Avaliação dos Métodos de Co-gasificação para Produção de Hidrogênio a partir de Biomassa e Resíduos Plásticos

Nas últimas décadas, o desenvolvimento econômico e o crescimento populacional foram acompanhados pela geração de bilhões de toneladas de resíduos sólidos ou "lixos" municipais, uma parte substancial dos quais é composta por plásticos e materiais de biomassa. A conversão de resíduos em energia baseada na combustão é um método viável e maduro de extrair valor calorífico desses materiais pós-recicláveis que, de outra forma, seriam enviados para aterros. No entanto, métodos termochemical alternativos, como a gasificação, estão se tornando atraentes devido à capacidade de sintetizar precursores químicos para a recirculação da cadeia de suprimentos. Devido à infância da implementação da tecnologia de gasificação, especialmente no contexto da redução das emissões antropogênicas de CO2, estudos adicionais de engenharia de sistemas são necessários. Neste trabalho, realizamos uma análise do ciclo de vida atribuicional para elucidar a produção de syngas e os impactos ambientais dos métodos avançados de gasificação termochemical para o tratamento de biomassa e resíduos plásticos obtidos de resíduos sólidos municipais, usando um modelo de processo termodinâmico abrangente construído na AspenTech. A composição da matéria-prima, parâmetros de processo e métodos de gasificação são variados para estudar os efeitos na qualidade do syngas, rendimento, potencial de geração de energia e emissões globais de gases de efeito estufa. A gasificação baseada em vapor apresenta reduções de até 38% nas emissões de CO2 quando comparada aos métodos termochemical convencionais. O uso de materiais ativos em gasificadores, como hidróxidos metálicos, também pode reduzir ainda mais as emissões de CO2 e resulta em uma carga de captura de 1,75 toneladas de CO2 por tonelada de biomassa/resíduo plástico. Esta alteração de design tem implicações para reduções no CAPEX devido ao modo de captura de CO2 utilizado (por exemplo, sorvente sólido vs. líquido SELEXOL). O uso de energia renovável para fornecer um método de gerar vapor para este processo poderia fazer com que o impacto ambiental de tais processos de gasificação de RMU fosse menor em entre 60-75% toneladas de CO2 por tonelada de H2. No geral, esses resultados podem ser utilizados para informar a orientação de métodos avançados de gasificação de resíduos como uma transição de baixo carbono em direção a uma economia circular.