Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:23:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346601.pdf: 10633052 bytes, checksum: 997fab39dc39dcd757487ec50fe00c49 (MD5) Previous issue date: 2017 / A conversão termoquímica de biomassa, ao mesmo tempo em que representa uma forma de geração alternativa de energia, pode servir como uma solução viável para eliminar a necessidade da disposição final de rejeitos. O objetivo deste estudo foi avaliar as características físico-químicas de quatro resíduos agroindustriais (bagaço de maçã, borra de café, cevada e serragem) e suas respectivas capacidades de gaseificação com vapor de água visando a produção do gás de síntese (H2O e CO). As biomassas brutas foram pirolisadas em um reator de quartzo com 400 mL/min de N2, a uma taxa de aproximadamente 200 °C/min e tempo de residência de 5 minutos em 900 °C. Tanto as biomassas brutas quanto os chars formados na pirólise foram caracterizados por análises físico-químicas. A cinética da gaseificação com vapor de água dos chars foi avaliada em uma balança termogravimétrica em condições isotérmicas e sob pressão atmosférica, e a identificação dos produtos foi feita em um cromatógrafo gasoso. Na comparação entre as biomassas, a cevada teve o pior desempenho e foi descartada para estudos adicionais. Na faixa de temperatura estudada, a ordem de reatividade encontrada foi borra de café > bagaço de maçã > serragem. Entre os modelos cinéticos testados, o modelo semiempírico, baseado no modelo de poros randômicos, foi o único ajustado com sucesso em toda faixa de grau de conversão para as três biomassas. As energias de ativação obtidas variaram entre 168,4 e 183,8 kJ/mol e os fatores pré-exponencial entre 1,93·107 e 4,73·107 min-1. Pelo gráfico de Arrhenius foi possível observar a troca de regime controlador da reação, em temperaturas específicas para cada char. A ordem da reação em relação à pressão parcial de vapor de água não sofreu grandes variações para diferentes amostras ou para a troca do regime cinético, apresentando um valor médio de 0,75. Na produção de gás de síntese foram observados picos de formação de H2 e CO em altas conversões. No regime cinético, o perfil de formação do CO2 acompanhou o mesmo comportamento da reatividade, enquanto que no regime difusional a formação deste gás se distanciou progressivamente do perfil da reatividade com o aumento da temperatura.<br> / Abstract : The thermochemical conversion of biomass is a form of alternative energy generation, and at the same time it can serve as a viable solution to eliminate the need for disposal of waste. The aim of this study was to evaluate the physico-chemical characteristics of four agroindustrial residues (apple pomace, spent coffee grounds, barley and sawdust) and their steam gasification capability aiming the production of synthesis gas (H2O e CO). The raw biomass were pyrolyzed in a quartz reactor of 400 ml/min N2 at a rate of 200 °C/min and a 5 minute residence time at 900 °C. Both raw biomasses and the chars formed in pyrolysis were characterized by their physico-chemical characteristics. The kinetics of steam gasification of char was assessed in a thermogravimetric balance in isothermal conditions and atmospheric pressure, and the identification of the products was performed on a gas chromatograph. Among the studied biomasses, barley presented the worst performance and was ruled out for further study. In the studied temperature range, the order of reactivity found was spent coffee ground > apple pomace > sawdust. Among the kinetic models tested, the semi-empirical model, based on the random pore model, was the only one successfully fitted to the three biomasses in the whole range of conversion degree. The activation energies obtained varied between 168.4 and 183.8 kJ/mol and the pre-exponential factors and between 1.93·107 and 4.73·107 min-1. From the Arrhenius plot it was possible to observe the change in the kinetic regime at specific temperatures for each char. The order of reaction with respect to the steam partial pressure did not suffer large variations for different samples or for changing the kinetic regime presenting an average value of 0.75. In synthesis gas production it was observed the formation of H2 and CO peaks at high conversions. In the kinetic regime, CO2 formation evolution followed the same trend of the reactivity profile, while in the diffusional regime it gradually distanced itself from the reactivity profile with increasing temperature.

Submitted by Jordan Amaro Gutierrez (lococl7@hotmail.com) on 2018-04-18T13:40:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado_Jordan Amaro Gutierrez.pdf: 2106887 bytes, checksum: b7af38c2d830fedcbcf983350968a855 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-18T14:14:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amarogutierrez_j_me_guara.pdf: 2106887 bytes, checksum: b7af38c2d830fedcbcf983350968a855 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T14:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amarogutierrez_j_me_guara.pdf: 2106887 bytes, checksum: b7af38c2d830fedcbcf983350968a855 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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. / 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 4.84.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-05Bitstream added on 2014-06-13T19:18:32Z : No. of bitstreams: 1 magalhaes_lc_me_guara.pdf: 2627349 bytes, checksum: 8fadf3c86720e6a184e9fb846efb6c45 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta dissertação analisou a viabilidade técnica de gaseificação de lama de alto de alto forno da ArcelorMittal Tubarão para produção de gás visando uma utilização interna. A gaseificação foi conduzida através de simulação em modelo de equilíbrio químico TCW - Termochemical Information and Equlibrium Calculation. Foram simuladas 3 misturas para gaseificação: a) 100% carvão metalúrgico de alto volátil (base das misturas), b) de lama de alto forno com 85% de carvão metalúrgico alto volátil e c) de lama de alto forno com 75% de carvão metalúrgico alto volátil. Os dois parâmetros principais que definiram a viabilidade técnica de gaseificação de lama de alto forno foram poder calorífico inferior - PCI e faixas de trabalho temperaturas no reator. O PCI do gás foi calculado a partir das frações molares de H2 e CO contidas no gás obtidos nas misturas simuladas / This dissertation analyzed the technical viability of blast furnace slurry gasification with the objective of using the obtained gas at ArcelorMittal Tubarão. The process was simulated using an equilibrium program, the TCW - Termochemical Information and Equilibrium Calculation. Three mixtures were considered for gasification: a) 100% high volatile metallurgical coal (the base of the mixtures), b) 15% slurry and 85% coal, and c) 25% slurry and 25% coal. The two main parameters that defined the technical viability of the blast furnace slurry were the mixture Low Heat Value (LHV) and the temperature ranges for work in the gasification reactor. The LHV was calculated from the molar fractions of H2 and CO in the gas obtained in the simulation

A retenção de particulados oriundos da combustão apresenta-se como um dos maiores problemas em sistemas de geração de energia a partir de carvão (IGCC), e tem como principais objetivos evitar incrustações e minimizar as emissões de poluentes atmosféricos. Para a remoção destes gases e particulados tem se mostrado conveniente a utilização de tecnologias de remoção que não utilizem água como veículo, o que reduziria o impacto ambiental e os custos para o tratamento dos efluentes gerados. Dentro destas características se enquadram os filtros granulares de leito fixo ou móvel. A proposta deste trabalho consiste no estudo de um filtro granular de leito fixo inicialmente em escala de bancada para futura remoção de material particulado seco oriundo da queima do carvão. Primeiramente foi feito um estudo do modelo do filtro utilizando o simulador comercial ANSYS CFX 11.0, como ferramenta computacional. Neste estudo foi possível verificar a perda de carga do leito, a velocidade do gás na entrada do leito, linhas de corrente do gás e pontos de turbulência e recirculação anterior à experimentação. A partir destes resultados preliminares foi possível a continuação do trabalho experimental que se deu em 3 etapas. A primeira foi o cálculo do perfil de velocidade do gás, a segunda a calibração da placa de orifício, instrumento de medida de velocidade e, por fim, as medias de perda de carga por diferença de pressão. Com os dados coletados calculou-se a permeabilidade hidráulica do leito, valor este aplicado ao modelo computacional para comparação com a permeabilidade teórica. Os resultados finais de perda de carga para o filtro, principal objetivo do trabalho, estão dentro do esperado e torna possível a continuidade do projeto para estudos futuros. / The particulate retention from combustion is presented with one of the biggest problems in systems of power generation from coal (IGCC), and has as main objectives to avoid fouling and minimize emissions of air pollutants. For the removal of these gases and particles has been shown convenient to use removal technologies that do not use water as a vehicle, which would reduce the environmental impact and costs for the treatment of effluents. In these characteristics are framed the fixed bed granular filter or moving bed granular filter. The purpose of this work is to study a fixed-bed granular filter initially in bench scale, for future removal of dry particulate material derived from burning coal. First a study was made of the filter model using the commercial simulator ANSYS CFX 11.0 as a computational tool. In this study it was possible to verify the pressure drop of the bed, the gas velocity at the entrance of the bed, current lines and gas recirculation and turbulence points before the experimentation. From these preliminary findings, it was possible to further experimental work was made in three steps. The first was the calculation of the velocity profile of the gas, the second orifice plate calibration, the measuring instrument speed, and finally the medium pressure drop by the pressure difference. With the collected data used to calculate the hydraulic permeability of the bed, a value applied to the computational model for comparison with theoretical permeability. The final results of loss for the filter, the main objective of this study are as expected and makes possible the continuation of the project for future studies.

Devido ao esgotamento de recursos não renováveis e o aumento das preocupações sobre as alterações climáticas, a produção de combustível renovável a partir de microalgas continua a atrair muita a atenção devido ao seu potencial para taxas rápidas de crescimento, alto teor de óleo, capacidade de crescer em cenários não convencionais e a neutralidade de carbono, além de eliminar a preocupação da disputa com as culturas alimentares. Em virtude disso, torna-se importante o desenvolvimento de um processo de conversão das microalgas em gás combustível, em destaque o gás de síntese. Visando essa importância, estudou-se a reação de gaseificação da microalga Chlorella vulgaris através de experimentos de análise termogravimétrica para estimar os parâmetros cinéticos das reações e através da simulação de um modelo matemático dinâmico termoquímico do processo usando equações de conservação de massa e energia acoplados a cinética de reação. Análises termogravimétricas isotérmicas e dinâmicas foram realizadas usando dois diferentes tipos de modelos cinéticos: isoconversionais e reações paralelas independentes (RPI). Em ambos os modelos, os valores dos parâmetros cinéticos estimados apresentaram bons ajustes e permaneceram dentro daqueles encontrados na literatura. Também foram analisados os efeitos dos parâmetros cinéticos do modelo RPI sobre a conversão da microalga no intuito de observar quais mais se pronunciavam diante a variação de valores. Na etapa de simulação do sistema controlado pelo reator solar, o modelo matemático desenvolvido foi validado por meio da comparação dos valores de temperatura e concentrações de produtos obtidos medidos experimentalmente pela literatura, apresentando boa aproximação nos valores e viabilizando, juntamente com a etapa experimental de termogravimetria, a produção de gás de síntese através da gaseificação da microalga Chlorella vulgaris. / Due to depletion of non-renewable resources and increasing concerns about climate change, the production of renewable fuels from microalgae continues to attract a lot of attention because of its potential for fast growth rates, high oil content, ability to grow in unconventional scenarios, inherent carbon neutrality, and eliminates the concern of the dispute with food crops. As a result, it becomes important to develop a microalgae conversion process fuel gas, highlighted the synthesis gas. Aiming this importance, we studied the gasfication reaction from the microalgae Chlorella vulgaris by TGA experiments to estimate the kinetic parameters of reactions and by simulating a dynamic mathematical model thermochemical process using mass conservation equations and energy coupled to the reaction kinetics. Isothermal and dynamic thermogravimetric analysis were performed using two dfferent types of kinetic models: isoconversional and independent parallel reactions (RPI). In both models, the values of the estimated kinetic parameters showed good fits and remained within those found in the literature. Also the eects of the kinetic parameters of the RPI model on the conversion of microalgae in order to see which is more pronounced on the range of values were analyzed. In the simulation step of the system controlled by the solar reactor, the mathematical model was validated by comparison of temperatures and concentrations of products obtained experimentally measured in literature, showing good approximation values and enabling, together with the experimental phase thermogravimetric , the synthesis gas via the gasification of microalgae Chlorella vulgaris.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T14:03:14Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇAOFINAL(rodrigomelo).pdf: 1315734 bytes, checksum: bf963feee2c9d7f48e3f5093845b2e07 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T14:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇAOFINAL(rodrigomelo).pdf: 1315734 bytes, checksum: bf963feee2c9d7f48e3f5093845b2e07 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-06-21 / CNPq / O uso da biomassa para obtenção de energia, combustíveis e produtos derivados do petróleo de uma maneira sustentável e renovável está sendo uma alternativa buscada para a diversificação energética e futura substituição a combustíveis não renováveis. Novas tecnologias para gaseificação e pirólise da biomassa e também para combustão do gás natural vem sendo desenvolvidas, e o reator a leito fluidizado desempenha papel importante na produção desses três processos, por permitir um bom controle de temperatura, um bom rendimento e menos emissão de poluentes. Neste trabalho, foram estudados modelos matemáticos para sistemas termoquímicos da gaseificação e pirólise da biomassa e combustão do gás natural em reatores a leito fluidizado. Dois modelos matemáticos transientes e unidimensionais foram desenvolvidos para os processos citados no reator a leito fluidizado nos regimes borbulhante e circulante. Os modelos matemáticos são compostos por equações diferenciais parciais e foram resolvidos numericamente através da discretização pelo método das linhas e implementados no Matlab® através de uma S-function. Um diagrama de bloco representando o reator de leito fluidizado foi construído no Simulink, e a integração das equações foi feita através do integrador ode15s. Simulações para os três processos foram feitas com o objetivo de mostrar a qualidade do modelo matemático desenvolvido. Foi possível acompanhar a concentração e temperatura ao longo do reator para os três processos estudados e verificar a grande capacidade do reator de leito fluidizado de reter a energia térmica através de sólidos inertes e possibilitar a operação de sistemas termoquímicos em temperaturas mais baixas, evitando a emissão de poluentes atmosféricos. No processo de gaseificação da biomassa, foi analisada a concentração dos componentes do gás de síntese gerado e a influência da temperatura de operação do reator e da vazão do agente gaseificador para o processo. Na simulação do modelo matemático para o processo de pirólise da biomassa, verificou-se a composição da produção de gás, alcatrão e carvão vegetal e que a temperatura de maximização de produção de gás ou de alcatrão pode ser obtida através da simulação. Na simulação do processo de combustão do gás natural, foi visto que esse tipo de reator consegue operar em temperaturas abaixo das quais se verifica a produção de poluentes como NOx. Os modelos matemáticos desenvolvidos servirão como um gerador de dados para uma futura aplicação em controle de processos.

As regiões Norte e Nordeste do país concentram a maior parte das comunidades brasileiras sem acesso à rede de distribuição de energia elétrica. O modelo de fornecimento de energia elétrica adotado para as demais regiões do país não atende às características peculiares destas regiões. A grande maioria das comunidades localizadas nas regiões isoladas que dispõem de sistemas de geração de energia elétrica localizada está baseada em pequenos motores a óleo diesel. Acontece que, nestas comunidades, o custo de transporte deste combustível, dadas as grandes distâncias a serem percorridas, chega a dobrar. Desta forma, o emprego de unidades de geração de energia elétrica de pequeno porte utilizando combustíveis regionais como, por exemplo, a biomassa, pode vir a ser uma alternativa economicamente viável. Este trabalho foi baseado e desenvolvido ao longo do projeto Comparação entre Tecnologias de Gaseificação de Biomassa Existentes no Brasil e no Exterior e Formação de Recursos Humanos na Região Norte GASEIFAMAZ. Seu objetivo é analisar as perspectivas para substituição do óleo diesel na geração de energia elétrica, em comunidades isoladas da região amazônica, através de sistemas de pequeno porte para gaseificação de biomassa localmente disponível. / The Northern and the Northeastern of the Brazilian territory concentrate most of the communities without access to the electric energy distribution grid. On the other hand, the supplying model adapted outside these regions does not support their peculiarities. Most of the communities located at isolated areas that have its own electric system generation rely on diesel engine to do so. However, diesel transport cost double due to long distance. In this way, small scale electric system generation units using local fuel like biomass could become a viable alternative. This work is based on the project Comparison among existing technologies of biomass gasification and formation of human resources in Amazon region - GASEIFAMAZ and its aims to analyse the perspectives to replace diesel oil in the electric energy generation at the Amazon isolated communities trough small scale biomass gasification system.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2518_1.pdf: 704494 bytes, checksum: 6492901ba63af43e5e69e7a55fc758f8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O desenvolvimento de tecnologias de gaseificação de biomassa para a geração de energia elétrica é atrativo para o nosso país, pois assegura a diversificação da matriz energética, favorece o desenvolvimento sustentável das comunidades carentes em regiões isoladas e preservam o meio ambiente. A técnica de gaseificação é extremamente versátil, mas existem problemas em transformar este potencial numa tecnologia competitiva comercialmente. As limitações situam-se no projeto de um equipamento que deve produzir um gás de qualidade, com confiabilidade e segurança, adaptado às condições particulares do combustível e da operação. No caso dos gases produzidos serem utilizados para geração de energia elétrica, os requisitos de limpeza destes gases tornam-se de extrema necessidade. O modelo matemático desenvolvido representa de forma adequada o processo de gaseificação de biomassa, onde o gaseificador foi abordado segundo a teoria das duas fases, bolha e emulsão. O comportamento dinâmico do gaseificador é representado por um conjunto de 15 equações diferenciais ordinárias (EDO s). Simulações computacionais foram realizadas para predizer as variações de concentração para cada uma das espécies C, CO, CO2, O2, H2O, H2, CH4 e o perfil ao longo do tempo da temperatura no gaseificador. A resolução do conjunto de equações diferenciais ordinárias foi feita com um integrador do tipo Runge-Kutta de 4ª ordem, implementado em ambiente MATLAB®-SIMULINK

Orientador : João A.F. Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T20:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Makray_ZsoltTamas_D.pdf: 5568959 bytes, checksum: 5024c069d6ef837e43c1e6371a8c61a8 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: O gaseificador de leito fixo co-corrente e considera do um dos mais adequados para gaseificar madeira uma vez que produz um gás com baixo teor de alcatrões. No entanto, entre os diversos processos propostos para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são poucas as referências a utilização desse tipo de gaseificador. No presente trabalho é feito um estudo detalhado das variáveis operacionais do gaseificador co-corrente tendo em vista fundamentalmente a produção de gás de síntese de metanol e gás de médio poder calorífico a partir da madeira. Utilizou-se nos ensaios de gaseificação os seguintes agentes de gaseificação: ar enriquecido com oxigênio, oxigênio puro e misturas de oxigênio e vapor. Foram estudados os efeitos da umidade da madeira assim como da vazão e composição do agente de gaseificação sobre a taxa e eficiência de gaseificação e composição, poder calorífico inferior e temperatura adiabática de chama do gás. Um gás com poder calorífico inferior (PCI) entre 2300 e 2600 Kcal/Nm³ (base seca) foi obtido utilizando-se oxigênio puro. Utilizando-se ar enriquecido até 35-45% em volume de 02 obteve-se um gás com PCI entre 1700 e 1900 Kcal/Nm³. Gaseificando-se com oxigênio e vapor obteve-se um gás de síntese com relação H2/C0 igual a 2,0. Um modelo termodinâmico do processo de gaseificação foi desenvolvido e os resultados dos cálculos de equilíbrio mostraram-se compatíveis com os resultados experimentais. Finalmente, as condições Ótimas de operação de gaseificador para produção de gás de síntese e gás de médio poder calorífico são analisadas e discutidas / Abstract: Due to its characteristics of producing a low tar content gas, the fixed-bed co-current gasifier is considered as the most adequated for wood gasification. The use of this gasifier has been recommended and proposed for the production of syngas and medium heat value (MHV) gas, however few references to the use of the co-current gasifier are found in the literature. The present work was undertaken to carry out a detailed study of the operational variables of the co-current gasifier, with the objective of producing methanol syntesis gas or MHV gas from wood. Air enriched with oxygen, pure oxygen and oxygen/steam mixtures were used as gasification agents. Wood moisture, flow rate and composition of the gasification agents were varied and its effects on the gasification rate, energy convertion efficiency, gas composition and lower heating value and adiabatic flame temperature of the gas were studied in detail. The results show that gas with a lower heating value between 9600 and 10800 KJ/m3 (dry basis) is obtained when pure oxygen is used. Air enriched with oxygen (35 to 40% by volume) permits to obtain a gas with a lower heating value in the range of 7100 to 7900 KJ/m3. A syngas with a H2/C0 ratio of 2.0 is obtained when the gasification agent in composed of oxygen and steam mixtures. The optimum operational conditions of the gasifier for syngas and MHV gas production are analysed and discussed. Finally, a thermodynamic model of the gasification process is developed, and the results based on the chemical equilibrium at the reduction zone are found to be compatible with the experimental results / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Tânia Forster Carneiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lachos-Perez_Daniel_M.pdf: 2146698 bytes, checksum: bd9a09fc30626088c9dff682785f1200 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Novas tecnologias de reaproveitamento de resíduos para a produção de novos produtos com gasto energético estão emergindo como uma forma eficiente e economicamente viável. Tecnologias utilizando água supercrítica podem representar uma alternativa ambientalmente correta, uma vez que promovem o desenvolvimento sustentável em relação aos métodos convencionais. Processos de hidrólise em água supercrítica dispensam solventes ácidos e processos de gaseificação em água supercrítica dispensam a secagem da amostra, ou seja, permitem o emprego de resíduos húmidos. Adicionalmente, processos de hidrólise e gaseificação utilizando fluidos supercríticos permitem um eficiente controle do processo através de pequenas variações nas condições de operação (pressão, temperatura, vazão, etc.). Trata-se de uma tecnologia em fase de desenvolvimento, existindo poucos relatos na literatura sobre sistemas de hidrólise e/ou gaseificação com água supercrítica e processos similares. A unidade piloto proposta neste trabalho permite o estudo dessa tecnologia e utilizando água supercrítica de forma a integrar em um mesmo equipamento dois processos: hidrólise seguida de gaseificação; proporcionando uma melhor relação custo-benefício associada a essas tecnologias. O sistema proposto tem aplicações no desenvolvimento de processos com água em condições sub e supercríticas de temperatura e pressão, buscando a obtenção de açúcares fermentáveis e/ou gases de interesse energético, tais como hidrogênio e metano. O objetivo principal deste trabalho foi projetar e construir um sistema em escala piloto capaz de realizar a conversão do bagaço da cana-de-açúcar em produtos de maior valor agregado, a partir de um reator de hidrólise operando em condições subcríticas de temperatura e pressão, seguido de um reator de gaseificação operando em condições supercríticas de temperatura e pressão, em regime semicontínuo. Testes preliminares foram realizados no reator de hidrólise com o objetivo de otimizar as condições de temperatura e pressão no primeiro reator previamente ao reator de gaseificação. Os resultados das cinéticas de hidrólise, com duração entre 15 e 25 minutos, indicaram altos valores de rendimento de açúcares redutores e redutores totais nas temperaturas de 200 e 250 ºC, independentemente dos valores de pressão estudados. Por outro lado à temperatura de hidrólise de 250 °C foi obtida maior rendimento de hidrólise, esse comportamento pode ser indicado devido a maior formação de açúcares observado neste experimento / Abstract: Waste recycling technologies to produce new products with energy recovery are emerging as efficient and economically viable alternative. Technologies using supercritical water can represent an environmentally friendly alternative, as they promote sustainable development compared to conventional methods. Hydrolysis processes in supercritical water do not require acid solvents and gasification processes in supercritical water dispense sample drying, or allow the use of wet waste. Additionally, hydrolysis and gasification processes using supercritical fluids allow an efficient control of the process by small variations in the operating conditions (pressure, temperature, flow rate, etc.). Since this is a technology under development, there are few reports in the literature on hydrolysis and / or gasification systems with supercritical water and similar processes. The pilot plant proposed in this work allows the study of supercritical water technology to integrating in one device two processes: the hydrolysis followed by gasification, providing a cost-benefit associated with these technologies. The proposed system has applications in process development with water in sub- and supercritical conditions of temperature and pressure to obtain fermentable sugars and / or gases such as hydrogen and methane. The main objective of this work was to design and to build a system at pilot plant scale capable of performing the conversion of sugar cane bagasse into higher added value products and energy, from a hydrolysis reactor operating in subcritical conditions of temperature and pressure followed by a gasification reactor operating in supercritical conditions of temperature and pressure, in a semi-batch system. Preliminary tests were carried out in the hydrolysis reactor in order to determine the optimal temperature and pressure conditions in the first reactor previous to gasification reactor. The results of the hydrolysis kinetics, lasting between 15-25 minutes showed high yield values of reducing sugars and total reducing sugars at the temperatures of 200 and 250 °C, independently of the pressure values studied. On the other hand, to the hydrolysis temperature of 250 ° C was obtained a yield higher hydrolysis, this behavior may be indicated due to larger formation of sugars observed in this experiment / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos