Laboratório de Gaseificação e Combustão do Grupo de Pesquisas NEST

1. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Prof. Rubenildo Vieira Andrade Prof. Electo Eduardo Silva Lora Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI Núcleo de Excelência em Geração Termelétrica e Distribuida ruben@unifei.edu.br; electo@unifei.edu.br Laboratório de Gaseificação e Combustão do Grupo de Pesquisas NEST

2. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Sumário • Equipe envolvida • Colaborações RNC e externas • Objetivo do laboratório • Projetos recentes • Infraestrutura existente até 2006 • Infraestrutura implantada 2007-2011 • Infraestrutura em implantação no próximo triênio • Principais resultados obtidos • Considerações finais

3. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Objetivos do laboratório • Objetivo Geral • Suporte à pesquisa na área de gaseificação , combustão da biomassa e aplicações; • Objetivos Especificos: • Caracterização dos combustíveis; • Estudo da gaseificação de biomassa em reatores de leito fixo e fluidizado utilizando diferentes fluidos de gaseificação; • Estudo da aplicação do gás de biomassa para conversão de energia em MCI e célula SOFC • Combustão de biomassa: Estudo experimental e modelagem. • Geração de eletricidade e cogeração em pequena escala a partir da biomassa: Motores Stirling, EFGT e ORC. • Modelagem e LCA da produção de biocombustiveis pela rota termoquímica. • Desenvolvimento e testes de sistemas híbridos solar/biomassa.

4. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Equipe envolvida • 8 Professores / pesquisadores com doutorado • 10 Doutorandos (Marcio, Sandra, Cesar, Juan Ricardo, Cristina, Felipe. Luis Mello, Carlos Eymel, Marcio Leme, Quelbis) • 2 Pesquisadores visitantes (doutor) • 2 Mestrandos 1998-2011 HOJE: 29 pesquisadores e alunos 9 teses de doutorado 40 dissertações de mestrado > 70 artigos em rev. internacionais 12 livros 6 novos laboratórios 140 cursos de extensão

5. Our laboratories Gas microturbines and chiller Steam cycle Bubbling bed gasifier Refrigeration and air conditioning Traning center for power plants operators Solo Stirling engine ETC…..

6. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Colaborações RNC e externas • Universidade de Delft na Holanda (Projeto CAPES/NUFFIC). • Universidade de Durham, hoje com a Northumbria University, UK. • Universidade Nacional Politécnica da Ucrânia. • Várias universidades na Colombia, Mexico, Chile, Perú e Cuba. • UFBa, UFPa, UFPR. • CENPES/PETROBRAS, CEMIG, CPFL, Arcelor Mittal, Plantar. • Termoquip, Agtherm.

7. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Projetos recentes • Sistema Híbrido Solar Biomassa (2011-2013) • Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL (R$ 4.000.000,00). • Estudo Teórico-Experimental da Conversão Termoquímica da Biomassa em Biocombustíveis e Eletricidade. (2009-2012) • Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de Minas Gerais – SECTES (R$ 800.000,00) • Gaseificador Compacto Modular de Baixa Capacidade, Alta Eficiência e Baixa Emissão, de Aplicação Dual Motor Stirling e Combustão Interna.2008-2009 • Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL (R$ 190.000,00) • Geração de energia elétrica e gás de síntese a partir de gaseificação de biomassa • CENPES – Petrobras (2005-2007) (R$ 339.625,15)

8. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC • Projetogaseificação /SOFC • CEMIG (2009-2012) (R$ 821.845,28). • Avaliação de opçoestecnológicaspara a geração de eletricidade a partir do lixourbano e poda de arvores. • CEMIG (2008-2010) (R$ 196.972,00) • Advanced biomass gaseification/engine plant for heat and power production. Royal Society/UK. Unifei/Durrham University (2008-2010) • Projeto de Cogeração de Energia com EFGT. ArcellorMittal/CEMIG/UNIFEI – (2010-2013). • Estufo teórico experimental da combustão de biomassa numa fornalha de laboratório (FAPEMIG). 2010-2012. • .

9. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Outros projetos em contratação • Outros projetos em contratação: • Planta piloto de gaseificação do lixo. • Sistema de cogeração eletricidade/frio a partir da biomassa com turbina a vapor radial e sistema de absorção água/amônia. • Planta ORC de 1 MWe para o aproveitamento de gases do carvoejamento da biomassa. • Aprimoramento do sistema fornalha/motor Stirling. • Estudo a escala laboratorial e industrial da queima de palha de cana.

10. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura até 2006 • Gaseificador de Leito fluidizado; • Gaseificador de fluxo cruzado; • Célula SOFC • Sistema de Análise de Alcatrão; • Analisadores contínuos de gases; • Calorimetro • Analisador de umidade • Fornos;

11. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura até 2006

12. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura até 2006

13. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura 2007/11 • Gaseificador de duplo estágio de gaseificação acoplado a um motor de combustão interna de ignição por centelha. • Analisador Composição elementar (CHNSO); • TGA; • Cromatografos; • Analisador continuo de gases (CO, CH4, H2, CO2, O2);

14. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura 2007/11

15. Gasifiercleaning system for couplingwiththe SOFC GASIFIER/SOFC CEMIG

16. Sistema de limpeza em 3D Candle-filter Activated carbon reactor Sand filter Spray- scrubber Bypass Tar Reactor Venturi- scrubber

18. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Infraestrutura 2012/2015 • Sistema ORC em escala de laboratório. • Fornalha experimental para estudos de combustão de biomassa. • Modulo de gaseificação em LF para estudos cinéticos. • Planta piloto de gaseificação de lixo de 250 kWe. • Sistema híbrido solar biomassa. • Sistemas EFGT e ORC para aproveitamento dos gases de carvoejamento da biomassa.

19. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Principais resultados • Programa Steam Boilers Calculations, SBC. • Caracterização das emissões de NOx em caldeiras a biomassa. • Otimização da operação de gaseificadores com duplo estágio de injeção de ar. • Avaliação de emissões em MCI utilizando gas de gaseificação de biomassa. • Modelo integrado gaseificador/motor de combustão interna) • Definição e desenvolvimento de soluções tecnologicas para o aproveitamento de gases de carvoejamento de biomassa. • Avaliação teórico e desenvolvimento de tecnologia de projeto de gaseificadores de leito fluidizado circulante. • Projeto, fabricação e testes de um motor Stirling de 9 kWe operando com biomassa. • Projeto e teste de sistema de limpeza para o acoplamento de um gaeificador e uma célula SOFC. • Publicação de livros e artigos em revistas.

20. 1600 m2 542 m2 Novo prédio e laboratórios do NEST/IEM/UNIFEI (LGN e LCGCA) Financiamento PETROBRAS R$ 4.151.430,00 A serem concluídos em 2012 OUR NEW FACILITIES PETROBRAS FUNDING

21. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC STEAM BOILERS CALCULATIONS

22. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Caracterização das emissões de NOx em caldeiras a bagaço

24. Nas livrarias em novembro 2011

25. BIOCOMBUSTÍVEIS 36 autores de 7 países 1100 páginas Chapter 1 – Biofuels: fundamentals Chapter 2 – “In natura” Biomass: combustion Chapter 3 - Biodiesel Chapter 4 – Biogas Chapter 5 - Conventional Bioethanol Chapter 6 - Syngas Chapter 7 – BTL (biomass to liquid) Chapter 8 – Lignocellulosic ethanol Chapter 9 – BioH2 and BioFC Chapter 10 – Biofuels in IC Engines Chapter 11 - Biofuels in gas microturbines (MTG) Chapter 12 – Residues – stillage and glicerine Chapter 13 - Cogeneration Chapter 14 – Planning and projects management in biofuels Chapter 15 – Environmental Integrated Evaluation Chapter 16 – The future of biofuels: Biorefinaries, algae and bioeletricity

26. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC 78 citações em outros artigos

27. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC

28. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC

29. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC

30. Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC Considerações finais • Traçar perspectivas de desenvolvimento e cooperação • Amplar a cooperação com grupos de pesquisas afins no Brasil e no mundo, com enfase na colaboração com os colegas da RNC). • Apontar direções a serem seguidas • Realização de pesquisas básicas em combustão e gaseificação de biomassa e resíduos. • Estudos em combustão e aplicações com gas natural. • Continuar trabalhando em pesquisas aplicadas com integração de processos de combustão e gaseificação para a produção de eletricidade/frio e biocombustíveis. • Desenvolvimento de tecnologias passiveis de comercialização.