Modelagem numérica do tratamento térmico de biomassa

Abstract

A biomassa, como biocombustível, apresenta diversas desvantagens, como baixa densidade energética, alto teor de umidade e de oxigênio. Diferentes processos pertencentes à rota de conversão termoquímica podem ser aplicados para mitigar os eventuais problemas intrínsecos da biomassa in natura. A torrefação consiste em um pré-tratamento da biomassa, em que a mesma é sujeita a temperaturas entre 200 e 300 ◦C em uma atmosfera inerte ou parcialmente oxidativa, de modo a promover melhorias nas propriedades energéticas da biomassa e agregar valor a este biocombustível. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho consistiu na construção de um código em Python para analisar o processo de transferência de calor e massa durante o tratamento de torrefação da espécie Eucalyptus grandis. O modelo numérico foi estabelecido para duas condições. Na primeira, o modelo cinético em 0D foi criado para predição da perda de massa em um ponto (0D), aplicando uma aproximação de dois passos para as reações químicas, discretizada pela evolução no tempo de quatro pseudocomponentes. Na segunda, foi feita a análise da composição elementar dos pseudocomponentes discretizados no modelo, de modo a obter as entalpias de reação de cada um deles e assim estimar a energia liberada ao longo do processo. Com a análise de composição elementar foram definidas a condutividade térmica nas direções paralela e perpendicular às fibras da madeira, e o calor específico a pressão constante. Os resultados numéricos obtidos forneceram informações importantes para o desenvolvimento e otimização dos parâmetros de processo de reatores de conversão de biomassa.