Otimização do controle e automação de um reator de torrefação de biomassa

Abstract

A crescente demanda energética mundial juntamente com a busca pela redução das emissões de carbono impulsiona o desenvolvimento de tecnologias para a geração de energia limpa. Uma alternativa muito estudada e ainda pouco explorada que tem ganhando espaço ao longo dos anos é a geração de energia a partir da biomassa, haja vista que apresenta vantagens significativas sobre os recursos fósseis, ao apresentar menor impacto ambiental, baixo custo e menor dano corrosivo aos equipamentos. Na obtenção de energia advinda da biomassa são empregados processos bioquímicos e termoquímicos os quais convertem a biomassa em materiais sólidos e gasosos utilizados posteriormente como fontes energéticas, existindo também a possibilidade de obtenção de energia pela queima direta da biomassa como ocorre nas indústrias de açúcar e álcool a partir da queima do bagaço da cana para alimentar as fornalhas e caldeiras. Apesar das vantagens da utilização da biomassa sobre os recursos fósseis, o volume, a baixa densidade energética e a forma inconveniente de biomassa são alguns dos fatores que impedem a mudança de utilização dos combustíveis fósseis para a biomassa. A fim de contornar tais problemas e na busca por obter maior poder calorifico advindo da biomassa existem diversas estudos que buscam refinar a metodologia através do controle preciso dos parâmetros envolvidos durante o processo seja ele termoquímico ou bioquímico (BASU, 2013). O presente trabalho teve como objetivo refinar um destes processos (torrefação) utilizando um reator de biomassa, para isto foram desenvolvidos os sistemas de controle de temperatura, controle de gases, sistemas de perda de massa e sistema de aquisição de dados utilizando como base a plataforma arduino. O controle de oxigênio foi implementado via controle on-off enquanto o controle de temperatura faz uso de um controlador proporcional, já o sistema de aquisição de dados foi desenvolvido utilizando o software LabVIEW, o qual através da comunicação serial recebe os dados enviados por dois arduinos permitindo a análise e visualização de forma centralizada. Os dados provenientes dos processos de torrefação para diferentes temperaturas e concentrações de oxigênio demostraram que ambos os sistemas de controle são capazes de manter seus respectivos patamares com pequenas variações em torno destes, utilizando o produto dos ensaios realizados foi feita a análise da concentração do teor de voláteis a partir do qual foi possível validar o processo de torrefação no reator.