Uso de biocombustivel da pirolise rapida da palha de cana em um motor de ciclo Otto
Manuel Raul Pelaez Samaniego
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP P361u
[Use of a biofuel obtained from the fast pyrolysis of sugarcane trash in an Otto engine]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
100p. : il.
Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: Em setembro de 2002 foi promulgada no Estado de São Paulo a Lei Nº 11.241, que dispõe sobre a abolição gradativa do uso das queimadas como método para eliminar a palha de cana-de-açúcar (folhas e pontas) no processo de colheita. Um dos impactos diretos da execução dessa lei será a...
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Resumo: Em setembro de 2002 foi promulgada no Estado de São Paulo a Lei Nº 11.241, que dispõe sobre a abolição gradativa do uso das queimadas como método para eliminar a palha de cana-de-açúcar (folhas e pontas) no processo de colheita. Um dos impactos diretos da execução dessa lei será a disponibilidade no curto prazo de grandes quantidades de palha de cana, cujo potencial energético é muito importante, mas precisa do desenvolvimento e/ou adaptação de tecnologias adequadas para seu uso que incluem operações de colheita e processamento termoquímico. Entre as tecnologias aplicáveis ao aproveitamento energético da palha de cana (e da biomassa em geral), a pirólise rápida oferece a vantagem de produzir altas quantidades de derivados líquidos, e outros produtos como carvão vegetal e gases. O uso destes produtos da pirólise é diverso: produção de energia, ou na industria química, dentro do conceito de bio-refinaria. No contexto apresentado, o presente trabalho realiza a avaliação técnica do uso dos ésteres dos ácidos carboxílicos derivados do bio-óleo de pirólise da palha de cana misturados com gasolina em um motor Otto. Para isto, a palha de cana foi acondicionada e depois pirolisada na planta de pirólise rápida PPR-200, de propriedade da Unicamp. Os produtos foram o bio-óleo, finos de carvão vegetal, gases de pirólise e ácido pirolenhoso. Do bio-óleo obtido foram extraídos os ácidos carboxílicos, mediante esterificação de Fisher em meio ácido, usando etanol, dando como resultado um composto denominado de bioflex. A palha de cana-de-açúcar, o bio-óleo de pirólise e o bioflex foram caracterizados para determinar suas propriedades físicas e químicas. O Poder Calorífico Inferior (PCI) do bio-óleo resultou em 21,46 MJ/kg. No caso do bioflex, o PCI foi 31 MJ/kg. Foram desenvolvidos testes preliminares para determinar as possibilidades de misturar o bioflex com combustíveis derivados do petróleo. Observou-se impossibilidade de misturar bioflex com diesel, e as porcentagens de mistura com gasolina tipo A foram baixas (até 3%). Quando se usou gasolina tipo C se conseguiu maior adição de bioflex na gasolina. Das misturas bioflex-gasolina C, a de maior interesse resultou a denominada G90-B10 (90% de gasolina tipo C com 10% de bioflex), a qual foi utilizada nos ensaios em um motor-gerador elétrico de gasolina de 2 KVA. Nesse motor foram avaliados e comparados: variação de potência com a carga aplicada, consumo de combustível, etc., quando usadas a mistura G90-B10, gasolina tipo A e gasolina tipo C. A carga aplicada durante os ensaios consistiu de um banco de resistências elétricas variáveis desde 200 W até 2000 W. A medição da potência elétrica gerada foi efetuada sob distintas condições de carga e diferentes regimes de rotação do eixo do motor. Os resultados mostraram que a potência gerada pelo gerador e o consumo de combustível do motor são similares quando usados os três combustíveis, fato que permite concluir que é tecnicamente viável o uso do bioflex misturado com gasolina C em proporções 10/90 em motores de ciclo Otto
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Abstract: In September 2002 the state of São Paulo promulgated the Law Nº 11241 by which was codified the gradual elimination of fire as a method to remove trash from the sugar-cane fields before harvestig. Large amounts of sugar-cane trash with an important energy potential will be available as a...
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Abstract: In September 2002 the state of São Paulo promulgated the Law Nº 11241 by which was codified the gradual elimination of fire as a method to remove trash from the sugar-cane fields before harvestig. Large amounts of sugar-cane trash with an important energy potential will be available as a result of this law. New technologies to harvest and process this biomass need to be developed and/or adapted. Amongst the potential concepts to use the energy contained in sugar-cane trash, fast pyrolysis offers important advantages since high liquid yield, char and syngas can be obtained with this technology. These materials can be used to produce energy or chemicals in power plants or in new bio-refineries. A technical evaluation of using carboxylic acids ethyl esters derived from sugar-cane trash bio-oil, mixed with gasoline in an Otto engine is presented. The sugar-cane trash was ground, dried and further pyrolyzed in the PPR-200 fast pyrolysis plant, owned by Unicamp. The products were: a decanted bio-oil, an aqueous phase, charcoal fines and pyrolitic gases. The carboxylic acids were extracted from the decanted oil and esterified by the Fisher acid catalyzed method, using ethanol. The resulting product was called bioflex. The sugar-cane trash, the bio-oil and the bioflex were characterized to determine their physico-chemical properties. The Lower Heating Value (LHV) of the bio-oil resulted 21,46 MJ/kg. In the case of bioflex, its LHV was 31 MJ/kg. Preliminary tests were performed to evaluate the fuel performance of bioflex /conventional petroleum derived fuel blends. The bioflex was not miscible in diesel and only very low amount (3 vol %) was soluble in gasoline type A. Larger solubility was observed with Brazilian gasoline type C. The blend containing 90% of gasoline type C and 10% of bioflex, herein called G90-B10, presented the biggest interest so was used as fuel in a 2 KVA electric Otto engine-generator. The engine power versus applied load, fuel consumption, etc., when used G90-B10 mixture, gasoline type A and gasoline type C were evaluated and compared. The load applied during the tests consisted of a variable electric resistance with capacity from 200 W to 2000 W. The measurement of the generated electricity was made under different load conditions and under different shaft-engine rotation speed. Results showed that the power generated and the fuel consumed by the engine was similar when using the three fuels. These results confirm the technically viability of 10/90 (bioflex-gasoline C) blends as fuels in Otto engines
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Uso de biocombustivel da pirolise rapida da palha de cana em um motor de ciclo Otto
Manuel Raul Pelaez Samaniego
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