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3JORNAL DA UNICAMPCampinas, 6 a 12 de outubro de 2008
MANUEL ALVES FILHO
os tempos que correm,a ciência tem dedica-do cada vez mais es-forços ao desenvolvi-mento de alternativasaos combustíveis fós-
seis. Ocorre, porém, que as fontes tra-dicionais de energia seguirão sendo im-portantes para a humanidade por lon-go período. E para que sejam aprovei-tadas da melhor forma possível, estasúltimas também precisam continuarsendo objeto de pesquisas científicas.É neste contexto que atua a equipe co-ordenada pelos professores AraíAugusta Bernárdez Pécora e Leonar-do Goldstein Junior, do Laboratório deProcessos Térmicos e EngenhariaAmbiental, unidade vinculada à Facul-dade de Engenharia Mecânica (FEM)da Unicamp. O grupo dedica-se, entreoutras atividades, a pesquisas em tor-no da queima de carvão mineral, em-pregando uma tecnologia denominadaleito fluidizado circulante. O objetivodos pesquisadores é estudar as variá-veis que afetam o processo de combus-tão do carvão mineral, visando suaotimização, o que inclui a redução daemissão de poluentes como óxidos deenxofre e de nitrogênio, monóxido decarbono e mercúrio.
A relevância dos trabalhos realiza-dos no Laboratório de Processos Tér-micos e Engenharia Ambiental justifi-ca-se pela abundância e participação docarvão mineral na matriz energéticamundial. Dados de 2005 indicavamque as reservas globais desse combus-tível fóssil seriam da ordem de umtrilhão de toneladas, quantidade sufi-ciente para suprir o consumo nos ní-veis atuais por um período superior a200 anos. No Brasil, conforme dados doMinistério de Minas e Energia, os recur-sos somariam 32 bilhões de toneladas,sendo que 90% desse montante estão lo-calizados no estado do Rio Grande doSul. “Ou seja, por mais que pensemosem fontes alternativas de energia, e éimportante que o façamos, o carvão mi-neral deve continuar merecendo a nos-sa atenção”, pondera a docente.
Os leitos fluidizados com aplicaçãopara a queima de carvão, informa apesquisadora, constituem uma tecno-logia relativamente antiga, que data dadécada de 50. Ela tem sido empregadapara promover a queima de carvãomineral, assim como de outros com-bustíveis sólidos, incluindo a biomassa,em substituição ao modelo convenci-onal, que usa queima pulverizada emgrelhas. “No sistema tradicional, osníveis de eficiência tanto da combus-tão quanto do controle de poluentes sãomuito inferiores”, compara a professo-ra Araí. Mas a despeito da vantagemque representava, a tecnologia defluidização voltada para geração deenergia permaneceu “esquecida” poralgum tempo, em razão da abundânciado petróleo. Em virtude da crise dadécada de 70, no entanto, a tecnologiavoltou a ser apontada como uma alter-nativa à diversificação da matrizenergética mundial, visto que o carvãomineral é utilizado pelas usinas terme-létricas para a geração de eletricidade.
Ainda que a tecnologia de leitosfluidizados já represente uma evoluçãoem relação ao método de queima porgrelhas, a disposição do grupo de pes-quisa é de torná-la ainda mais eficien-te. A planta piloto construída no labo-ratório da FEM foi projetada sob a co-ordenação do professor Goldstein, hojeprofessor colaborador voluntário naUnicamp, e contou inicialmente comfinanciamento da Eletrosul CentraisElétricas S.A. e posteriormente comapoio da Petróleo Brasileiro S.A.(Petrobras), Conselho Nacional deDesenvolvimento Científico e Tecno-lógico (CNPq) e Fundação de Amparoà Pesquisa do Estado de São Paulo(Fapesp). Trata-se do único reator deleito fluidizado circulante em escalapiloto em funcionamento em universi-dades brasileiras.
A planta piloto instalada na FEMpode ser considerada de segunda gera-ção, por assim dizer, em razão de utili-
zar um sistema circulante. Em tal mo-delo, um ciclone, instalado na saída dacoluna principal do reator, coleta aspartículas sólidas que atingem o topoda coluna, direcionando-as para a co-luna de retorno, onde uma válvula derecirculação as conduz novamente àcoluna principal, o que faz com que aspartículas sólidas cumpram uma traje-tória em forma de looping. “Com isso,é possível reter as partículas de carvãopor mais tempo no reator, além de asse-gurar uniformidade de temperatura nacoluna principal do reator, em funçãodo elevado arraste de partículas pelo gás,fazendo com que a queima seja maiseficiente”, explica a professora Araí.
Outra vantagem dessa tecnologia,prossegue a pesquisadora, é que ela dis-pensa o uso de uma planta adicional, en-carregada de promover a separação doenxofre presente no carvão, processodenominado tecnicamente de dessul-furação. Isso é possível porque, no leitofluidizado, a adição de calcário é reali-zada no próprio reator, de tal forma queos óxidos de enxofre gerados pela quei-ma sejam absorvidos no local. “Ao finaldesse processo, obtém-se o sulfato decálcio (gesso), subproduto que pode ser
aproveitado”, destaca a docente.Os leitos fluidizados permitem, ain-
da, que a queima do carvão seja feita apartir de temperaturas mais baixas doque no modelo por grelhas – cerca de800 oC contra temperaturas acima de1.000 oC. Isso é especialmente vanta-joso para o Brasil porque o minérionacional tem um elevado teor de cin-zas na sua composição, que varia de40% a 60%. “Quando produzimos aqueima desse carvão em temperaturasacima de 1.000 oC, existe a possibili-dade de ocorrer o processo de sinteri-zação das cinzas, com a conseqüenteformação de aglomerados que preju-dicam a operação. Entretanto, quandoqueimamos o carvão a aproximada-mente 800 oC, essa temperatura ficaabaixo do ponto de sinterização, o queé operacionalmente vantajoso”, escla-rece a professora Araí.
Atualmente, a equipe coordenadapela cientista tem se ocupado de deter-minar alguns fatores que possam am-pliar ainda mais a eficiência da quei-ma de carvão em leitos fluidizadoscirculantes. Os estudos visam obterdados experimentais que permitam aanálise da influência de parâmetrosoperacionais como diâmetro das partí-culas de carvão e calcário, tipo decalcário, velocidade do gás na colunaprincipal, posição da alimentação e re-torno de sólidos, proporção calcário/carvão na alimentação, injeção de arsecundário, entre outros. “Como sãomuitos os parâmetros envolvidos noprocesso, as combinações também sãovastas. Temos muitos temas para estu-dos”, acrescenta a especialista.
De acordo com a docente daFEM, os estudos envolvendo o sis-tema experimental de leito flui-dizado circulante já renderam qua-tro teses de doutorado, uma disser-
Tecnologia torna mais eficientea combustão do carvão mineral
De acordo com dados de 2005da International Energy Outlook,o carvão mineral é o combustívelfóssil com a maiordisponibilidade no mundo. Suasreservas totalizariam perto deum trilhão de toneladas,quantidade suficiente para supriro consumo nos níveis atuais por219 anos. Além disso, conforme aentidade, ao contrário do queocorre com o petróleo e com ogás natural, as reservas decarvão apresentam umadistribuição geográfica mundialmuito mais equitativa.Atualmente, 75 países possuemdepósitos expressivos do mineral.Entretanto, 57% deles estãolocalizadas em apenas trêsnações: Estados Unidos (27%),Rússia (17%) e China (13%).Outros seis países respondem pormais 33%, a saber: Índia,Austrália, África do Sul,Ucrânia, Cazaquistão e ex-Iugoslávia (atuais Servia eMontenegro).
As reservas brasileiras decarvão mineral, segundo oBalanço Energético Nacional,formulado em 2006, somariam 32bilhões de toneladas. Os recursosestão localizados nos estados doParaná, Santa Catarina e RioGrande do Sul, com maiorpredominância neste último(90% do total). A jazida gaúchade Candiota é a maior do país,com aproximadamente 12, 2bilhões de toneladas. É exploradadesde 1961, produzindocombustível para a usinatermelétrica Presidente Médici,que tem 446 megawatts decapacidade instalada. A segundamaior mina de carvão mineral doBrasil é a jazida Santa Terezinha,também no Rio Grande do Sul,com depósitos de 5 bilhões detoneladas de carvão mineral.
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tação de mestrado e um trabalho deiniciação científica. Além do ganhoacadêmico, traduzido na formaçãode mão-de-obra qualificada, as pes-quisas também contribuem para co-locar à disposição da indústria bra-sileira, principalmente o setor quefornece equipamentos para terme-létricas, dados que permitam o de-senvolvimento, no futuro, de umatecnologia genuinamente brasileira.“Atualmente, essa tecnologia só édominada por grandes fabricantes decaldeiras da América do Norte eEuropa. Penso que não podemoscontinuar dependendo deles, inclu-sive porque a nossa realidade e o
nosso carvão mineral tem caracte-rísticas próprias”, assinala.
Ela lamenta, porém, que o setor pro-dutivo brasileiro, à exceção da Petrobras,ainda não esteja utilizando os saldos daspesquisas produzidas pela sua equipecomo poderia. “Como tem tradição naárea de pesquisa e desenvolvimento, aPetrobras emprega os dados fornecidospor nossos estudos em suas plantas in-dustriais. Já os fabricantes de caldeiras,ao contrário, têm se valido timidamentedessas informações. Particularmente,penso que a indústria brasileira poderiaaproveitar melhor a oportunidade paracomeçar a projetar a sua autonomiatecnológica nessa área”, analisa.
Pesquisadoresda FEMestudam asvariáveis queafetam oprocesso dequeima docombustívelfóssil
A professora Araí Augusta Bernárdez Pecora, coordenadorada pesquisa: “Temos muitos temas para estudos”
Reator em laboratório da FEM: único equipamento de leito fluidizadocirculante em escala piloto em funcionamento em universidades brasileiras
Reservas do paíssomam 32 bilhõesde toneladas
Foto: Antoninho Perri
