nÃo hà / O CO2 lanÃado na atmosfera pela atividade antropogÃnica à considerado o maior agente causador da mudanÃa climÃtica. No mundo todo, as usinas termoelÃtricas sÃo as maiores fontes estacionÃrias de emissÃes de CO2. Segundo algumas previsÃes, atà 2100, os efeitos climÃticos podem se tornar irreversÃveis com consequÃncias desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, à essencial a pesquisa de formas de fixaÃÃo do CO2 atravÃs da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integraÃÃo entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matÃria-prima pode ser implementada dentro do princÃpio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resÃduo de uma indÃstria à usado como matÃria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mÃnimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliaÃÃo tÃcnico-econÃmica do potencial de rotas tecnolÃgicas para reciclagem das emissÃes de CO2 em termoelÃtricas a gÃs natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenÃrios alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota està inserida no contexto da geraÃÃo de energia ou produtos quÃmicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produÃÃo do biohidrogÃnio. A avaliaÃÃo foi levada a efeito atravÃs da simulaÃÃo computacional utilizando o simulador de plantas quÃmicas AspenHysys. Na rota 1, o cenÃrio 1 estudou a utilizaÃÃo direta do gÃs natural para a produÃÃo do gÃs de sÃntese pelo processo de reforma a vapor. O cenÃrio 2 analisou a contribuiÃÃo da biomassa algal, atravÃs do processo de gaseificaÃÃo, para a geraÃÃo de gÃs de sÃntese, a ser utilizado para aumentar a eficiÃncia de geraÃÃo de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliaÃÃo tÃcnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorÃvel, associada a uma pequena geraÃÃo adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatÃrios (em torno de 64%) e uma avaliaÃÃo ambiental desfavorÃvel. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatÃrios (em torno de 76%), nenhuma emissÃo de CO2 alÃm da geraÃÃo de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliaÃÃo econÃmica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta trÃs diferentes cenÃrios: reciclagem ou nÃo dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenÃrios) e acrÃscimo de crÃditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenÃrio). Os dois primeiros cenÃrios mostraram-se economicamente desfavorÃveis, porÃm o terceiro cenÃrio demonstrou a possibilidade de viabilidade econÃmica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produÃÃo de biohidrogÃnio a partir de fontes renovÃveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilizaÃÃo das microalgas como mecanismo de biofixaÃÃo das emissÃes de CO2 de termoelÃtricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispÃe de condiÃÃes climÃticas adequadas para a implantaÃÃo desse tipo de tecnologia. / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixaÃÃo CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7686 |
| Date | 20 February 2014 |
| Creators | Francisco Savio Macambira dos Santos |
| Contributors | Luis Parente Maia, Josà Osvaldo Beserra Carioca, Rivelino Martins Cavalcante, Cesar Augusto Moraes de Abreu, Emanuel Soares dos Santos |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia de Pesca, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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