Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisbôa, Ronaldo Hoffmann

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A demanda de metanol vem aumentando no Brasil principalmente para produção de biodiesel, em virtude do sancionamento da Lei Federal n° 13263/2016 que estabelece o aumento do percentual de biodiesel adicionado ao óleo diesel, o qual deverá alcançar 10 % em 2019. O problema é que todo metanol...

Resumo: A demanda de metanol vem aumentando no Brasil principalmente para produção de biodiesel, em virtude do sancionamento da Lei Federal n° 13263/2016 que estabelece o aumento do percentual de biodiesel adicionado ao óleo diesel, o qual deverá alcançar 10 % em 2019. O problema é que todo metanol utilizado atualmente é importado porque as empresas nacionais suspenderam a sua produção em razão do seu baixo preço no mercado internacional e pelo alto custo do gás natural. Uma alternativa para reduzir essa dependência externa é utilizar uma rota tecnológica que desvincule o gás natural da cadeia do metanol, como também utilize matérias-primas que estejam disponíveis em grandes volumes no território nacional a preços relativamente baixos e estáveis. A tecnologia da cogaseificação do carvão mineral e biomassa residual do arroz é uma alternativa importante, que atende a esses requisitos para a produção e, ainda, possui a vantagem de utilizar um recurso renovável. Ao considerar o aproveitamento da biomassa residual é possível obter pelo menos dois benefícios relacionados ao aquecimento global. O seu aproveitamento evita as emissões de CH4 procedentes da sua decomposição no solo, caso seja dado esse destino. O segundo benefício ocorre na etapa da produção do metanol, ao substituir o carvão pela biomassa, pois o CO2 emitido pelo processamento da biomassa foi previamente absorvido no crescimento da planta. No entanto, as operações logísticas necessárias para disponibilizar a biomassa até à planta de metanol emitem gases de efeito estufa (GEE) em quantidades suficientes ao ponto de colocar em dúvida o quão benéfica é esta alternativa tecnológica. Ainda não se sabe o potencial mitigador das emissões dos GEE desta tecnologia para o cenário brasileiro. Então, nesta tese desenvolveu-se uma análise do impacto do aquecimento global do ciclo de vida do metanol produzido a partir da gaseificação do carvão mineral e da cogaseificação do carvão mineral e biomassas residuais do arroz sob condições reais de produção dessas matérias primas e de logística no sul do estado do Rio Grande do Sul. Para tal, todas as emissões envolvidas desde a mineração do carvão e coleta das biomassas até a produção de metanol foram contabilizadas para compor o balanço dos GEE no ciclo do metanol. Essa investigação foi executada com base na metodologia de avaliação de ciclo de vida, utilizando dados coletados in situ, dados secundários e obtidos por meio da simulação no Aspen Plus. Os resultados mostraram que o sistema alimentado com 70 % de carvão e 30 % de palha de arroz alcançou a maior redução das emissões dos GEE, igual a 23,25 %, comparado com os 20,38 % alcançados pelo cenário com casca de arroz, na mesma proporção de alimentação. Em ambos os sistemas, a etapa da produção do metanol foi responsável pela maior emissão, o que está relacionado aos processos de gaseificação e condicionamento. Tendo em vista os resultados, conclui-se que o metanol produzido a partir da cogaseificação do carvão mineral e biomassa é mais vantajoso ambientalmente

Abstract: Demand for methanol has been increasing in Brazil mainly for biodiesel production, due to the enactment of Federal Law 13263/2016 which establishes an increase in the percentage of biodiesel added to diesel oil, which should reach 10% in 2019. The problem is that all methanol used...

Abstract: Demand for methanol has been increasing in Brazil mainly for biodiesel production, due to the enactment of Federal Law 13263/2016 which establishes an increase in the percentage of biodiesel added to diesel oil, which should reach 10% in 2019. The problem is that all methanol used currently is imported because the national companies suspend their production due to their low price in the international market and the high cost of natural gas. One of the possibilities to reduce this external dependence is the use of a technology, which uses raw materials that are available in large volumes in the national territory at relatively low and stable prices. The co-gasification technology of coal and rice residual biomass is an important alternative, that meets these requirements for production of methanol and also has the advantage of using a renewable resource, especially in this moment in which there is a greater concern with the global warming. When considering the use of residual biomass, it is possible to obtain at least two benefits related to global warming. The use of biomass prevents CH4 emissions from their decomposition in the soil. The second benefit occurs in the methanol production stage, when part of the coal is replaced by biomass, because the CO2 emitted by the biomass processing was previously (or will be) absorbed in the plant growth through photosynthesis. However, greenhouse gas emissions (GHG) mitigation potential of this technology for the Brazilian scenario is not yet known. In this thesis, an analysis of the impact of global warming on the life cycle of methanol produced from gasification of coal and co-gasification of coal and rice residual biomass under real conditions of production of these raw materials and logistics in the south of the state of Rio Grande do Sul. Considering the above, in order to attest the net environmental benefit, all the direct and indirect emissions involved from coal mining and biomass collection to methanol production were accounted for to compose the GHG balance in the methanol cycle. This investigation was performed based on the life cycle assessment methodology, using data collected in situ, secondary data and obtained through simulation in Aspen Plus. Results showed that the system fed with 70% of coal and 30% of rice straw achieved the greatest reduction in GHG emissions, equal to 23.25%, compared to the 20.38% achieved by the rice husk scenario, in the same proportion of feed. In both systems, the corresponding stage of methanol production was responsible for the largest portion of emission in the cycle, which is related to the gasification and conditioning processes. In view of the results, it is concluded that the methanol produced from the cogaseification of coal and biomass is more environmentally advantageous

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