Modelagem da oxi-combustão em motores a gás para geração combinada de calor e eletricidade com captura e armazenamento de carbono integrados para valorização de resíduos
oxi-combustão; motor a gás, cogeração, captura e marmazenagem de carbono, pirolise de lixo urbano
Este estudo apresenta uma análise técnico-econômica e ambiental de um sistema inovador de cogeração que integra a pirólise de combustível derivado de resíduos (CDR), a oxi-combustão e a captura e armazenamento de carbono (CAC). Um modelo matemático foi desenvolvido para prever o desempenho de um motor a gás operando sob oxi-combustão alimentada por gás de pirólise de CDR. A eficiência do motor apresentou uma redução de aproximadamente 4% no modo oxi-combustão em comparação com a queima convencional, enquanto a potência aumentou de 2.020 kW para 2.700 kW devido à maior densidade da mistura de admissão na operação oxi-combustão. O sistema integrado proposto processa 749 t/dia de CDR, fornecendo 8,5 MW de potência líquida à rede. A planta inclui subsistemas para pirólise de CDR, produção de oxigênio (273 t/dia) e captura de carbono (233 t/dia). Entre os subprodutos de valor comercial destacam-se 460 t/dia de carvão vegetal e 177 t/dia de bio-óleo. Considerando uma razão de equivalência de 0,7 e uma taxa de compressão de 20:1, o consumo específico de gás de pirólise é estimado em 282 g/kWh. A modelagem econômica aponta despesas de capital e operacionais de 65 milhões e 6,1 milhões de dólares, respectivamente. Incorporando as receitas provenientes dos subprodutos e dos créditos de carbono, o custo nivelado da eletricidade para o caso de referência é de 119 dólares/MWh. A análise de sensibilidade mostra que o sistema permanece financeiramente viável na maioria das variações de ±20% nos parâmetros-chave, especialmente quando considerados os Certificados de Energia Renovável e as taxas de destinação de resíduos associadas à Mineração Aprimorada de Aterros Sanitários.