Resumo: Segundo a International Energy Agency (IEA), a demanda global por energia crescerá entre 0,5% até 2035, com rápida taxa de aumento relacionada aos biocombustíveis e energias mais limpas como um todo, e manutenção das demandas por petróleo bruto. Dentro desse cenário de busca por menores emissões, o coprocessamento de matérias-primas de fonte renovável dentro das refinarias, aproveitando a infraestrutura existente, é uma solução tecnológica para transição energética mais limpa estrategicamente valorizada e em contínuo desenvolvimento atualmente. O eucalipto, produzido em grandes volumes no território brasileiro, é uma biomassa promissora para a fabricação de bio-óleo de pirólise rápida (FPBO), produto de poder calorífico e relação H/C próximos a 15 MJ/kg e 1.40, respectivamente, valores superiores a alguns tipos de carvão vegetal e lenha. Apesar de apresentar características desfavoráveis ao coprocessamento em refinarias de petróleo (como densidade, viscosidade e teor de água maiores que o óleo fóssil), o bio-óleo pode ser introduzido como matéria-prima em algumas unidades específicas de refinarias para adicionar conteúdo renovável às frações do petróleo para produzir combustíveis como óleo combustível, diesel, querosene de aviação e gasolina. Essa rota pode favorecer a sustentabilidade da cadeia e o aumento da receita com créditos de descarbonização por meio do programa RenovaBio. Assim, este trabalho teve como objetivo desenvolver um novo método para modelagem matemática de FPBO e sua simulação de coprocessamento com petróleo em uma unidade de destilação, utilizando um modelo integrado dos softwares Visual Basic e Aspen Plus®. Um segundo objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos gerados no EBITDA pelo aumento dos gastos com utilidades devido ao coprocessamento e a receita adicional com créditos de carbono. Os resultados preliminares mostram que a modelagem do bio-óleo por meio de surrogate components pode ser realizada com um nível satisfatório de precisão, estimando valores de propriedades dentro de um erro médio de 20% em relação aos dados da literatura para densidade e curva de destilação. Em experimentos simulados, o FBPO de eucalipto foi coprocessado a 10 vol% com petróleo do pré-sal brasileiro em unidades de destilação atmosférica e a vácuo, gerando produtos com até 13% em peso de conteúdo renovável, especialmente em faixas de combustíveis usados para transporte. No entanto, a separação de fases em unidades de dessalinização é um grande gargalo que torna essa rota de coprocessamento virtualmente inviável tecnicamente. Os impactos econômicos da refinaria foram avaliados parcialmente, identificando potenciais economias devido ao baixo preço mínimo de venda do bio-óleo e ao aumento da receita com créditos de carbono (CBIOs). No entanto, esses impactos positivos são compensados principalmente pelo aumento nos custos de energia e hidrogênio Ver menos

Abstract: According to the International Energy Agency (IEA), global energy demand will grow between 0.5% by 2035, with rapid increase rate related to biofuels and cleaner energy as a whole, and maintenance of crude oil demands. Within this scenario of seeking lower emissions, the coprocessing of raw materials of renewable source within the refineries, taking advantage of the existing infrastructure, is a technological solution for cleaner energy transition strategically valued and in continuous development today. The eucalyptus, produced in large volumes in the Brazilian territory, is a promising biomass for the manufacture of fast pyrolysis bio-oil (FPBO), a product of calorific value and H/C ratio close to 15 MJ / kg and 1.40, respectively, values higher than some types of charcoal and firewood. Despite having unfavorable characteristics for co-processing in oil refineries (such as density, viscosity and water content higher than fossil oil), bio-oil can be introduced as feedstock in some specific refinery units to add renewable content to petroleum fractions to produce fuels such as fuel oil, diesel, aviation kerosene and gasoline. This route may favor the sustainability of the chain and the increasing revenue from decarbonization credits through RenovaBio program. Thus, this work aimed at developing a new method for mathematical modeling of FPBO and its coprocessing simulation with crude oil in a distillation unit, using an integrated model of Visual Basic and Aspen Plus® software. A second objective of this work was to assess impacts generated in EBITDA by the increase in utilities spend due to coprocessing and the additional revenue from carbon credits. Preliminary results show that bio-oil modeling through surrogate components can be performed with a satisfactory level of accuracy, estimating property values within an average error of 20% in relation to literature data for density and distillation curve. In simulated experiments, eucalyptus FBPO was coprocessed at 10 vol% with Brazilian pre-salt crude oil in atmospheric and vacuum distillation units, yielding products with up to 13 wt.% renewable content, especially in transport fuels ranges. However, phase separation in desalting units is a major bottleneck that makes this coprocessing route virtually unfeasible technically. Refinery economics impacts were evaluated partially, identifying potential savings due to low minimum selling price of bio-oil and increased revenue from carbon credits (CBIOs), However, these positive impacts are offset mainly by increase in energy and hydrogen costs Ver menos