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GASEIFICAÇÃO DA 
BIOMASSA
Prof. Paulo Cesar C. Pinheiro
Dept. Engenharia Mecânica da UFMG
Abril 2012
Rotas Primárias de Conversão
Combustão, pirolise, e gaseificação são os tipos primários de 
processos de conversão térmica
Combustão é definida como:
• Conversão térmica da matéria orgânica com um oxidante 
(normalmente oxigênio) para produzir principalmente CO2 e água.
• O oxidante é em excesso estequiométrico, ie, oxidação completa.
Pirolise é definida como:
• Conversão térmica (destruição) dos orgânicos na ausência do ar
• Muitas vezes se refere ao processo térmico a baixa temperatura, 
produzindo líquidos como principal produto
• Possibilidade de subprodutos químicos e alimentícios
Gaseificação é definida como:
• Conversão térmica de materiais orgânicos a temperaturas elevadas e 
condições redutoras, para produzir gases, com char, água e 
condensáveis como produtos secundários
• Categorias básicas: oxidação parcial e aquecimento indireto 
(gaseificação a vapor)
Combustão, Pirólise, Gaseificação Histórico
Murdoch (1792) - Destilação do carvão
London gas lights - 1802
Blau gas – Fontana - 1780
1900 Colonial power
MeOH 1913 BASF
Fischer Tropsch 1920
WWII - Veículos a Gasogênio
SASOL 1955 - Presente
GTL 1995 – Presente
Hidrogênio – Futuro?
Circa 1898
• A gaseificação pode utilizar uma grande gama de produtos, desde 
resíduos de florestas ou agrícolas até grãos, sem modificação 
significativa no processo. Um sistema pode ser projetado para utilizar 
vários tipo de produtos.
• A gaseificação é aplicável em uma grande faixa de tamanhos, de 
fazendas, vilarejos, pequenas indústrias até uma escala industrial.
• A eficiência térmica do processo de gaseificação pode ser alta: 
• CHP – até 90%
• Processo de combustível de 1a geração – até 60%
• Processos de síntese de combustíveis e químicos a partir do syngas
já são comerciais.
• O CHP baseado na gaseificação pode maximizar o caracter 
renovável de um projeto existente ou proposto de etanol.
Gaseificação da Biomassa
Combustíveis e químicos são os principais produtos. Novos 
tipos de produtos (óleos oxigenados) necessitam de um 
desenvolvimento de mercado
O Processo de Gaseificação
Oxidação parcial a alta Temperatura e α < 1
1. Pirólise (600 ºC) Calor, coque, gases e alcatrão
2. Oxidação (1200 ºC)C + ½ O2 = CO C+ O2 = CO2
3. Gaseificação CO2 + C = 2CO 
H2O + C = CO + H2
2H2 + C = CH4
4. Craqueamento do alcatrão: Alc. + vapor + calor = CO + CO2 + CH2
5. Oxidação parcial dos produtos da pirólise
(CO+H2+CH4) + O2 = CO2 + H2
O Processo de Gaseificação
• O processo de pirolise ocorre 
quanto a partícula carbonosa é
aquecida. Os voláteis são liberados 
e o char (carvão ou coque) 
produzido.
• O processo de combustão ocorre 
com a reação dos produtos voláteis 
e algum char reagem com o 
oxigênio, formando CO2 e CO, que produzem calor para as reações de 
gaseificação posteriores. A pirólise
e a combustão são muito rápidas.
• O processo de gaseificação ocorre 
quando o char reage com o CO2 e vapor para produzir CO e H2. O gás resultante é chamado syngas e 
pode ser convertido em energia 
elétrica de uma forma mais eficiente 
que a combustão direta da 
biomassa.
O Processo de Gaseificação Reações Primárias, Secundárias e Terciárias
Gaseificação
Nos projetos de cogeração em que se utilize gasificação, o 
recomendavel é desenvolver a maior cantidade de sinergias entre 
os negócios.
Rotas de Gaseificação
Tipos de Gaseificadores Tipos de Gaseificadores
Tipos de Gaseificadores
Gasifier Advantages Disadvantages
Updraft Mature for heat Feed size limits
Small scale applications High tar yields
Can handle high moisture Scale limitations
No carbon in ash Producer gas
Slagging potential
Downdraft Small scale applications Feed size limits
Low particulates Scale limitations
Low tar Producer gas
Moisture sensitive
Fluid Bed Large scale applications Medium tar yield
Feed characteristics Higher particle loading
Direct/indirect heating
Can produce syngas
Circulating Fluid Bed Large scale applications Medium tar yield
Feed characteristics Higher particle loading
Can produce syngas
Entrained Flow Can be scaled Large amount of carrier gas
Potential for low tar Higher particle loading
Potential for low CH4 Potentially high S/C
Can produce syngas Particle size limits
Vantagens e Desvantagens
Gaseificadores Gaseificadores
Capacidade dos Gaseificadores Gaseificadores
Gaseificadores para Indústria Açucareira
Gaseificadores de biomassa eficientes podem explorar 
características únicas da biomassa
Um grande número de companhias estão envolvidas na conversão 
térmica da biomassa
A composição do gás varia com o tipo de gaseificador
Gasificador FERCO Carbona Modelo IGT
Princeton
Tipo CFB Indireto FB Ar FB Indireto PFB
Agente vapor ar vapor O2/vapor
Material Leito olivine areia nada alumina
Alimentação chips madeira pellets madeira Licor negro chips madeir
Composição gás
H2 26.2 21.7 29.4 19.1
CO 38.2 23.8 39.2 11.1
CO2 15.1 9.4 13.1 28.9
N2 2 41.6 0.2 27.8
CH4 14.9 0.08 13.0 11.2
C2+ 4 0.6 4.4 2.0
PCS, MJ/Nm3 16.3 5.4 17.2 9.2
O poder calorífico do gás varia de 15% a 40% do poder calorífico do 
gás natural
Gaseificador Gás Entrada Tipo de Gás Gás Produzido
PCS (MJ/Nm3)
Oxidação Parcial Ar Gás Pobre 5-7
Oxidação Parcial Oxigênio Gás de Síntese 10
Indireto Vapor Gás de Síntese 15
Gás Natural 38
Metano 41
Custos
Desafios
Community Power Corporation’s BioMax Modular Biopower System
Sistemas de 5, 15, 50 kW
8420 S. Continental Divide Road
Littleton, Colorado USA 80127
www.gocpc.com
Community Power Corporation 
50 kWe combined heat and power
Thermal energy for heat
Thermal energy for absorption chiller
Electricity: 8.1 liter GM turbocharged stationary 
engine with genset
24/6 operation
No additional staffing
transparent
Seeking funding for other prime movers
1.5 tons/day green chips consumption
Gaseificação direta com ar não produz efluente líquido
Gaseificador de Licor Negro
• 110 ton/dia de pellets de madeira
• 5.4 MW potência elétrica
• 11.5 MW térmica
• Rendimento elétrico 30% (PCI), global 90% 
Projeto Carbona, Skive, Dinamarca 5 MWe
A produção de combustíveis de transporte deve ser de grande escala 
devido a complexidade do processo e da natureza de capital intensiva. 
Deve existir oportunidades para pequenos sistemas.
Diversificação de hidrocarbonetos pode ser a chave do sucesso
Biorefinarias integradas envolvem tanto processos de conversão 
térmica quanto bioquímicos
Gaseificação da
Biomassa
Gasogênio
(motor a gas, turbina gas, 
célula combustível)
Gas Natural
Sintético (SNG)
Combustível FT
(FT-Diesel)
Metanol
Hidrogênio
outros
Biomassa
O Conceito Básico da Química Verde
Perdas de
Chaminé
Combustor
O2
Gaseificador
Turbina a Gás
Turbina a 
VaporG1
G2
Energia da
Biomassa
100%
Perdas Termo-
eletromecânicas
2%
Perdas
Parasitas 
Biomassa
Biomassa
Úmida
Biomassa
Seca
Perdas do
gaseificador
Caldeira de
Recuperação
Ciclo Combinado Com Gaseificação da Biomassa
“Estado da Arte”
IGCC Integrated Gasification Combined Cycle
• Gaseificação do carvão para produzir syngas
• Syngas é queimado
• O gás quente aciona a turbina a gás
• Gás de escape da turbina produz vapor
• Vapor aciona turbina a vapor IGCC de Puertollano – Espanha
IGCC Integrated Gasification Combined Cycle
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo 
Combinado de Potência (BIGCC) de 30 MWe
IGCC Integrated Gasification Combined Cycle Gaseificador UNESP
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de 
cogeração de pequeno porte (15 kWe) 
Gaseificador Tipo 
Downdraft de 
simples estagio, 25 
kg/h de Biomassa
Motor Gerador 
Compacto 5 kWe
Filtro de manga
Trocador de 
Calor Água-Gás
Gaseificador UNESP
Cogerador
Compacto
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de 
cogeração de pequeno porte (15 kWe) 
Gaseificador UNESP
Gaseificador Tipo 
Downdraft de duplo 
estagio, 25 kg/h de 
Biomassa
Sistema de Alimentação de 
Biomassa
Ciclone com sistema de 
preaquecimento