Publicado em 06 de junho de 2024 por Mecânica de Comunicação

Bio-óleo é alternativa para produção de hidrogênio

O interesse crescente pelo hidrogênio é resultado não apenas da expectativa de que o hidrogênio é a energia do futuro, mas também do aumento da demanda por hidrogênio como matéria-prima para a indústria. Existem diferentes formas de produção de hidrogênio em escala industrial estão: tecnologia de eletrólise da água e processos de reforma como: gaseificação, oxidação parcial ou pirólise de hidrocarbonetos.

A reforma com vapor de água do metano (RVM) é hoje a tecnologia mais utilizada para a produção de H₂ em escala industrial, corresponde a 48% de toda produção mundial. As demais fontes para a produção de hidrogênio são: reforma de óleo ou nafta (30%), gaseificação de carvão (18%) e outros processos (4%). Assim a inovação na produção de hidrogênio é extremamente necessária para enfrentar os desafios energéticos e ambientais de uma forma limpa, eficiente, eficaz, confiável e acessível.

A produção de hidrogênio a partir da gaseificação do carvão e da reforma do gás natural geram níveis significativos de CO₂ e CO, assim uma alternativa é a produção de hidrogênio a partir do bio-óleo, um líquido marrom escuro viscoso e se aproxima da composição elementar da biomassa de origem.

O óleo é obtido, através da conversão da biomassa, por três métodos: biológica, termal e mecânica. Entre esses métodos pode-se destacar o termal ou termoquímico que compreende os seguintes tipos de processo: combustão, gaseificação e pirólise. O método termal se destaca por ser a maneira mais eficiente e conveniente de converter biomassa em combustível. Neste método, se destaca a pirólise. As pirólises lentas a temperaturas inferiores a 450ºC favorecem a produção de carvão e pirólises rápidas a temperatura em torno de 500ºC favorecem a produção de bio-óleo.

O bio-óleo uma mistura complexa de componentes orgânicos tais como: cetonas, aldeídos, ácidos, álcoois, fenóis e tantos outros componentes que derivam da lignina, e tem um poder calorífico entre 20 e 35 MJ/kg e esse poder calorífico depende de vários fatores, podendo ser usado para as seguintes aplicações: geração de energia elétrica, geração de potência, combustível, produção de compostos químicos e resinas, substituto do óleo diesel na forma de mistura ou puro, entre outras aplicações.

Do bio-óleo, a produção de hidrogênio pode ser obtida por processos termoquímicos, como a reforma com vapor de água, a reforma autotérmica e a oxidação parcial. A reforma com vapor de água é o principal método de obtenção do hidrogênio contando com 48% da produção mundial, sendo que 95% da produção do hidrogênio são provenientes de combustíveis fosseis e 4% de eletricidade. Ela tem sido aplicada em várias indústrias para produção de gás de síntese.

A reação de reforma com vapor de água sempre vem acompanhada de outras reações como formação do metano, formação do carbono, reação de deslocamento gás-água (reação de shift) e reação de consumo de carbono. Na reforma com vapor de água de um bio-óleo há a produção de hidrogênio, monóxido de carbono, metano, gás carbônico, coque e alguns hidrocarbonetos de baixa massa molecular.

O mecanismo de reação da reforma do bio-óleo é complexo e é composto de numerosos estágios individuais e reações secundárias sendo que este se assemelha a reforma com vapor de água de etanol.

As informações acima foram extraídas da dissertação de mestrado Análise Termodinâmica da Reforma com Vapor de Água de um Composto Modelo de Bio-óleo para Produção de Hidrogênio, defendida por Ivo Júnior Trevisan, no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química do Instituto de Química da Universidade Federal de Goiás, sob orientação do professor Thiago Leandro de Souza e coorientação do professor Cristian Gonçalves Alonso.