Biocrude production by hydrothermal co-liquefaction of sugarcane bagasse, brewer’s spent grain, sludge from a paper recycling mill, and microalgae.

Abstract

A procura crescente de uma fonte de energia sustentável orienta os pesquisadores a entender sobre a produção de biocombustíveis. A biomassa e os resíduos sólidos podem ser utilizados como fontes de energia através de processos de conversão termoquímicos. O processo de liquefação hidrotérmica (HTL) é uma alternativa para a obtenção de bio-óleo a partir de diferentes tipos de biomassa renovável e pode mitigar alguns impactos ambientais. O bio-óleo é considerado o substituto sustentável do petróleo e pode ser refinado em diferentes combustíveis ou componentes químicos. No entanto, o fornecimento e a dependência de apenas uma biomassa para a produção de biocombustíveis pode ser um obstáculo devido à sua sazonalidade, disponibilidade e custos logísticos. Neste sentido, o principal objetivo deste projeto é analisar a influência do rendimento do bio-óleo no processo de co-liquefação hidrotérmica (co-HTL) a partir de uma mistura quaternária de diferentes biomassas, tais como bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de malte, lodo de uma fábrica de reciclagem de papel e microalga (Chlorella vulgaris). Assim, uma revisão bibliométrica foi utilizada para analisar o estado da arte de HTL e co-HTL e observar novas tendências. Observou-se que nenhum artigo na literatura trata de uma mistura quaternária entre essas biomassas supracitadas. Desta forma, foi realizado um planejamento de mistura (simplex lattice) e as experiências de co-HTL foram realizadas num reator de autoclave agitado de alta pressão de 2000 mL a 275 ̊C durante 60 min,

considerando 15% da relação matéria-prima/água. Os efeitos significativos de cada matéria- prima e das suas misturas foram analisados. O rendimento do biocarvão, o rendimento da fase

gasosa e a conversão também foram modelados e discutidos. O HTL utilizando 100% de microalgas obteve o maior rendimento de bio-óleo, cerca de 52%. No entanto, uma vez que a compra de microalgas é mais difícil de obter do que as outras, foram analisados diferentes cenários, de forma a minimizar a concentração de microalgas e substituí-la por bagaço de malte e lodo, visando a maximização de bio-óleo. Verificou-se que a adição de microalgas na mistura de co-HTL só é significativa quando considerada mais de 50% para aumentar o rendimento do bio-óleo. No entanto, de acordo com a análise energética efetuada, a eficiência energética do bio-óleo aumenta quando a concentração de microalgas aumenta no processo.