SynDiesel - Combustíveis para motores diesel a partir de gasificação térmica de resíduos e culturas dedicada

A penetração das energias renováveis no Alentejo representa, em alguns períodos do ano, cerca de 40% da produção eléctrica, derivada da energia eólica, hidroeléctrica e biomassa. Nesta região o uso de biomassa residual derivada de resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas tem potencial e pode colmatar as descontinuidades de abastecimento energético derivadas das fontes eólica e solar.

Relevante é também o potencial de geração de gás de síntese, composto principalmente de monóxido de carbono e hidrogénio, obtida por gaseificação desses resíduos de biomassa. o gás de síntese pode ser usado em motores a diesel quer na fase de ignição, quer por reconversão dos motores a diesel para alimentação com gás de síntese em substituição ou complementaridade com o gasóleo. Na alternativa de complementaridade o ar em excesso, uado na combustão de gasóleo, é substituído por gás de síntese. O gás de síntese em exclusividade pode ser usado em modo de funcionamento em duas fases, em que na fase inicial se utiliza para ignição o gasóleo após o que será possível a utilização de gás de sintese no processo de combustão.

Em todo esse contexto, o presente projeto pretende atingir os objetivos seguintes:

1. produção de biomassa resultante de resíduos agrícolas, como a palha cerealífera, em 15 ha na Unidade INIAV de Elvas, com rendimento mássico de 200 ton.(m.s.) anuais.A produção das biomassas de resíduos agrícolas será realizada segundo um planeamento factorial já implementado no campus de Elvas do INIAV com variáveis que incluem a proveniência genética, as doses de fertilização ou a quantidade de semente por unidade de área. A caracterização por análise termogravimética e dinâmica térmica de microamostras das biomassas, em conduções de simulação de pirólise, permitirá pois um rastreamento do material obtido e a avaliação do impacto dos niveis factoriais na qualidade da biomassa;
   
   
2. avaliar quais condições de gaseificação à escala piloto, com um gaseificador descendente, adequadas para a optimização da produção de gás de síntese, a partir de misturas dos resíduos agrícolas e municipais, passível de ser utilizado em motores diesel e células de armazenamento de combustível. Cada ensaio funciona com um input de 100kg por hora. A programação das actividades desta tarefa é baseada em metodologias numéricas de modelação de delineamento experimental e de resposta superficial;
   
   
3. optimização do design do reactor de gaseificação obtido na tarefa 2, por metodologias 3D simuladoras da dinâmica da gaseificação por modelação numérica dos processos de circulação interna dos fluidos e da entalpia. O uso deste tipo de modelação permite a optimização dos reactores de gaseificação conjugadamente com a avaliação do potencial das várias combinações de biomassa com o decréscimo de custos que adviriam do uso de metologias exclusivamente experimentais;
   
   
4. limpeza da gás de sintese , para eliminação de partículas solídas e alcatrões no gás de escape resultantes da gaseificação para correcta admissão aos motores Diesel. Os teores admitidos de partículas e alacatróes no gás de sintese são, de acrodo com as normas intewrnacionais, de 50 mg/Nm3 e 100 mg/Nm3, respectivamente;
   
   
5. instrumentração do protótipo de motor diesel, existante no Instuituto Politécnico de Portalegre, com válvulas de controle de pressão na entrada do gás, com válvulas de controlo do fluxo de gás no dispositivo experimental, com injectores de gás na câmara de combustão e com um controlador digital de todo o processo de admissão, combustão, caudais de gás e temperatura do gás de escape;
   
   
6. análise tecnico-económica do todo o ciclo de vida do processo, compreendendo as etapas de produção em regime factorial de biomassa no campo, com os respectivos impactos no respectivo sequestro de carbono e fertilidade do solo, bem como a avaliação dos custos de oportunidade por substituição do gasóleo comum do mercado por gás de sintese, ou a análise ambiental comparativa dessa substituição, em termos da emissão de gases de efeito de estufa, partículas e alcatrões.