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Gaseificao de biomassa


Introdução

Desde a Crise do Petróleo de 1973, o IPT tem desenvolvido projetos de P&D&I visando à viabilização do uso de fontes energéticas alternativas, especialmente a conversão de combustíveis sólidos em gás. Em biomassa, um dos focos principais do Instituto, a gaseificação é vista como uma ferramenta de mitigação da emissão de gases de efeito estufa, principalmente CO2.

Objetivos do Projeto

O objetivo do projeto é viabilizar um processo completo de gaseificação de biomassa em escala piloto, por meio do estabelecimento de um Núcleo de Gaseificação. Cada módulo do núcleo será responsável por uma etapa do processo completo (pré-tratamento, gaseificação e limpeza de gases) e por superar seus gargalos específicos. Ao mesmo tempo, as etapas serão integradas, de forma a obter um processo completo.

O Centro de Gaseificação oferecerá sua infraestrutura para projetos de pesquisa no tema, em escala laboratorial, para pesquisadores de universidades e outros institutos de pesquisa. A construção da unidade piloto de 500kg/h deverá durar três anos, com dois anos subseqüentes de operação e desenvolvimento tecnológico.

Ao final do projeto, espera-se obter um conjunto de tecnologias que permita a conversão de biomassa em gás de síntese (syngas). Este gás de síntese oferece diversas possibilidades de conversão em produtos energéticos (etanol, diesel, metanol, gasolina, hidrogênio, gás natural sintético, entre outros), produtos químicos, polímeros verdes e eletricidade.

Estado da Arte


A conversão de combustíveis fósseis sólidos em combustíveis líquidos, via gaseificação, já é dominada. A África do Sul, por exemplo, usa esta tecnologia para converter carvão em gás de síntese, para então produzir diesel e gasolina. A tecnologia para conversão de biomassa em combustíveis líquidos, no entanto, ainda está em estágio de desenvolvimento. Há diversas iniciativas de pesquisa em gaseificação de biomassa ao redor do mundo, geralmente focadas em algumas poucas etapas do processo completo; no entanto, ainda não há a integração de todas estas etapas, e, portanto não há um processo completo disponível comercialmente.

Justificativa e impactos esperados

Embora o etanol de cana-de-açúcar brasileiro seja mais energeticamente eficiente do que o etanol de milho americano, apenas 1/4 da energia contida na cana é utilizada hoje. O crescimento da demanda de mercado por etanol está causando a expansão da cultura para áreas que eram utilizadas para pecuária, mas este processo irá atingir o seu limite em breve, tanto em aspectos ambientais quanto de uso da terra, limitando o crescimento extensivo.

O bagaço e a palha gerados pela plantação e industrialização da cana-de-açúcar têm sido subutilizados do ponto de vista de geração de energia. Além disso, com o fim das queimadas em lavouras de cana-de-açúcar, que deve ocorrer até 2014, haverá uma grande quantidade de biomassa disponível.

A produção de gás de síntese a partir do bagaço e palha da cana-de-açúcar é uma forma de obter, de modo mais eficiente, a energia contida nestes resíduos. Espera-se que essa nova tecnologia dobre a produção energética atual, por meio de eletricidade e biocombustíveis, além de permitir a geração de produtos químicos, utilizando a mesma área cultivada.

Principais desafios tecnológicos

Adaptar tecnologias para:

  • Pré-tratamento de bagaço e palha de cana-de-açúcar (pirólise rápida, torrefação, compactação)
  • Sistemas pressurizados de alimentação
  • Gaseificação (40bar) e alta temperatura (aprox. 1500ºC)
  • Limpeza e purificação do gás de síntese

Parceiros


O IPT, juntamente com a Petrobrás, Oxiteno e Vale/VSE, criaram o consórcio denominado Biosyngas. A ESALQ/USP e a cidade de Piracicaba, uma das maiores produtoras de cana-de-açúcar no Brasil, cederam o terreno e a infraestrutura necessária para a instalação da planta piloto.
Apoio tecnológico: CTC, CTBE, IPT, ESALQ / USP

Financiamento

O IPT está negociando este Projeto com o BNDES, FINEP e Governo do Estado de São Paulo, e espera receber contribuições também das empresas parceiras. Durante a operação do Centro, deverão ser promovidos projetos satélite, financiados pela FAPESP.

O orçamento atual para todo o projeto está estimado em R$83 milhões. Cada empresa parceira deverá contribuir com R$ 2 milhões, durante toda a execução do projeto.
 
  • Biomassa - bagaço e palha de cana-de-açúcar
 

Plano de implantação

Construção do Centro de Gaseificação em Piracicaba, com uma unidade-piloto central de gaseificação, para a produção de gás de síntese. Essa unidade contará com equipamentos de pré-tratamento de palha e bagaço, gaseificação, tratamento e limpeza de gases. Os equipamentos serão ajustados e testados em operações de longo prazo, para provar sua viabilidade técnica e econômica. Espera-se que os parceiros implementem unidades para síntese catalítica e geração de energia elétrica.

Para este fim, o Centro oferecerá uma equipe de suporte permanente, utilidades e instalações de instrumentação, e estará aberto a projetos conjuntos com universidades, instituições de pesquisa e indústrias, em assuntos relacionados às tecnologias de gaseificação de biomassa e síntese de produtos a partir do gás de síntese.

Cronograma
  • Ano 0 - Projeto Conceitual (Status: 95%)
  • Ano 1 - Projeto básico e executivo da planta piloto (Status: 5%)
  • Ano 2 - Obras Civis (Status: 5%)
  • Ano 2 - Construção da Planta Piloto
  • Ano 3 – Construção dos Módulos de pré-tratamento (Downstream)
  • Ano 3 - Construção do Módulo do Gaseificador(Middlestream)
  • Ano 3 - Construção dos Módulos de limpeza de gases (Upstream)
  • Ano 3 – Construção do Módulo de Utilidades
  • Ano 4 - Testes das Operações a frio e a quente
  • Ano 4 - Otimização da operação da planta
  • Ano 5 - Teste geral da instalação

Propriedade dos resultados

Tecnologias desenvolvidas durante o projeto serão protegidas por Propriedade Intelectual, e a propriedade dos resultados será proporcional aos investimentos aportados. O direito de uso das tecnologias obtidas pela aquisição de tecnologias estrangeiras será negociado entre os parceiros.
Empresas interessadas poderão utilizar a tecnologia desenvolvida mediante pagamento de Royalties.

Detalhes técnicos (informações adicionais)

Como um esforço complementar à planta piloto de gaseificação de biomassa, o Projeto irá buscar o desenvolvimento de alternativas mais eficientes, tanto do ponto de vista econômico quanto tecnológico, para cada etapa do processo, em escala laboratorial. Se comprovadas, estas tecnologias serão integradas à planta piloto básica. Desta forma, o Centro de Gaseificação visa não somente à demonstração de sua viabilidade como também a meios de otimizar seus parâmetros técnicos e econômicos e tornar a gaseificação de biomassa uma alternativa competitiva aos combustíveis e produtos químicos de origem fóssil utilizados atualmente.

Notícias e reportagens

Confira o que já foi falado na mídia sobre o Projeto de Gaseificação de Biomassa.

Simpósio de Gaseificação de Biomassa - Notícia IPT

Planta de gaseificação de biomassa em Piracicaba

Reportagem Globo News - video

Reportagem Jornal da Cultura - video

Reportagem Brasil Econômico - PDF

Anuário da Cana-Açúcar - PDF

Gaseificação é aprovada - Notícia IPT

Fronteira da tecnologia - Notícia IPT

Gaseificação de biomassa - Notícia IPT