Gaseificação de vinhaça em água supercrítica.

A gaseificação utiliza o conteúdo intrínseco de carbonos e hidrogênios das matérias primas sólidas ou líquidas na geração de uma mistura de hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). Tal mistura pode ser utilizada como matéria prima na síntese de novos produtos ou como combustível. A gaseificação pode ser utilizada no processamento de uma gama variada de produtos, independentemente de suas características ou estado físico. A utilização de biomassa como insumo da gaseificação vem sendo cada vez mais explorada e estudada, já que apresenta benefícios não somente na esfera ambiental, mas também em âmbitos econômicos e sociais. A vinhaça é um subproduto do processo de produção de álcool, que contém grandes concentrações de nutrientes e matéria orgânica em sua composição. A sua utilização hoje está limitada a fertirrigação e a aplicações isoladas em biodigestão e outros, que não são suficientes para o consumo da produção anual crescente do resíduo. Seu uso na gaseificação permitiria o aproveitamento do conteúdo orgânico da mesma e a produção de gases de alto valor agregado. Como a umidade do insumo interfere negativamente na eficiência da gaseificação clássica, a aplicação da mesma para matérias primas com alto teor de líquidos não é recomendada. Uma alternativa viável seria a utilização do meio gaseificante supercrítico, que resulta em rendimentos constantes, independentemente da umidade da corrente de entrada do reator. O presente trabalho consiste no projeto de um módulo de gaseificação de vinhaça em água supercrítica, a ser instalado como uma unidade anexa a usinas de açúcar e álcool. Ele compreende o projeto conceitual e análise de viabilidade deste módulo, incluindo estimativas de CAPEX (Capital Expenditure) e OPEX (Operation Expenditure) e uma análise de sensibilidade dos mesmos. O estudo apresenta ainda o estado da arte do conhecimento e da tecnologia de gaseificação com água supercrítica (SCWG), relacionando os gargalos a serem resolvidos, assim como os ganhos intrínsecos da definição conceitual do projeto.

Supercritical water gasification of RDF and its components over RuO2/γ-Al2O3 catalyst:new insights into RuO2 catalytic reaction mechanisms

Five samples including a composite refuse derived fuel (RDF) and four combustible components of municipal solid wastes (MSW) have been reacted under supercritical water conditions in a batch reactor. The reactions have been carried out at 450 °C for 60 min reaction time, with or without 20 wt% RuO2/gamma-alumina catalyst. The reactivities of the samples depended on their compositions; with the plastic-rich samples, RDF and mixed waste plastics (MWP), giving similar product yields and compositions, while the biogenic samples including mixed waste wood (MWW) and textile waste (TXT) also gave similar reaction products. The use of the heterogeneous ruthenium-based catalyst gave carbon gasification efficiencies (CGE) of up to 99 wt%, which was up by at least 83% compared to the non-catalytic tests. In the presence of RuO2 catalyst, methane, hydrogen and carbon dioxide became the dominant gas products for all five samples. The higher heating values (HHV) of the gas products increased at least two-fold in the presence of the catalyst compared to non-catalytic tests. Results show that the ruthenium-based catalyst was active in feedstock steam reforming, methanation and possible direct hydrogenolysis of C-C bonds. This work provides new insights into the catalytic mechanisms of RuO2 during SCWG of carbonaceous materials, along with the possibility of producing high yields of methane from MSW fractions.