um gás combustível, possibilitando sua melhor valoração em energia (waste-to-energy) com a sua utilização em ciclos de potência mais eficientes a partir de ciclos combinados e ganhos ambientais com esta conversão. Também há sua valoração para síntese de outros produtos químicos (waste-to-products) com maior valor agregado. Este trabalho tem como objetivo o estudo do processo de gaseificação, culminando na criação de modelos termodinâmicos para a descrição e predição deste fenômeno. Para isso foi realizada uma revisão bibliográfica, na qual foi feito um levantamento dos principais mecanismos descritivos do processo, principais aspectos relevantes de influência, parâmetros de análise e configurações dos principais gaseificadores utilizados atualmente. Também foram avaliados os modelos utilizados na literatura para descrição do processo, que dentre os quais escolheu-se metodologias baseadas na condição de equilíbrio químico para este trabalho. Estas metodologias utilizaram o chamado modelo estequiométrico e não-estequiométrico que se baseiam na condição supracitada. Foram identificadas deficiências quanto a previsão do gás de síntese resultante dos modelos propostos quando comparadas a dados experimentais levantados na literatura. Estas derivam principalmente da não representação de alguns fatores cinéticos, principalmente no tocante ao fenômeno de decomposição térmica no processo de gaseificação. Para contornar estas limitações, a introdução de correlações externas se mostra uma ferramenta comumente utilizada na bibliografia. Assim, foi analisada a inclusão de correlações para a previsão das parcelas de CO2, H2 e CH4, e uma função para a previsão de carbono não convertido (coque). Esta última se mostrou fundamental para uma melhor acurácia da previsão do poder calorífico do gás de síntese pelos modelos propostos. / Gasification is a thermochemical conversion process of a solid combustible into gaseous phase, producing a so-called syngas from an incomplete combustion. The energetic value of syngas is due to fractions of methane (CH4), carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), which enable the utilization of solid residues to produce a combustible gas (waste-to-energy). Gasification provides a better energetic valuation with its utilization on more efficient power cycles through combined cycles and environmental gains due to the conversion process. In addition, it is possible to usage utilize syngas to produce other chemical compounds (waste-to-products) with a higher commercial value. This thesis main objective is to study the gasification process, where it is proposed mathematical models to describe and predicts this phenomenon. It is conducted a bibliographical review, of which includes the descriptive mechanism and main analysis influential parameters related to this process, where commonly utilized configurations gasifier is also explored. It was also analyzed the main models observed on the literature to describe the gasification process, of which was selected methodologies based on the chemical equilibrium for this work. These methodologies utilized the stoichiometric and non-stoichiometric models that were based on the previously mentioned condition. Deficiencies related to predicted values of the composition fractions of the syngas are observed when compared to experimental data from the literature. These derive mainly from the non-representation of kinetic factors, primarily due to the pyrolysis stage of the gasification process. The usage of external correlations are useful tools to smooth these deficiencies. Therefore, an analysis of the inclusion of correlations to predict gaseous fractions of CO2, H2 and CH4 of the syngas and the fraction of non-converted carbon (char) was made. The latter proposal has shown essential to a better accuracy of the modelled calorific value of syngas.