Maquina produz/concent hidrogênio de singás de biomassa/lixo

                INTRODUÇÃO E RESUMO -

 

Apresento-vos, embora um pouco antigo, este fundamental diagnostico/pesquisa experimental do link em inglês, ao final, por Professores/Pesquisadores/Engenheiros de produções da famosa Universidade de Dalian (China) em 2008 (“Hydrogen-rich gas production from biomass air and oxygen/steam gasification in a downdraft gasifier”) sobre diversos testes com pequeno, ultra rápido e experimental singaseificador de biomassas (pós-de-serras especiais de pinheiros locais) –, tendo como resultados as significativas ampliações das produções/produtividades e das concentrações de hidrogênio contido no singás, tudo a partir das ampliações, programada/em testes, das temperaturas internas dos processamentos mais das diferentes velocidades das injeções testadas de biomassas e idem de vapor comburente mais testes comparativos dos diversos tempos de residências da matéria-prima injetada no tubo central (biomassa) - chegou-se as seguintes e principais conclusões sob a obtenção de singás rico para geração elétrica rankine/produção de aquecimentos industriais, e sobretudo, neste caso, na boa produção com alta produtividade de hidrogênio veicular - já um pouco concentrado, chegando a 55% (ainda distante dos 95% concentrados necessários para movimentar as células de hidrogênio veicular, internas, como já se obteve na Austrália e a partir de RSU) -, tudo a partir de tal singás base.

                ARTIGO -

                  Maquina produz/concent hidrogênio de singás de biomassa/lixo

                VEJAMOS OS DADOS DOS TESTES MAIS SEUS RESULTADOS:

1. A ampliação da temperatura de singaseificação para entre 800º C e  950º  C - ou seja, já no topo da pequena máquina experimental/pesquisas do tipo “CFB Circulated fluidized bed” – mas em down-draft, isto é, com injeção descendente da matéria-prima via parafuso superior, mas com ascendência do gás; EM AÇO; cilíndrico e com de 1,50 m de altura e 0,88 m de diâmetro (ou seja, notem que é muito parecido com o nosso menor atual em testes, sendo que o nosso pode ser ainda melhor, pois também é CBF, mas é um dos poucos que, pela pré-pirolise incandescente/fulgorosa interna e antes da cesta de pirolise final, realmente, consegue atingir temperaturas acima de 650º C na sua metade e, com isto, explodir o grd. volume de alcatrão – normal e em até 15% nos volume iniciais das biomassas e lixos e outros - como combustível auxiliar/adicional para chegar-se até 950º C e, com isto, produzir-se bem mais e melhor singás, segundo autores e diversas provas em projetos implantados, mas somente no exterior, infelizmente). Neste novo singaseificador deles, também revestido com capsula cerâmica porosa para testes e medições (figura 01), tal ampliação térmica intencional ampliou muito a quantidade e a qualidade final do hidrogênio contido no singás de biomassas – vide teores % ao final (mas, tudo com matéria-prima a partir de pó-de-serra SUPER ESPECIAL e muito bem preparado, de pinheiros e com apenas 4% de umidade previa e tamanho médio de 0,3 mm, quase que um pó finíssimo, até melhor que os RDF), cujo valor calorifico final do singás ficou entre 2.348 kcal/kg e 3.885 kcal/kg (dados originais em 8,10-13,40 MJ / Nm3 e convertidos cfe. tabelas da Fargon com a temperatura média local em 35º C; umidade do ar de 65% e em altitude de 300 m), sendo este o mesmo nível calorifico MÍNIMO esperado pelo nosso singás de lixos, fezes, biomassas etc. (de 3.600 a 6.600 kcal/kg, mas, comparativamente ainda baixo, ante até 6.700 kcal/kg do GN e 13.000 kcal/kg do GLP, daí necessitar-se de maiores volumes na oferta do singás e a partir de qualquer máquina e tecnologia);

2. O rendimento do hidrogênio no singás também ampliou (até + 200%) para o alto volume de 135,4 gramas/1,0 kg de biomassa utilizada (antes da ampliação térmica em testes era entre 45,05 gr. e 74,04 gr./1,0 kg de biomassa), ao final, igual a 13,5% do volume injetado de biomassas para singaseificar (no Brasil já se produz singás com 35% de h2 final, mas não se trata de % da biomassa inicial). Considerando que o veículo elétrico Toyota Miraí (tanque com capacidade de apenas 5,0 kg de h2) consegue produzir eletricidade interna com h2 – via célula de combustível interna - e para rodar nas ruas das cidades até 179 km com apenas 01 kg de hidrogênio (este com 99% de pureza, conforme já se conseguiu concentrar externamente na Austrália). O tal veículo Mirai também já roda 83,3 km/01 kg h2 de fluxo da estrada. Assim, VEMOS QUE AS TECNOLOGIAS DESTA PESQUISA PODEM TER UM FUTURO FANTÁSTICO NOS NOVOS CARROS ELÉTRICOS E MESMO PARA ATENDER OUTRAS DEMANDAS ELÉTRICAS FUTURAS;

3. Já, e somente, com a forte elevação térmica ocorrida/testada nas produções de singás e de h2 cfe. acima descrito, o nível de concentração do h2 contido ampliou de 39% para 55%, bem acima dos 35%, acima, já medidos no Brasil pela PRAXAIR/WHITE MARTINS EM laboratório móvel de campo. Em sentido inverso, e muita benéfica ambiental/economicamente, o nível de monóxido de carbono (CO2) do tal singás final reduziu de 27% (em 800º C) para 20% (em 950º C). Já o de dióxido de carbono também reduziu de 21% para 17% e o nível de metano caiu de 10% para 6%. ASSIM, TAL TÉCNICA DE SINGÁS DE BIOMASSAS SOMENTE PARA HIDROGÊNIO REALMENTE PODE REVOLUCIONAR MELHORANDO AS EMISSÕES  E MUDAR MUITO AS PRODUÇÕES ELÉTRICAS COM H2 CONCENTRADO E COM ALTOS USOS E IMENSAS PRODUTIVIDADES (NÃO USUAIS ATÉ NOSSOS CONHECIMENTOS ANTERIORES);

4. A melhor relação de injeção de vapor comburente / biomassa combustível também foi observada na pesquisa. Os testes mostraram que o aumento do volume do vapor INJETADO em 120º C na relação de biomassa correspondeu a um bom aumento da concentração de hidrogênio. A produção de hidrogênio anterior de 77,99 gr. H2/01 kg de biomassa (obtida na relação base de 1,05 (1,050 gr de vapor /1.000 kg de biomassa), PARA BONS 95,89 gr. de H2 / 01 kg de biomassa QUANDO A TAXA (RAZÃO DIVISÓRIA) DE VAPOR FOI AMPLIADA PARA A RELAÇÃO de 3,47, ou seja, 3.470 gr. de vapor /1000 gr. de biomassa (os volumes da injeções testados sempre foram um pouco acima do de biomassas);

5. Na tabela 3, básica E COM MELHORES RESULTADOS (com temperaturas-testes de processamentos flutuantes entre 800º C a 950º C), sendo FUNDAMENTAL PARA NOSSOS PROJETOS COMPARATIVOS, observa-se os níveis e volumes de injeções de matérias-primas a singaseificar (no caso, pó-de-serra bem finos de pinheiros) mais das injeções de comburentes (vapor ou ar) para a elevada produção de h2 e conforme as evoluções das temperaturas testadas, assim como seus resultados nas produções volumétricas de singás. Notem que, intencionalmente, não houve ampliação das injeções de matérias-primas BEM SECAS = ‘dry” no pequeno singaseificador em analise experimental (injetando apenas 0,48 kg/hora, ou seja, muito pouco, embora experimental) nem de comburentes (0,67 kg/hora de vapor, ou seja, um pouco acima do volume de matéria-prima) nas diversas temperaturas testadas (de 800º C a 950º C). Mesmo assim, com os diferentes tempos de residências internas testadas – baixíssimos, isto, com reações endotérmicas muito velozes - para cada temperatura (apenas de 3,25 segundos a 7,11 segundos fulgurantes neste caso base descritos na tabela 3, exatamente, a com os melhores resultados dos experimentos), A PRODUTIVIDADE DO SINGÁS E O SEU TEOR EM H2 AMPLIARAM BASTANTE, CONFORME BEM ENUMERADOS ACIMA, À MEDIDA EM QUE SE REDUZIA O TEMPO DE PERMANÊNCIA, MAS ELEVANDO AS TEMPERATURAS CONCOMITANTEMENTE;

6. A tabela 04, a com resultados piores (pois, com temperaturas iguais mantidas em 850º C), mostra os níveis alcançados na singaseificação com iguais volumes de injeção de matéria-prima e de comburente, MAS, com diferentes velocidades de processamentos; QUANTO MENOR FOI O TEMPO DE RESIDÊNCIA (VELOCIDADE), MENORES TAMBÉM FORAM OS RENDIMENTOS;

7. Já a tabela 05, a com resultados intermediários (também com temperaturas iguais mantidas em 850º C), mostra os resultados obtidos na singaseificação com iguais volumes de injeção de matéria-prima, MAS, com diferentes volumes de injeção do comburente mais das velocidades de seus processamentos (ou seja, duplos testes); COM A BEM MAIOR INJEÇÃO DE VAPOR (QUASE O TRIPLO DA INJEÇÃO BÁSICA, AMPLIANDO DE 0,50 KG/HORA PARA 1,66 KG/HORA E CFE. A EVOLUÇÃO TÉRMICA TESTADA), MESMO COM VELOCIDADES DE PROCESSAMENTOS DECRESCENTES (REDUZINDO UM POUCO MAIS DO QUE PELA METADE E DE 7,72 S PARA APENAS 3,67 SEGUNDOS), QUANTO MENOR ERA O TEMPO DE RESIDÊNCIA (VELOCIDADE), MENORES TAMBÉM ERAM OS RENDIMENTOS;

8. Embora identificando, medindo e comparando os resultados com outras agentes comburentes (ar, oxigênio, vapor e suas combinações, inclusive com catalisadores de pré-pirolise fulgurante, mas dentro da cesta - e não externamente e acima, como no nosso - como a olivina, a sílica e a dolomita, como usamos em nossos protótipos), os autores citam que apenas com vapor houve a produção de um combustível com teores de H2 relativamente maiores. No caso do oxigênio, haveria a necessidade de se montar uma planta de oxigênio cara;

9. Para limpar o singás e separá-lo da fração condensável para grandes e melhores volumes de h2 (este era o objetivo principal), primeiro os gases esfriavam em trocador de calor resfriado com água injetada em contracorrente, sendo, após isto, o alcatrão já condensado ser coletado em um frasco; segundo o gás produzido passava por um tubo cheio de CaCl2 (cloreto de cálcio ou sal anti neve) para a remoção de impurezas (no nosso caso, é fundamental o singás purificar ao passar, mergulhado de baixo para cima, por caixa de areia, e/ou por catalisadores de veículos a etanol, contendo pastilhas /microcápsulas cerâmicas com altos teores de CaCl2 mais sílicas e absorvedores).

                  VIDE EM INGLÊS EM http://gr.xjtu.edu.cn/c/document_library/get_file?folderId=2239659&name=DLFE-79922.pdf