Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10348/9038
Título: Da pirólise à gasificação – caracterização do potencial da biomassa endógena do Norte de Portugal
Autor: Soares, Bruna Filipa
Orientador: Borges, Amadeu Duarte Da Silva
Palavras-chave: biomassa
combustão
pirólise
gasificação
Data: 29-Nov-2018
Resumo: Foi propósito desta dissertação de mestrado o desenvolvimento de competências de investigação na área da produção renovável de energia, mais especificamente a partir da biomassa, pelos processos de combustão, de pirólise e de gasificação, pois, questões como dependência energética externa, elevada intensidade carbónica e disponibilidade energética incerta de combustíveis de origem fóssil, não sendo recentes, permanecem atuais. Neste sentido, foi feito o estudo do potencial energético da biomassa agroflorestal do Norte de Portugal, através de recolha e tratamento de informação relevante sobre os diferentes tipos de biomassa, com o intuito de determinar a viabilidade de implementação de centrais térmicas a biomassa. Foram estudados os processos de combustão, de pirólise e de gasificação da biomassa por forma a otimizar a sua utilização, contribuindo para a melhoria das eficiências de conversão. O estudo compreendeu a realização de ensaios experimentais em torno dos processos de pirólise e de gasificação, onde foram testadas diversas biomassas. Aos processos de pirólise e de gasificação, são inerentes inúmeras vantagens, quando comparados com o processo de combustão, pois, como resultado destes processos, é possível obter um biocombustível gasoso e/ou sólido, este último na forma de biocarvão. O biocarvão, para além do elevado poder calorífico, com vantagens claras para a produção de energia, quando aplicado nos solos agrícolas aumenta a retenção de nutrientes, diminuindo a necessidade de fertilização e de rega, apresentando ainda a vantagem de ser um elemento sequestrador do dióxido de carbono atmosférico. Foram também verificadas as propriedades do biocarvão obtido, quer por gasificação, quer por pirólise, através das análises imediata e calorimétrica. Para além das diferentes biomassas estudadas, foram também analisados os tempos de permanência e temperaturas de processo. No processo de pirólise, ficou evidenciado que o tempo de permanência da biomassa tem pouca influência na redução do teor de matéria volátil do biocarvão produzido por pirólise lenta. Do processo de gasificação foi possível verificar que a biomassa de casca de avelã, resultou num biocarvão com um teor de carbono fixo de 88%. O gás de síntese produzido foi queimado num motor de combustão interna, tendo sido verificada uma produção específica de 1,14 kWh/kg e uma produção de gás de 2,78 m3 /kg.De modo a poder-se sistematizar o contributo do processo de gasificação, foi também utilizado um modelo numérico para obtenção de resultados. Os resultados produzidos mostraram-se consistentes com a literatura. Através do conhecimento experimental, bem como dos resultados obtidos, dos processos de combustão, de pirólise e de gasificação, foi possível caracterizar o potencial da biomassa endógena do Norte de Portugal e compará-lo com as importações evitadas em termos de combustíveis fósseis e emissões de gases com efeito de estufa associadas.
The purpose of this master's thesis was the development of research competences in the field of renewable energy production, more specifically from biomass, by the combustion, pyrolysis and gasification processes, since issues such as external energy dependence, high carbon intensity and uncertain energy availability of fossil fuels, not being recent, remain current. In this sense, the energy potential of the agroforestry biomass of the North of Portugal was studied by collecting and processing relevant information on the different types of biomass, in order to determine the viability of biomass thermal power plants. The processes of combustion, pyrolysis and gasification of biomass were studied in order to optimize their use, contributing to the improvement of conversion efficiencies. The study comprised experimental tests on the pyrolysis and gasification processes, where several biomasses were tested. To the pyrolysis and gasification processes, innumerable advantages are inherent when compared to the combustion process, as a result of these processes, it is possible to obtain a gaseous and/or solid biofuel, the latter in the form of biochar. In addition to the high calorific value of biochar, with clear advantages for energy production, when applied to agricultural soils, it increases nutrient retention, reducing the need for fertilization and irrigation, and has the advantage of being a sequestering element of atmospheric carbon dioxide. The properties of the biochar obtained either by gasification or by pyrolysis were verified by means of the immediate and calorimetric analysis. In addition to the different biomasses studied, the residence times and process temperatures were also analysed. In the pyrolysis process, it was evidenced that the residence time of the biomass has little influence on the reduction of the volatile matter content of the biochar produced by slow pyrolysis. From the gasification process it was possible to verify that the biomass of hazelnut shell resulted in a biochar with a fixed carbon content of 88%. The produced syngas was burned in an internal combustion engine and was verified a specific production of 1,14 kWh/kg and a gas production of 2,78 m3 /kg. In order to systematize the contribution of the gasification process, a numerical model was also used to obtain results. The results were consistent with the literature Through the experimental knowledge, as well as the results obtained, of the combustion, pyrolysis and gasification processes, it was possible to characterize the potential of the endogenous biomass of the North of Portugal and to compare it with the avoided imports in terms of fossil fuels and emissions of associated greenhouse gases.
Descrição: Dissertação apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
URI: http://hdl.handle.net/10348/9038
Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
Aparece nas colecções:DENG - Dissertações de Mestrado
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