RICEVALOR

Breve descrição do LNEG entidade promotora

O LNEG - Laboratório Nacional de Energia e Geologia é um organismo de investigação, demonstração e desenvolvimento tecnológico nas áreas da energia e da geologia, que tem por missão promover a inovação tecnológica orientando a ciência e a tecnologia para o desenvolvimento da economia para contribuir para o aumento da competitividade dos agentes económicos no quadro de um progresso sustentável da economia Portuguesa. O LNEG assume-se como a interface de integração de tecnologia e resultados de I&DT junto do tecido empresarial, pois tem como objectivo responder às necessidades da sociedade e das empresas através de actividades de investigação sustentáveis e para a sustentabilidade através da geração do conhecimento do nosso território.

Campus do Lumiar do LNEG

 

As diversas parcerias internacionais estabelecidas pelo LNEG posicionam-no como parceiro dinamizador da internacionalização e fonte de informação privilegiada nas suas áreas de intervenção.

O LNEG, enquanto instituição do Ministério do Ambiente, Ordenamento do Território e Energia, colabora como consultor para as políticas públicas nas áreas da energia e geologia, ambiente, sustentabilidade, normalização, qualidade e certificação.

As principais atividades desenvolvidas pelo LNEG, prioritariamente dirigidas às necessidades do tecido económico, são as seguintes:

• Projectos de I&DT financiados, designadamente no âmbito dos Quadros Comunitários de Apoio e dos Programas-Quadro de I&DT.
• Prestação de serviços e contratos com o tecido empresarial e com o próprio Estado nas mais variadas vertentes.
• Apoio directo ao Estado nas vertentes de representação internacional, no fornecimento ao Governo de fundamentação de Ciência e Tecnologia adequada a políticas setoriais, problemáticas transversais e de interface ou que incidam sobre problemas da sociedade.

 

Objetivos do projeto

O projecto tem por objectivo estudar a valorização energética dos resíduos gerados pelos produtores de arroz em Portugal, através do uso de tecnologias de conversão termoquímica da biomassa, em particular por co-gasificação e co-pirólise, de forma a seleccionar um processo que seja uma mais valia quer para o agricultor quer para o ambiente, de modo a resolver um problema real da agricultura portuguesa e dos produtores de arroz a nível mundial.

 

Descrição do Projeto e respetivo montante de apoio

O projecto tem por objectivo estudar a valorização energética dos resíduos gerados pelos produtores de arroz em Portugal, de modo a resolver um problema real. O arroz, Oryza sativa L., é um dos principais cereais usados na alimentação humana e é cultivado em mais de 100 países. Em Portugal a média atual de produção de arroz é de cerca de 180 000 ton/ano (em 2012) o que gera anualmente cerca de 1,21 ton/ha de palha de arroz. Para além da palha, a produção de arroz gera também cascas de arroz e sacos de plástico provenientes da compra de sementes e adubos e da embalagem do arroz após o seu processamento.

Valorização energética de resíduos gerados pela produção de arroz

 

A aplicação de tecnologias de co-gasificação e de co-pirólise para a valorização energética dos resíduos gerados pela produção de arroz, permite obter bio-combustíveis avançados e ainda reduzir a fatura de energia elétrica dos processos de refinação do arroz. O uso integrado de resíduos irá baixar as emissões de CO₂ e prevenir as alterações climáticas.

A co-gasificação produziu um gás combustível com cerca de 30-35% de H₂, 15% de hidrocarbonetos gasosos, 25-30% de CO, sendo o restante CO₂ e que pode ser usado em motores, turbinas ou queimadores. Os resultados obtidos mostraram que é possível substituir palha por casca de arroz, total ou parcialmente, pois o ajuste das condições de gasificação possibilita a obtenção dum gás semelhante. Por outro lado, o aumento da quantidade de plásticos tornava a gasificação mais difícil de controlar, devido à formação de alcatrão e de poeiras, obrigando a limpezas mais frequentes da instalação, pelo que foi selecionado o valor de 20% para o teor de plásticos. Os resultados obtidos conduziram à seleção das seguintes condições para a co-gasificação: 850ºC, razão de equivalência de 0.2 e razão vapor/resíduo igual a 1.

Através da co-pirólise produz-se uma mistura de hidrocarbonetos maioritariamente líquidos (cerca de 70%) e 20% gasosos, que podem ser usados como combustíveis ou como matéria-prima para várias indústrias. São também produzidos sólidos. Estes poderão ser reutilizados, como carvão ativado para adsorção de poluentes ou como combustível sólido. A substituição de casca por palha não conduziu a alterações apreciáveis na conversão total nem nos rendimentos dos produtos, podendo substituir-se total ou parcialmente uma biomassa pela outra. A presença de plásticos foi benéfica por favorecer a produção de hidrocarbonetos líquidos. A optimização da co-pirólise foi realizada recorrendo à metodologia do “factorial designe”, tendo-se seleccionado as condições: 430ºC, 0.2 MPa e 10 minutos para maximizar a produção de compostos líquidos.

Com este projeto de I&D pretende-se comparar as tecnologias de co-gasificação e de co-pirólise de modo a definir a mais adequada, face às características dos produtos obtidos, efetuando uma análise de viabilidade técnica, económica e ambiental dos processos desenvolvidos. Pretende-se que a tecnologia a desenvolver venha a ter aplicação directa, quer a nível internacional, quer no subsector industrial implantado em Portugal.

 

Principais Tarefas desenvolvidas no âmbito do projeto

> Caracterização dos resíduos a estudar.

> Ensaios de co-gasificação e análise dos produtos obtidos.

> Ensaios de co-pirólise e análise dos produtos obtidos.

> Caracterização química e ecotoxicológica dos sub-produtos obtidos.

> Análise técnico-económica dos processos estudados.

Instalação de gasificação de leito fluidizado e instalação de limpeza de gases	Instalação de pirólise do LNEG.

 

Parcerias

LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P.

FCT/UNL – Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Orivárzea – Orizicultores do Ribatejo, Samora Correia e Benavente SA

 

Equipa do Projeto

Maria Filomena de Jesus Pinto	Investigador Responsável - LNEG
António José Antunes Madaleno	Orivárzea
Ana Luisa Fernando	FCT/UNL
Benilde Simões Mendes	FCT/UNL
Diogo André Costa Messias Dias	FCT/UNL
Helena Lopes	LNEG
Joaquim Bravo	Orivárzea
Maria Bernardo	FCT/UNL
Miguel N. Marques de Miranda	LNEG
Nuno Lapa	FCT/UNL
Paula Alexandra C. Costa	LNEG
Rui Manuel Neto André	LNEG

 

Apoio

O projeto foi apoiado pelo FEDER (Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional), no âmbito do COMPETE - Programa Operacional Factores de Competitividade e por fundos nacionais, através da FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia com um investimento elegível de cerca de 148 mil euros, correspondendo a um incentivo FEDER de aproximadamente 117 mil euros.

 

Resultados/Publicações

Foram quantificados os principais resíduos produzidos pela produção de arroz em Portugal e para cada resíduo foram identificadas as principais barreiras e oportunidades de valorização.

Os processos de co-gasificação e de co-pirólise foram estudados e optimizados tendo em consideração maximização dos rendimentos dos produtos obtidos e a respectiva qualidade.

Após a conclusão da análise técnico-económica dos processos de co-gasificação e de co-pirólise será realizada a seleção do processo(s) mais adequado(s).

O trabalho realizado e os resultados obtidos já conduziram a 20 comunicações em encontros científicos internacionais, destas 10 foram selecionadas para comunicações orais e as restantes foram apresentadas na forma e poster. Foram publicados 10 artigos em “proceedings” de conferências com “referee” e 4 artigos publicados em revistas internacionais com arbitragem científica. Estão em preparação vários artigos a submeter a revistas internacionais com arbitragem científica, estando um deles já submetido.

 

Artigos Publicados em Revistas Internacionais

• Paula Costa, Filomena Pinto, Miguel Miranda, Rui Neto André, M. Rodrigues, Study of the experimental conditions of the co-pyrolysis of rice husk and plastics wastes, Chemical Engineering Transactions, 2014, 39, 1639–1674, ISBN 978-88-95608-30-3; ISSN 2283-9216, DOI: 10.3303/CET1439274.
• Rui N. André, Filomena Pinto, Miguel Miranda, Carlos Carolino, Paula Costa, Study of the experimental conditions of the co-pyrolysis of rice husk and plastics wastes, Chemical Engineering Transactions, 2014, 39, 1633–1638, ISBN 978-88-95608-30-3; ISSN 2283-9216, DOI: 10.3303/CET1439273.
• Filomena Pinto, Paula Costa, Miguel Miranda, Co-pyrolysis of wastes mixtures obtained from rice production. Upgrading of liquids produced, Chemical Engineering Transactions, 2015, 43, 2053–2058, DOI: 10.3303/CET1543343.
• Filomena Pinto, Rui André, Helena Lopes, Diogo Neves, Francisco Varela, João Santos, Comparison of co-gasification of wastes mixtures obtained from rice production wastes using air or oxygen, Chemical Engineering Transactions, 2015, 43, 2227–2232, DOI:10.3303/CET1543372.

 

Agradecimentos

O apoio do COMPETE foi muito importante para a concretização deste projecto. Segundo Filomena Pinto, coordenadora responsável, este projeto só foi possível com o apoio do COMPETE, possibilitando o desenvolvimento de um processo sustentável para a valorização energética dos resíduos produzidos pela produção de arroz.