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Produção de biocombustíveis exibindo uma pegada líquida de CO2 negativa

Figura 3: A planta piloto de 1 MWth localizada em TU Darmstadt, Alemanha

Saiba como a gaseificação de loop químico tem um alto potencial para a produção sustentável e econômica de biocombustíveis a partir de resíduos biogênicos

Aliviar os impactos negativos no meio ambiente do transporte de cargas pesadas e da indústria da aviação, que consome muita energia, é um obstáculo importante que precisa ser superado no caminho para uma sociedade neutra em carbono. Isso também foi reconhecido pela Comissão Europeia, que lançou a diretiva de energias renováveis ​​(REDII) 1, incentivando a busca de caminhos auspiciosos para a produção dos chamados biocombustíveis de 2ª geração para setores onde a eletrificação não é atualmente viável. Ao contrário dos biocombustíveis convencionais, os biocombustíveis de 2ª geração podem ser derivados de resíduos biogênicos, o que significa que sua produção em larga escala não tem efeitos prejudiciais sobre a disponibilidade e os preços dos alimentos.

Biocombustíveis por meio de gaseificação

A gaseificação é uma estratégia de conversão termoquímica bem conhecida, permitindo a produção de um gás de síntese de alto poder calorífico a partir de praticamente qualquer material sólido à base de carbono, razão pela qual é considerada um bloco de construção crucial nas futuras cadeias de processamento de biocombustíveis de 2ª geração. Um gás de síntese livre de nitrogênio é um pré-requisito para a síntese de combustível, que pode ser alcançada pela implantação de oxigênio puro em processos de gaseificação incorporados em cadeias de processo de biomassa para biocombustível. O fornecimento desse oxigênio requer uma unidade de separação de ar, que está associada a grandes demandas de energia, bem como a altos custos de capital e operacionais, afetando negativamente a eficiência do processo e a economia da cadeia de valor. Portanto, novas tecnologias de gaseificação sem a necessidade de separação de ar são urgentemente necessárias.

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Figura 1: Gaseificação de loop químico

O projeto CLARA

Uma tecnologia eficiente para a produção de combustíveis líquidos com base na gaseificação química looping (CLG) de resíduos biogênicos está sendo desenvolvida no âmbito do projeto CLARA2, financiado pela UE, Horizon 2020, executado por um consórcio internacional composto por treze parceiros da academia e da indústria. No looping químico, o oxigênio puro para a conversão da matéria-prima é fornecido por meio da redução cíclica e da oxidação de um material transportador de oxigênio em circulação (consulte a Figura 1). Conseqüentemente, CLG facilita a conversão eficiente de matérias-primas biogênicas em um gás de síntese de alto poder calorífico e livre de N2, sem depender de uma unidade de separação de ar cara.

O projeto CLARA combina CLG com outras tecnologias inovadoras relacionadas ao pré-tratamento de matéria-prima, permitindo o uso de resíduos biogênicos de baixo grau para gaseificação e limpeza de gás bruto, reduzindo despesas de capital e operacionais em 30% em comparação com tecnologias de limpeza de gás de última geração . Esta cadeia de processo permite custos de produção de biocombustíveis significativamente reduzidos, de modo que combustíveis drop-in com custo competitivo (0,7 € / l) podem ser obtidos.

Além disso, a cadeia de processo sugerida, esquematicamente mostrada na Figura 2, facilita a captura eficiente do subproduto de CO2 incorrido, o que significa que os biocombustíveis que exibem uma pegada de carbono negativa são obtidos, caso o CO2 capturado de origem biogênica esteja sendo sequestrado (CCS ) ou posteriormente utilizado (CCU). Estes aspectos, em combinação com os avanços projetados em termos de escalabilidade do processo, fazem da cadeia de processos sugerida uma auspiciosa cadeia de valor carbono-negativo, prometendo uma descarbonização eficiente do setor de transportes, ao mesmo tempo que garantem a compatibilidade de mercado.

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Figura 2: Cadeia de processo sugerida de biomassa para biocombustível

Pesquisa atual

As novas tecnologias individuais da cadeia de processo estão atualmente sendo estudadas e otimizadas em unidades de escala de laboratório e bancada. Os primeiros resultados indicam que os minérios naturais de baixo custo são adequados como materiais de transporte de oxigênio para CLG. Métodos de pré-tratamento, como torrefação e lixiviação, podem aumentar a temperatura de amolecimento das cinzas e, assim, qualificar a palha de cereal como matéria-prima para CLG. Além disso, o princípio básico da recuperação de enxofre por meio de um conceito inovador de limpeza de gás de síntese foi demonstrado com sucesso.

A próxima etapa é investigar toda a cadeia do processo de biomassa em biocombustível na escala MW, usando a única planta piloto localizada na Universidade Técnica de Darmstadt (ver Figura 3). As percepções obtidas durante essas campanhas de teste, conduzidas em um ambiente industrialmente relevante, impulsionarão ainda mais as novas tecnologias em direção à maturidade do mercado, acelerando substancialmente a introdução no mercado em grande escala de biocombustíveis renováveis ​​de 2ª geração produzidos por meio da conversão termoquímica de resíduos biogênicos.

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1 “DIRETIVA (UE) 2018/2001 DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO – de 11 de dezembro de 2018 – sobre a promoção da utilização de energia proveniente de fontes renováveis,” p. 128

2 Este projeto recebeu financiamento da União Europeia

Programa de investigação e inovação Horizonte 2020 ao abrigo da convenção de subvenção n.º 817841.

LEGENDAS:

Figura 1: Gaseificação de loop químico

Figura 2: Cadeia de processo sugerida de biomassa para biocombustível

Figura 3: A planta piloto de 1 MWth localizada em TU Darmstadt, Alemanha

Observação: este é um perfil comercial