ESTUDO E ANÁLISE DA ROTA BTL NO BRASIL E NO MUNDO

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
BACHARELADO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS
DISCIPLINA: BIOMASSA E BIOCOMBUSTÍVEIS
DOCENTE: RICARDO HENRIQUE DE ROCHA CARVALHO
Jéssica Sousa Dantas
2013010908
ESTUDO E ANÁLISE DA ROTA BTL NO BRASIL E NO MUNDO
Mossoró- RN,
Maio de 2016.
INTRODUÇÃO
Atualmente a preocupação com o meio ambiente e sua constante degradação vem sendo não somente assunto de palestras e aulas bem como motivo e impulsionador nas mais variadas pesquisas. O protocolo de Kyoto tem como sua principal diretriz e objetivo a diminuição dos gases responsáveis pela poluição atmosférica, incentivando novas tecnologias para o desenvolvimento da matriz energética mundial.
A rota BTL é a união entre uma tecnologia conhecida e desenvolvida anos antes da Segunda Grande Guerra e a necessidade de uma nova matriz energética que não se utilize de combustíveis fosseis, e tenha o menor impacto possível no meio ambiente. 
PROCESSOS ENVOLVIDOS
A sigla BTL significa Biomass To Liquid, diz respeito ao processo de transformar biomassa como fonte de produção para combustíveis líquidos que normalmente são obtidos através do combustível fóssil mais valorizado atualmente, o petróleo. Consiste na utilização do processo de gaseificação para transformar a biomassa em um insumo conhecido como gás de síntese e sua posterior aplicação na síntese Fischer-Tropsch para obtenção de combustíveis veiculares de boa qualidade e menos poluentes.
	
GASEIFICAÇÃO
O processo de gaseificação consiste em transformar material orgânico em CO e H2 (gás de síntese), através de sua decomposição térmica. Pode ser dividido em etapas, são estas: pirólise, oxidação de parte do carbono fixo, gaseificação e craqueamento do alcatrão. (Cenbio, 2002). 
	É um processo termoquímico que ocorre em altas temperaturas na presença de ar, e que converte a biomassa em um gás que é o combustível que irá para a o reator Fischer-Tropsh, a composição desse gás pode variar de acordo com o insumo utilizado. Entre seus componentes encontra-se um conhecido como alcatrão que é um dos contaminantes do gás, ente as várias etapas que ocorrem uma das mais importantes é a retirada desse alcatrão pois é inviável a presença do mesmo no reator. A limpeza do alcatrão pode ser feita de duas maneiras: dentro do gaseificador ( tratamento primário ) ou a jusante do gaseificador ( tratamento secundário).
	Ainda no processo de limpeza há necessidade de remover material particulado, como cinzas, podendo ser através de: ciclone, filtros ou um lavador de gás.
Abaixo esta o esquema das reações que ocorrem em cada etapa:
I. Pirólise
Biomassa + Calor ® Coque + Gases + Alcatrão + Condensáveis 
II. Oxidação do Carbono
C + ½ O2 = CO 
C + O2 = CO2 
III. Gaseificação
- Reações Heterogêneas
C + CO2 = 2 CO (Reação de Bouduard) 
C + H2O = CO + H2 (Reação de gás de água ou reação carbono vapor)
C + 2 H2 = CH4 (Reação de formação de metano) 
- Reações Homogêneas
CO + H2O = CO2 + H2 (Reação de “deslocamento” da água) 
CH4 + H2O = CO + 3 H2 
IV. Craqueamento do Alcatrão
Alcatrão + Vapor + Calor = CO + CO2 + CH2 
V. Oxidação Parcial dos Produtos da Pirólise
(CO + H2 + CH4) + O2 = CO2 + H2 
Fonte: Cenbio,2002.
SÍNTESE DE FISCHER- TROPSH
A unidade de síntese Fischer-Tropsch é o coração do processo BTL, é nesta unidade que o gás de síntese será transformado em hidrocarbonetos líquidos, e após tratamentos posteriores em combustíveis líquidos.
O gás de síntese gerado pelos gaseificadores sofre diversos processos de purificação até que possa ser utilizados para síntese. Isto se deve ao fato que para eficiência da síntese ser satisfatória a razão H2/CO deve ser da ordem de 2. Além disso o fato de se utilizar catalisadores faz com que sejam necessários cuidados com compostos que possam causar seu envenenamento. ( Lessa, 2008). 
Figura 1 Gaseificação da Biomassa e Síntese de Fishcer- Tropsch 
Fonte: Google Imagens 2016.
	Também faz parte do processo uso de catalisadores, sem os mesmos a reação se torna tão lenta que acaba inviável economicamente. Porém um cuidado tem que ser tomado em relação ao uso de catalisadores, pois a quantidade de água que entra no reator pode anular a ação de catalisadores como o cobalto, ou seja, deve-se evitar ao máximo que entre água em excesso no reator.
Vários catalisadores podem ser empregados na síntese de Fischer-Tropsch, sobretudo metais de transição como Fe, Ni, Co e Ru. Foram realizadas diversas pesquisas acerca da ação dos catalisadores na reação com o intuito de otimizar o processo para a produção de combustíveis específicos, diesel principalmente. Sabe-se que o uso de níquel tende a favorecer a produção de metano; o ferro provoca uma maior ocorrência da reação de mudança do vapor de água, sendo assim indicado a gases de síntese com baixa razão de hidrogênio/gás carbônico; o cobalto, por sua vez, não provoca tanta produção de hidrogênio, mas é bem mais caro que o ferro, embora seja mais barato que o rutênio, pouco utilizado por conta do preço proibitivo. Os catalisadores são sensitivos à presença de enxofre no gás de síntese, que prejudica a reação (WEISE, 2013).
PRODUTOS OBTIDOS NA SÍNTESE DE FISCHER-TROPSCH
A partir da síntese é obtido um óleo rico nas mais diversas cadeias de hidrocarbonetos , similar ao petróleo. Para que se possa separar estes produtos é necessário fazer um refino deste óleo. Após este processo são obtidos diversos produtos como diesel, nafta, solventes e etc. Uma forma de aumentar a produção de diesel é quebrando-se as ceras em hidrocarbonetos menores e fazer um reciclo de parte dos hidrocarbonetos líquidos para o gaseificador (Kavalov et al., 2005). 
Porém de acordo com Kavalov et al. (2005), um aumento superior a 75% pode causar perda de energia no processo, maior emissão de poluentes e aumento nos custos.
O diesel produzido pelo processo Fischer-Tropsch tem alto padrão de qualidade, e ao contrário do diesel convencional não apresenta enxofre que pode causar corrosão em motores. Além disso, tem elevado número de cetano, podendo assim ser usado como aditivo de diesel convencional de qualidade inferior. (Opdal et al., 2006).
Figura 2 Composição Típica do Produto da Síntese de Fishcer-Tropsch. 
Fonte: Kavalov et al. ( 2005 ).
	
	
APLICAÇÃO DO COMBUSTÍVEL 
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Os principais desafios para o desenvolvimento de reatores comerciais de Fischer-Tropsch são o alto calor de reação (necessitando de mecanismos de controle de temperatura) e o grande número de produtos gerados com diferentes pressões de vapor (Opdal et al., 2006).
PERSPECTIVA NACIONAL
No Brasil muitas vezes a biomassa residual é desprezada pela sociedade que dá costumeiramente um final semelhante a rota convencional de lixo. Na maioria dos casos o resíduo agrícola ou industrial é incinerado sem mesmo haver uma avaliação do seu potencial energético.
PERSPECTIVA MUNDIAL
CONCLUSÃO
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
FONSECA, Aires Duarte da. Dimensionamento de Plantas Biomass to Liquid para a Produção de Óleo Diesel Sintético no Brasil. 2013. 153 f. Tese (Doutorado) - Curso de PÓs GraduaÇÃo em Energia, Universidade de SÃo Paulo, São Paulo, 2013. Disponível em: <file:///C:/Users/Cliente/Downloads/Tese.pdf>. Acesso em: 11 maio 2016.
 Kavalov, B., Peteves, S.D. , Status and perspectives of biomass-to-liquid fuels in european union, Holanda, 2005.
LESSA, Juliana Haas Peçanha. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA DO PROCESSO BTL (BIOMASS-TO-LIQUID) PELA SÍNTESE FISCHER-TROPSCH NO BRASIL. 2008. 100 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Programa Escola de Química/agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – Processamento, Gestão e Meio Ambiente na Indústria de Petróleo e Gás Natural, Rio de Janeiro, 2008. Disponível em: <file:///C:/Users/Cliente/Downloads/prh13-projeto-final-juliana-haas-pecanha-lessa.pdf>.Acesso em: 11 maio 2016.
MARTINS, Luciano Coutinho. Perspectivas de viabilidade econômica da tecnologia BTL no Brasil, visando a produção de petróleo sintético renovável. 2013. 95 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Pós Graduação em Tecnologia, Centro Federal de EducaÇÃo TecnolÓgica Celso Suckow da Fonseca, Rio de Janeiro, 2013.
Opdal,O.A., Skreiberg, O., Prodution of synthetic biodiesel via Fischer-Tropsch synthesis. Noruega, 2006.
WEISE, Fernando. Gás de Síntese e o processo de Fischer-Tropsch. 2013. Disponível em: <http://aspiracoesquimicas.net/2013/04/gas-de-sintese-e-o-processo-de-fischer-tropsch.html/>. Acesso em: 11 maio 2016.