O documento discute pesquisas realizadas na Unicamp sobre a queima de carvão mineral usando uma tecnologia chamada leito fluidizado circulante. A pesquisa busca tornar o processo mais eficiente e reduzir emissões poluentes. Os estudos analisam fatores como o diâmetro das partículas de carvão e calcário usados no processo.

1. Campinas, 6 a 12 de outubro de 2008 JORNAL DA UNICAMP 3
Tecnologia torna mais eficiente
a combustão do carvão mineral Foto: Antoninho Perri
MANUEL ALVES FILHO
manuel@reitoria.unicamp.br
Reservas do país
somam 32 bilhões
os tempos que correm,
de toneladas
N
a ciência tem dedica-
do cada vez mais es-
De acordo com dados de 2005
forços ao desenvolvi-
da International Energy Outlook,
mento de alternativas
o carvão mineral é o combustível
aos combustíveis fós-
seis. Ocorre, porém, que as fontes tra- fóssil com a maior
dicionais de energia seguirão sendo im- disponibilidade no mundo. Suas
portantes para a humanidade por lon- reservas totalizariam perto de
go período. E para que sejam aprovei- um trilhão de toneladas,
tadas da melhor forma possível, estas quantidade suficiente para suprir
últimas também precisam continuar o consumo nos níveis atuais por
sendo objeto de pesquisas científicas. 219 anos. Além disso, conforme a
É neste contexto que atua a equipe co- entidade, ao contrário do que
ordenada pelos professores Araí ocorre com o petróleo e com o
Augusta Bernárdez Pécora e Leonar- gás natural, as reservas de
do Goldstein Junior, do Laboratório de carvão apresentam uma
Processos Térmicos e Engenharia distribuição geográfica mundial
Ambiental, unidade vinculada à Facul- muito mais equitativa.
dade de Engenharia Mecânica (FEM) Atualmente, 75 países possuem
da Unicamp. O grupo dedica-se, entre depósitos expressivos do mineral.
outras atividades, a pesquisas em tor- Entretanto, 57% deles estão
no da queima de carvão mineral, em- localizadas em apenas três
pregando uma tecnologia denominada nações: Estados Unidos (27%),
leito fluidizado circulante. O objetivo Rússia (17%) e China (13%).
dos pesquisadores é estudar as variá- Outros seis países respondem por
veis que afetam o processo de combus- mais 33%, a saber: Índia,
tão do carvão mineral, visando sua Austrália, África do Sul,
otimização, o que inclui a redução da Ucrânia, Cazaquistão e ex-
emissão de poluentes como óxidos de Iugoslávia (atuais Servia e
enxofre e de nitrogênio, monóxido de Montenegro).
carbono e mercúrio. As reservas brasileiras de
A relevância dos trabalhos realiza- carvão mineral, segundo o
dos no Laboratório de Processos Tér- Balanço Energético Nacional,
micos e Engenharia Ambiental justifi- formulado em 2006, somariam 32
ca-se pela abundância e participação do bilhões de toneladas. Os recursos
carvão mineral na matriz energética estão localizados nos estados do
mundial. Dados de 2005 indicavam Paraná, Santa Catarina e Rio
que as reservas globais desse combus- Grande do Sul, com maior
tível fóssil seriam da ordem de um predominância neste último
trilhão de toneladas, quantidade sufi-
(90% do total). A jazida gaúcha
ciente para suprir o consumo nos ní-
de Candiota é a maior do país,
veis atuais por um período superior a
com aproximadamente 12, 2
200 anos. No Brasil, conforme dados do
bilhões de toneladas. É explorada
Ministério de Minas e Energia, os recur-
sos somariam 32 bilhões de toneladas, desde 1961, produzindo
sendo que 90% desse montante estão lo- combustível para a usina
calizados no estado do Rio Grande do termelétrica Presidente Médici,
Sul. “Ou seja, por mais que pensemos que tem 446 megawatts de
em fontes alternativas de energia, e é capacidade instalada. A segunda
importante que o façamos, o carvão mi- maior mina de carvão mineral do
neral deve continuar merecendo a nos- Brasil é a jazida Santa Terezinha,
sa atenção”, pondera a docente. também no Rio Grande do Sul,
Os leitos fluidizados com aplicação com depósitos de 5 bilhões de
para a queima de carvão, informa a Reator em laboratório da FEM: único equipamento de leito fluidizado toneladas de carvão mineral.
pesquisadora, constituem uma tecno- circulante em escala piloto em funcionamento em universidades brasileiras
logia relativamente antiga, que data da
década de 50. Ela tem sido empregada
para promover a queima de carvão
Pesquisadores aproveitado”, destaca a docente.
Os leitos fluidizados permitem, ain-
mineral, assim como de outros com- da FEM da, que a queima do carvão seja feita a
bustíveis sólidos, incluindo a biomassa,
em substituição ao modelo convenci-
estudam as partir de temperaturas mais baixas do
que no modelo por grelhas – cerca de
onal, que usa queima pulverizada em variáveis que 800 oC contra temperaturas acima de
grelhas. “No sistema tradicional, os 1.000 oC. Isso é especialmente vanta-
níveis de eficiência tanto da combus- afetam o joso para o Brasil porque o minério
tão quanto do controle de poluentes são
muito inferiores”, compara a professo-
processo de nacional tem um elevado teor de cin-
zas na sua composição, que varia de
ra Araí. Mas a despeito da vantagem queima do 40% a 60%. “Quando produzimos a
que representava, a tecnologia de queima desse carvão em temperaturas
fluidização voltada para geração de combustível acima de 1.000 oC, existe a possibili-
energia permaneceu “esquecida” por
algum tempo, em razão da abundância
fóssil dade de ocorrer o processo de sinteri-
zação das cinzas, com a conseqüente
do petróleo. Em virtude da crise da formação de aglomerados que preju-
década de 70, no entanto, a tecnologia zar um sistema circulante. Em tal mo- dicam a operação. Entretanto, quando
voltou a ser apontada como uma alter- delo, um ciclone, instalado na saída da queimamos o carvão a aproximada-
nativa à diversificação da matriz coluna principal do reator, coleta as mente 800 oC, essa temperatura fica
energética mundial, visto que o carvão partículas sólidas que atingem o topo abaixo do ponto de sinterização, o que
mineral é utilizado pelas usinas terme- da coluna, direcionando-as para a co- é operacionalmente vantajoso”, escla-
létricas para a geração de eletricidade. luna de retorno, onde uma válvula de rece a professora Araí.
Ainda que a tecnologia de leitos recirculação as conduz novamente à Atualmente, a equipe coordenada
fluidizados já represente uma evolução coluna principal, o que faz com que as pela cientista tem se ocupado de deter-
em relação ao método de queima por partículas sólidas cumpram uma traje- minar alguns fatores que possam am-
grelhas, a disposição do grupo de pes- tória em forma de looping. “Com isso, pliar ainda mais a eficiência da quei-
quisa é de torná-la ainda mais eficien- é possível reter as partículas de carvão ma de carvão em leitos fluidizados A professora Araí Augusta Bernárdez Pecora, coordenadora
te. A planta piloto construída no labo- por mais tempo no reator, além de asse- circulantes. Os estudos visam obter da pesquisa: “Temos muitos temas para estudos”
ratório da FEM foi projetada sob a co- gurar uniformidade de temperatura na dados experimentais que permitam a
ordenação do professor Goldstein, hoje coluna principal do reator, em função análise da influência de parâmetros tação de mestrado e um trabalho de nosso carvão mineral tem caracte-
professor colaborador voluntário na do elevado arraste de partículas pelo gás, operacionais como diâmetro das partí- iniciação científica. Além do ganho rísticas próprias”, assinala.
Unicamp, e contou inicialmente com fazendo com que a queima seja mais culas de carvão e calcário, tipo de acadêmico, traduzido na formação Ela lamenta, porém, que o setor pro-
financiamento da Eletrosul Centrais eficiente”, explica a professora Araí. calcário, velocidade do gás na coluna de mão-de-obra qualificada, as pes- dutivo brasileiro, à exceção da Petrobras,
Elétricas S.A. e posteriormente com Outra vantagem dessa tecnologia, principal, posição da alimentação e re- quisas também contribuem para co- ainda não esteja utilizando os saldos das
apoio da Petróleo Brasileiro S.A. prossegue a pesquisadora, é que ela dis- torno de sólidos, proporção calcário/ locar à disposição da indústria bra- pesquisas produzidas pela sua equipe
(Petrobras), Conselho Nacional de pensa o uso de uma planta adicional, en- carvão na alimentação, injeção de ar sileira, principalmente o setor que como poderia. “Como tem tradição na
Desenvolvimento Científico e Tecno- carregada de promover a separação do secundário, entre outros. “Como são fornece equipamentos para terme- área de pesquisa e desenvolvimento, a
lógico (CNPq) e Fundação de Amparo enxofre presente no carvão, processo muitos os parâmetros envolvidos no létricas, dados que permitam o de- Petrobras emprega os dados fornecidos
à Pesquisa do Estado de São Paulo denominado tecnicamente de dessul- processo, as combinações também são senvolvimento, no futuro, de uma por nossos estudos em suas plantas in-
(Fapesp). Trata-se do único reator de furação. Isso é possível porque, no leito vastas. Temos muitos temas para estu- tecnologia genuinamente brasileira. dustriais. Já os fabricantes de caldeiras,
leito fluidizado circulante em escala fluidizado, a adição de calcário é reali- dos”, acrescenta a especialista. “Atualmente, essa tecnologia só é ao contrário, têm se valido timidamente
piloto em funcionamento em universi- zada no próprio reator, de tal forma que De acordo com a docente da dominada por grandes fabricantes de dessas informações. Particularmente,
dades brasileiras. os óxidos de enxofre gerados pela quei- FEM, os estudos envolvendo o sis- caldeiras da América do Norte e penso que a indústria brasileira poderia
A planta piloto instalada na FEM ma sejam absorvidos no local. “Ao final tema experimental de leito flui- Europa. Penso que não podemos aproveitar melhor a oportunidade para
pode ser considerada de segunda gera- desse processo, obtém-se o sulfato de dizado circulante já renderam qua- continuar dependendo deles, inclu- começar a projetar a sua autonomia
ção, por assim dizer, em razão de utili- cálcio (gesso), subproduto que pode ser tro teses de doutorado, uma disser- sive porque a nossa realidade e o tecnológica nessa área”, analisa.