Uma revisão sobre a reforma de etanol a vapor com foco na produção de hidrogênio

Abstract

RESUMOAtualmente a necessidade de reduzir as emissões de poluentes e obedecer às normas ambientais, principalmente no setor automotivo, tem contribuído para a busca de novas tecnologias mais eficientes e menos poluentes. As melhorias causadas nesse setor impactam diretamente o meio ambiente e a utilização de fontes energéticas. Nesse contexto, a busca por combustíveis alternativos, o hidrogênio é um combustível de queima limpa e que pode ser produzido a partir de fontes renováveis de energia, como o etanol, butanol e metanol. O etanol apresenta vantagens como o fácil manuseio, transporte, armazenamento, baixa toxidade e volatilidade, além ser facilmente obtido a partir de diferentes biomassas. A produção de hidrogênio a partir do etanol pode ser realizada a partir de diferentes técnicas, tais como a reforma a vapor, oxidação parcial (gaseificação) e a reforma autotérmica. Esse trabalho é direcionado para uma revisão de literatura da reforma a vapor de etanol, apresentando diversos estudos relacionados a essa área e a sua viabilidade. INTRODUÇÃORecentemente a procura e a utilização de fontes renováveis de energia têm se intensificado, uma vez que contribuem, em geral, para a redução de impactos ambientais, destacando-se a poluição do ar em grandes centros urbanos. Com a crescente urbanização e industrialização há um aumento da demanda por transportes e, consequentemente, ocorre maior concentração de veículos nas cidades [1]. De acordo com o Balanço Energético Nacional divulgado por Brasil [2], o setor de transportes é responsável por 221,9 milhões de toneladas equivalentes de CO2, correspondendo a cerca de 46% das emissões antrópicas de CO2-eq associadas à matriz energética brasileira. As elevadas emissões de poluentes contribuem para intensificar problemas ambientais, tal como o agravamento do efeito estufa, além de ter impactos diretos na saúde da população, como é o caso de doenças respiratórias e cardiovasculares. Além disso, a legislação ambiental deve ser cumprida, o que é fonte de incentivo para o desenvolvimento de tecnologias que buscam a redução das emissões atmosféricas, como é o caso do uso do hidrogênio como combustível.

Energy Evaluation of Hydrogen Production Integrated into the Ethanol and Sugar Production Process

“…According to Teixeira et al [8], the ethanol conversion into hydrogen has an efficiency of 93.7%, and the suitable temperature range for this process took place is between 800 K and 1000 K. However, the conversion depends on the physic-chemical characteristic of fuel and the conditions of temperature, pressure, fuel-steam ratio and reforming techniques. Two stages mark the steam reforming of ethanol: steam reforming reactions and water-gas shift reactions, the first of which is characterized by high temperatures and the second by low temperatures.…”

“…The choice of catalysts and supports is an important factor to be considered since their choice will impact the amount of H 2 that will be obtained. According to [8], the combination of Cu and Ni achieved the best efficiency: 90% H 2 .…”

Estudo CDF Da Reforma a Vapor Do Etanol, via Reações Catalíticas

“…O aumento descontrolado de fontes poluidoras tem contribuído para a redução da qualidade do ar e as fontes veiculares têm um papel significativo nesse efeito, especialmente nos grandes centros urbanos. As emissões veiculares carregam em sua composição várias substâncias que podem causar efeitos negativos na saúde humana, animal e vegetal, como deterioração do património e recursos naturais (Teixeira et al, 2016). Nesse contexto, muito se estuda sobre o desenvolvimento de novas tecnologias, que visem reduzir as taxas de emissões de poluentes, para cumprir com as legislações que vêm se tornando cada vez mais rigorosas, e manter, no mínimo, o padrão de eficiência dos motores atuais (Chaichan, 2018).…”

“…Pesquisas mostraram que o hidrogênio (H2) é um combustível alternativo promissor, pois possui excelentes propriedades de combustão, não emite gases poluentes, e principalmente, é de origem limpa e renovável e pode ser gerado de diferentes maneiras (Chen et al, 2004). A reforma a vapor é um processo de produção de hidrogênio, altamente endotérmico, envolvendo uma reação entre um combustível hidrocarboneto e a água, com auxílio de catalisadores, resultando em uma mistura gasosa contendo dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, hidrogênio e água (Teixeira et al, 2016). O combustível que vem se destacando nesse cenário é o etanol, principalmente por ser obtido a partir de fontes renováveis e através de processos menos agressivos ao meio ambiente (Maia et al, 2007).…”