1. Pilar Tecnológico
1.1. O que você quer fazer?
1.1.1. Produção de Hidrogênio (H2) a partir de biomassa residual de eucalípto da indústria de papel e celulose
1.1.1.1. Em um reator tubular, em batelada, submeter água e biomassa a pressões e temperaturas acima do pronto crítico da água (Tc=373ºC e Pc=22,1 MPa)
1.1.1.1.1. Produção de gás de síntese rico em H2
1.2. Estágio Tecnológico
1.2.1. TRL 4: "Pesquisa Aplicada"
1.2.1.1. Full Technology (in the Laboratory)
1.2.1.2. Component and/or breadboard validation in laboratory environment
1.2.1.2.1. Basic technological components are integrated to establish that they will work together.
1.3. Qual seu papel nesse desenvolvimento tecnológico?
1.3.1. Definir condições ótimas para produção de H2 a partir da biomassa de eucalipto
1.3.2. Avaliar se é possível otimizar a produção de H2 ao submeter o processo a reação de Shift
1.3.3. Comparar o processo de SCWG com outros processos de produção renováveis
1.3.3.1. Eletrólise
1.3.3.2. Gaseificação convencional
1.4. Como representar o seu sistema?
1.4.1. Imagem do processo
1.4.2. Indicadores tecnológicos
1.4.2.1. Eficiência Energética
1.4.2.2. Conversão de Biomassa em H2 (kgbiomassa/kgH2)
1.4.2.3. Preço do H2 (RS/kgH2)
1.4.2.4. Emissão de CO2 (kgCO2eq/kgH2)
1.5. Quais seus resultados antes e depois da sua iniciativa?
1.5.1. Antes
1.5.1.1. 25 Mton de resíduos de eucalípto gerados em 2018
1.5.1.2. Quase 50% do H2 gerado vem de fontes fósseis, muito pouca contribuição da biomassa
1.5.2. Depois
1.5.2.1. Aumento da eficiência energética e promoção da circularidade da cadeia de papel e celulose
1.5.2.2. Diversificação da matriz energética com mais uma fonte produtora do vetor H2
1.6. Qual o ∆ proposto pela sua iniciativa? Ainda em termos físicos.
1.6.1. ∆custo
1.6.2. ∆CO2eq
2. Pilar Social
2.1. 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU
2.1.1. ODS 7: Energia Limpa e Acessível
2.1.1.1. Produção de hidrogênio limpo
2.1.1.1.1. A SCWG oferece uma rota sustentável para produzir hidrogênio, um combustível livre de emissões de carbono quando utilizado, contribuindo para uma matriz energética mais limpa
2.1.1.2. Valorização de resíduos orgânicos
2.1.1.2.1. Resíduos agrícolas e urbanos são convertidos em energia, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis.
2.1.1.3. Descentralização energética
2.1.1.3.1. A SCWG pode ser aplicada em plantas menores, levando energia limpa a áreas rurais ou isoladas
2.1.2. ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis
2.1.2.1. Economia circular
2.1.2.1.1. Resíduos agrícolas e industriais são reutilizados como matéria-prima, promovendo o uso responsável dos recursos naturais
2.1.2.2. Redução de desperdícios
2.1.2.2.1. O processo transforma resíduos que seriam descartados em gases úteis, como hidrogênio, metano e dióxido de carbono reutilizável
2.1.2.3. Sustentabilidade industrial:
2.1.2.3.1. A SCWG possibilita a integração em processos industriais para reduzir a geração de resíduos sólidos e líquidos.
2.1.3. ODS 13: Ação Contra a Mudança Global do Clima
2.1.3.1. Redução de emissões de GEE
2.1.3.1.1. A substituição de combustíveis fósseis pelo hidrogênio produzido via SCWG reduz as emissões de gases de efeito estufa
2.1.3.2. Captura de carbono
2.1.3.2.1. O dióxido de carbono produzido no processo pode ser capturado e utilizado em outras indústrias, contribuindo para a mitigação climática.
2.1.3.3. Inovação para a descarbonização
2.1.3.3.1. O uso de SCWG incentiva o desenvolvimento de tecnologias limpas para reduzir o impacto ambiental em larga escala
2.2. Tecnologias Sociais
2.2.1. comunidades podem usar essa tecnologia pra produzir gás?
2.2.2. Processos Econômicos
2.2.2.1. Relacionados com a forma que as pessoas realizam atividades econômicas e de subsistência na sociedade.
2.2.2.1.1. Diversificação de atividades econômicas, concentração de atividade econômica, empobrecimento, inflação, etc.
2.2.3. Processos Geográficos
2.2.3.1. Mudanças no padrão de uso do solo.
2.2.3.1.1. Mudanças no uso do solo. Expansão urbana, melhoria no acesso e transporte, urbanização, etc.
3. H2
3.1. Combustível
3.1.1. Transporte
3.1.1.1. Synthetic fuels
3.1.2. Cèlulas combusíveis
3.1.3. Power to Power generation
3.1.4. Heat/Distributed power
3.2. Geração de Calor
3.2.1. Edificios
3.2.1.1. Residenciais
3.2.1.2. Comerciais
3.2.2. Indústria
3.2.2.1. Aço
3.2.2.2. CImento
3.2.2.3. Química/Petroquímica
3.3. Matéria-prima
3.3.1. Indústria química
3.3.1.1. Fertilizantes
3.3.1.2. Plásticos e Polímeros
3.3.1.3. Upgrading oil / biomass
4. Processos de Produção de H2 verde/renovável
4.1. Fontes Renováveis
4.1.1. Water Splitting
4.1.1.1. Termolysis
4.1.1.2. Photolysis
4.1.1.3. Eletrólise
4.1.1.3.1. Alcalina
4.1.1.3.2. Solid Oxide
4.1.1.3.3. PEM
4.1.2. Biomassa
4.1.2.1. Processos biológicos
4.1.2.1.1. Bio-Photolysis
4.1.2.1.2. Dark Fermentation
4.1.2.1.3. Photo Fermentation
4.1.2.2. Processos termoquímicos
4.1.2.2.1. Pirólise
4.1.2.2.2. Combustão
4.1.2.2.3. Liquefação
4.1.2.2.4. Gaseificação
5. Pilar Econômico
5.1. Custos do Projeto
5.1.1. Estimativa de Ordem de Grandeza
5.1.1.1. Erro de 25 a 40%
5.1.1.2. Processo proposto por Okoçoe et al. (2023)
5.1.1.2.1. 170 m³/dia
5.1.2. Custo de Investimento CAPEX
5.1.2.1. 57,44 MEUR / 6,25M USD
5.1.2.1.1. Separadores Gás-Líquido
5.1.2.1.2. Trocadores de calor
5.1.2.1.3. PSA
5.1.2.1.4. Reatores SCWG
5.1.2.1.5. Câmaras de combustão
5.1.2.1.6. Bombas e compressores
5.1.2.1.7. Separadores sólidos
5.1.2.1.8. Tratamento de sólidos
5.1.2.2. Baterry limits investment (ISBL)
5.1.2.3. Utility Investiment (OSBL)
5.1.2.4. Off-site investment
5.1.2.5. Working capital
5.1.3. Investimento Fixo
5.1.3.1. Maquinas
5.1.3.2. Equipamentos
5.1.3.3. Facilidades
5.1.4. Custo Operacional OPEX
5.1.4.1. 3,59 M USD
5.1.4.1.1. Custos Fixos
5.1.4.1.2. Custos Variáveis
5.2. Receita
5.2.1. 10,26 M USD
5.3. Indicadores?
5.3.1. Tempo de Retorno (Payback)
5.3.1.1. 2,5 anos
5.3.2. Valor Presente Líquido (VPL)
5.3.2.1. 80,2M USD
5.3.3. Taxa Interna de Retorno (TIR)
5.3.3.1. 37,1%
5.4. Viabilidade econômica
5.4.1. H2 production cost (USD/kg)
5.4.1.1. 1,94-1,97USD/kgH2
5.4.2. HGH emission (gCO2eq/MJ)
5.4.3. Water use (m³/GJ)
6. Pilar Ambiental
6.1. 9 Limites Planetários da Globe Institute de Copenhagen
6.1.1. Mudança Climática
6.1.1.1. Indicador principal: Concentração de CO₂ (ppm) e aumento da temperatura global média (em relação à era pré-industrial).
6.1.1.1.1. O dióxido de carbono produzido durante a SCWG pode ser capturado e reutilizado, evitando emissões para a atmosfera
6.1.1.1.2. Potencial para combustíveis fósseis em setores intensivos em carbono, ajudando a reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE)
6.1.1.1.3. Promove tecnologias de energia renovável, essenciais para manter o aumento da temperatura global abaixo de 1,5-2 ºC.
6.1.2. Ciclos Biogeoquímicos (Nitrogênio e Fósforo)
6.1.2.1. Indicador principal: Quantidade de nitrogênio e fósforo removidos ou depositados no ambiente.
6.1.2.1.1. Minimiza o descarte inadequado de resíduos orgânicos em corpos d’água, evitando eutrofização.
6.1.2.1.2. Evita emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) quando comparado a processos de combustão convencionais.
6.1.3. Uso de Terra
6.1.3.1. Indicador principal: Porcentagem de terra coberta por florestas e outros ecossistemas naturais.
6.1.3.1.1. Maximiza o aproveitamento de subprodutos da agricultura e silvicultura, sem pressionar novas áreas para cultivo.
6.1.3.1.2. Reduz impactos ecológicos relacionados ao uso extensivo de terra, como a perda de biodiversidade.
6.1.3.1.3. Contribui para uma economia circular, que prioriza o uso eficiente de recursos naturais.
6.1.4. Poluição Química e Materiais Novos
6.1.4.1. Indicador principal: Engloba a quantidade de produtos químicos persistentes no ambiente.
6.1.4.1.1. Reduz a formação de compostos perigosos, como alcatrão, em comparação com processos menos controlados.
6.1.4.1.2. Evita o descarte inadequado de resíduos químicos e orgânicos em aterros ou cursos d’água.
6.2. Tecnologias Limpas
6.2.1. Tenologia que elimine e/ou minimize emissões para o ar, água e solo durante a produção e uso do produto (bens ou serviços)
6.2.1.1. P+L
6.2.1.1.1. “aplicação contínua de uma estratégia preventiva, econômica, ambiental e tecnológica, e integrada aos processos e produtos, visando aumentar a eficiência no uso de matérias-primas, água e energia, através da não geração, minimização ou reciclagem dos resíduos gerados nos processos produtivos” (CNTL, 2003).