ALTERCEXA I e II
Programa Operativo de Cooperación Territorial
Transfronteriza España-Portugal (2007-2013)
coordinado por la Consejería de Industria, Energía y
Medio Ambiente de la Junta de Extremadura
objetivo geral - fomentar a produção de energía de
fontes renováveis no Centro, Alentejo y Extremadura
Actividades realizadas pelo Instituto
Politécnico de Portalegre
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
1
I
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
2
Central Piloto de Gaseificação de Biomassa
e
Laboratório de Análises de Biomassa
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
3
Central Piloto de Gaseificação de Biomassa
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
4
Central Piloto de Gaseificação de Biomassa
• Central à escala piloto que simula
uma unidade a nível industrial;
• Reator de leito fluidizado;
• Capacidade para mais de 50 kg/h;
• Opera entre os 750◦C e os 850◦C.
Unión Europea
FEDER
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5
1- Sistema de Alimentação da Biomassa
2- Gaseificador
3- Permutadores de Calor K1 e K2
4- Filtro de Partículas
5- Permutador de Calor K3 (onde ocorre a condensação)
6- Queima do Gás de Síntese
7- Depósito de Condensados
Unión Europea
FEDER
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6
Central Piloto de Gaseificação de Biomassa
Usada em:
- Estudos de potencialidade de diferentes biomassas (bagaço
e caroço de azeitonas, resíduos florestais, etc,) como fonte de
gás de síntese
- Optimização do processo de gaseificação das biomassas
para obtenção de gás de síntese
- Unidade piloto para realização de trabalhos experimentais
dos alunos de Engenharia de Energias Renováveis e
Ambiente (1º ciclo) e Manutenção Industrial e Tecnologias
de Valorização Ambiental e Produção de Energia (2º ciclo)
- Implementação de laboratório de análises de biomassa
Unión Europea
FEDER
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7
Laboratório de Análises de Biomassa
Efectuamos análises a:
• Matéria Prima - Biomassa
– análise elementar
– Poder calorífico
– Teor de humidade, % de voláteis e cinzas
• Produto - Syngás
– composição Syngás - CO, CO2, CH4, O2, N2,
H2S, C2H6, C2H4, C2H2, H2
• Sub-produtos – carvão
- Determinação de áreas superficiais
• Efluentes – Tars e condensados
– Remediação por fotocatálise / Processos Oxidativos Avançados
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
8
Laboratório de Análises de Biomassa
Equipamentos e Técnicas instaladas:
• Cromatografia gasosa (análise de composição de gases)
• Cromaografia líquida (análise de Tars)
• Análise Elementar (CHNS-O)
• Calorimetro
• Análise Termogravimétrica (TGA-DSC)
• Porosimetria (BET)
• FTIR
• Absorção e Luminescência de líquidos e sólidos
• Fluorescência de Raios X (XRF)
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
9
II
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
10
Sistema integrado de energias renováveis
1. Valorização de recursos biomássicos para produção de
combustíveis líquidos e gasosos com base em gaseificação
térmica.
2. Uso combinado de colectores solares e processos oxidativos
avançados para remediação ambiental
3. Produção de energia fotovoltaica e armazenamento com base
em H2 electrolítico
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
11
1. Valorização de recursos biomássicos
para produção de combustíveis
líquidos e gasosos com base em
gaseificação térmica.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
12
1. Valorização de recursos biomássicos para produção
de combustíveis líquidos e gasosos com base em
gaseificação térmica
• Objectivos:
– Optimização de parâmetros operatórios da gaseificação de
diferentes biomassas;
– Selecção da tecnologia adequada para redução e/ou
processamento dos alcatrões resultantes da gaseificação
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
13
1. Valorização de recursos biomássicos para produção
de combustíveis líquidos e gasosos com base em
gaseificação térmica
• Objectivos:
- Optimização dos parâmetros de entrada; qualidade da biomassa
- Avaliação da qualidade dos efluentes obtidos em função de:
• Composição dos gases obtidos;
• Teor dos condensados (alcatrões);
• Quantidade de sólidos (carvão) produzidos.
- Estudo de métodos de tratamento dos alcatrões obtidos, com base
em técnicas electroquímicas apoiadas por técnicas electro e
fotocatlíticas.
Unión Europea
FEDER
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14
• Análise elementar (CHNS-O)
Análise à biomassa para estimar poder calorífico
Flash 2000 Thermo
Unicam
Unión Europea
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5
• Análise Termogravimetrica (TGA-DSC)
% de Humidade, voláteis e cinzas
PerkinElmer –
STA600
Unión Europea
FEDER
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6
• Calorimetro
Determinação do Poder Calorifico
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
8
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
11
2. Uso combinado de colectores
solares e processos oxidativos
avançados para remediação ambiental
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
19
2. Uso combinado de colectores solares e processos
oxidativos avançados para remediação ambiental
• Objectivos:
1. Uso da concentração de energia solar num processo de
remediação/descontaminação ambiental, baseada em
processos oxidativos avançados (POAs);
2. Teste e optimização de tecnologias de colectores e
reactores solares do tipo Estático (de leito fixo em filme
fino) e Concentradores Parabólicos Compostos.
3. Aquisição e acumulação de experiência de operação de
unidades operando diversos POAs activados por luz solar;
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
20
2. Uso combinado de colectores solares e processos
oxidativos avançados para remediação ambiental
• Objectivos:
4. Teste e selecção das tecnologias de POAs activados por luz solar mais
promissoras;
5. Teste e optimização das tecnologias fotoelectroquímica e
fotoelectrocatalítica utilizando eléctrodos de titânio.
6. Aplicação do sistema em:
- Águas contaminadas com corantes, fármacos e pesticidas;
- Efluentes de queijarias, ricos em soro do queijo;
- Alcatrões produzidos no processo de gaseificação térmica de
biomassa.
Unión Europea
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21
Poluentes Persistentes
(PAHs, pesticidas organoclorados, dioxinas, furanos, PCBs, corantes, fármacos)
Não são eliminados pelas metodologias de tratamento convencionais
Resistem ao tratamento biológico
Frequentemente xenobioticos, mutagénicos e carcinogénicos
Acumulam no ambiente devido a estruturas químicas altamente refractárias
Hidrofóbicos e lipofílicos
Unión Europea
Acumulam nos indivíduos e nas cadeias alimentares
FEDER
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Bioacumulação e Biomagnificação
22
PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (POAs)
São um conjunto de métodos de oxidação química usados para degradar
matéria orgânica biorecalcitrante – Todos usam radical hidroxilo
1.Elevada capacidade destrutiva - OH•
2.São limpos e não seletivos
3.Ocorre à temperatura e pressão normais
4.Existem diversos caminhos para formação do radical hidroxilo
Fotocatalisadores podem ser activados por luz solar
Unión Europea
FEDER
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23
Fotocatálise com semiconductores
– TiO2
.
.
Unión Europea
FEDER
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24
METODOLOGIA
REACTORES
Reactor 1 - Lampada de mercúrio HQL 125 W Osram
Estático agitado
Unión Europea
FEDER
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25
METODOLOGIA
REACTORES
O reactor 2– 1 lampada Day light 20 W Osram
Fluxo contínuo tubular
Unión Europea
FEDER
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26
Irradiação solar
Radiação solar ao longo do ano
Média de
medidas
feitas 10
dias/mês
3.5
Força da radiação solar (mW/cm2)
3
2.5
2
Outubro
Novembro
Dezembro
1.5
Janeiro
Fevereiro
1
0.5
0
10
11
12
13
14
15
16
Tempo (horas)
Variação da Radiação Solar ao longo do ano e da hora do dia
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
27
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Cálculo da % de descoramento
120
sem TiO2
0
0
1X10-4
100
0
15
0
80 0,0
7,81
18,32
35,00
76,66
30
0
13,39
29,25
54,72
93,59
45
0
19,47
42,89
70,34
99,01
60
0
2,47
60
10,11
4012,82
27,12
57,60
82,17
99,26
90
0
41,08
76,50
94,08
99,51
120
0
56,37
90,30
98,77
99,59
180
0
300
5,34
2017,34
25,31
0
51,85
0
-2074,94
% de descoramento
Absinicial-AbsfinalX 100/Absinicial
2,5X10-4
5X10-4
0,001
0,01
0
0
0
2,71
90,30
99,67
99,67
99,67
100
200
300
400
99,34
99,67
99,75
99,84
Tempo de irradiação / min
0,1
19,31
sem TiO2
99,42
1X10-4
99,42
2,5X10-4
99,51
5X10-4
99,67
0,001
99,67
0,01
99,67
0,1
99,75
99,84
Cálculo da % de descoramento
120
sem TiO2
0
0
1X10-4
100
0,00
15
0
808,80
21,05
37,22
56,84
80,67
30
0
32,36
58,98
79,89
98,93
45
0,72
14,46
60
22,12
53,11
83,75
89,05
97,21
60
1,36
4028,63
64,42
92,63
97,21
99,07
90
2,15
84,18
98,64
98,93
99,71
120
3,36
93,92
99,14
99,50
99,71
180
6,44
300
14,32
41,59
20
55,12
078,38
0
-2097,28
% de descoramento
Absinicial-AbsfinalX 100/Absinicial
2,5X10-4
5X10-4
0,001
0,01
0,93
3,87
0
0,07
99,50
99,79
99,79
99,71
100
200 Europea 300
400
Unión
99,79
99,86
99,86
FEDER 99,79
en/sumin
futuro
Tempo de Invertimos
irradiação
0,1
14,60
sem TiO2
99,43
1X10-4
99,43
2,5X10-4
99,57
5X10-4
99,57
0,001
99,57
0,01
99,64
0,1
99,64
99,64
Ensaios de toxicidade aguda com Daphnia similis
Daphnia similis - Flohr, 2007
Redução significativa da toxicidade nas amostras
Unión Europea
tratadas
FEDER
Invertimos en su futuro
Varios poluentes persistentes (Corantes Indigoides e Azo,
pesticidas e PAHs) têm sido remediados por AOPs nolaboratório
com excelentes resultados
Irradiação artificial e solar têm mostrado excelentes resultados
Lixiviados de aterro sanitário e condensdos da central de
biomassa estão agora a ser investigados
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Resultados são muito promissores
Alentejo é uma região adequada à implementação
de metodologias de remediação baseadas em AOPs
Vai ser instalada em Portalegre uma unidade piloto
baseada na tecnolgia CPC
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
3. Produção de energia fotovoltaica e
armazenamento com base em H2
electrolítico
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
38
3. Produção de energia fotovoltaica e armazenamento
com base em H2 electrolítico
•
Objectivos:
1. Sistema de demonstração que integre a produção de
energia fotovoltáica e o seu armazenamento como
hidrogénio electrolítico;
2. Selecção das tecnologias mais adequadas de produção de
electrolítica, compressão e armazenamento do hidrogénio;
3. Sistema electrónico de controlo processo;
.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
39
3. Produção de energia fotovoltaica e armazenamento
com base em H2 electrolítico
•
Objectivos:
4. Selecção das tecnologias mais adequadas para as células
de combustível para produção de energia utilizando
hidrogénio;
5. Ferramentas de optimização da produção de energia.
6. Dimensionamento do sistema energético integrado a
instalar;
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
40
3. Produção de energia fotovoltaica e
armazenamento com base em H2 electrolítico
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
41
• Equipa:
-
Anabela Oliveira;
Luiz Rodrigues;
Sérgio Correia;
Paulo Brito.
• Investigador coordenador:
Paulo Brito | [email protected]
• Coordenação financeira do projecto:
[email protected]
+351 245 300 226
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
42