Agosto 2024 vol. 11 num. 1 - XXXI Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva

Trabalhos selecionados para publicação apenas - Open Access.

Idioma principal | Segundo idioma

Avanços na Aplicação de Biocarvão para Descarbonização da Fabricação de Peças Automotivas

Advancements in Biochar Application for Decarbonizing Automotive Parts Manufacturing

SOUZA, C. O. D. ; GOBO, L. A. ; VARANDA, L. D. ; ASSIS, H. M. D. ; OBARA, R. ;

Trabalhos selecionados para publicação apenas:

O programa MOVER adotou o ciclo do poço à roda para a avaliação de emissões de gases de efeito estufa em veículos leves. No próximo ciclo, será do berço ao túmulo. Esse ponto é chave, pois hoje as emissões de GEE na produção de veículos representam 10 a 25% das emissões totais da vida do veículo. Para blocos e cabeçotes, o ferro fundido é vantajoso frente ao alumínio (com 50% de redução). Além do fator de GEE, a reciclabilidade é fundamental. O uso de fornos cubilô proporciona índices de uso de sucata acima de 90%. Mas o principal desafio é substituir o coque mineral. Além de fonte térmica para o forno, o coque atua na regulagem do nível de carbono da liga de ferro. Assim, um caminho de descarbonização para o forno cubilô é a substituição do coque por biomassa. Esta proposta pode ser aplicada em outros setores, não abordados nesse trabalho. Biomassas de origem agrícola e de silvicultura foram mapeadas e analisadas em aspectos químicos, físicos, logísticos, sociais e ambientais. Parâmetros de pirólise foram otimizados, obtendo biocarvão compatível com PCI acima de 8000 Kcal/kg e carbono fixo acima de 80%. A substituição de 15% do coque mineral por briquetes de biocarvão podem reduzir cerca de 270 ton CO2e por ano na produção de 100 mil blocos de veículos leves.

Trabalhos selecionados para publicação apenas:

The MOVER program has adopted the well-to-wheel cycle for assessing greenhouse gas emissions in light vehicles. In the next cycle, it will be from cradle to grave. This point is key because today GHG in vehicle production represent 10 to 25% of the vehicle's total life emissions. For engine blocks and cylinder heads, cast iron is advantageous over aluminum (with a 50% reduction). In addition to the GHG factor, recyclability is crucial. The use of cupola furnaces provides scrap utilization rates above 90%. But the main challenge is to replace the mineral coke. In addition to being a heat source for the furnace, coke also regulates the carbon level of the iron alloy. Thus, a decarbonization path for the cupola furnace is the replacement of coke with biomass. This proposal can be applied in other sectors not addressed in this study. Biomasses from agricultural and forestry sources were mapped and analyzed for chemical, physical, logistical, social, and environmental aspects. Pyrolysis parameters were optimized, resulting in biochar with a lower heating value (LHV) above 8000 Kcal/kg and fixed carbon content above 80%. By replacing 15% of mineral coke with biochar approximately 270 tons of CO2e emissions can be mitigated in the production of 100,000 light vehicle engine blocks.

Download (PDF)

Palavras-chave: -,

Palavras-chave: -,

DOI: 10.5151/simea2024-PAP30

Referências bibliográficas
  • [1] " Agência Gov (2023). Mover: Governo Federal lança programa de Mobilidade Verde e Inovação.
  • [2] Katz, S. (2004). Cupola Furnace Computer Process Model (No. Cupola Furnace Computer Process Model-Final repor). S. Katz Associates, Inc, W. Bloomfield, MI; U. Missouri-Rolla, Rolla, MO; U. Antioquia, Medelin, Columbia.
  • [3] Powell, W. L., Druschitz, A. P., & Frost, J. (2008). Cupola Furnaces.
  • [4] Nieto-Delgado, C., Cannon, F. S., Paulsen, P. D., Furness, J. C., Voigt, R. C., & Pagnotti, J. R. (2014). Bindered anthracite briquettes as fuel alternative to metallurgical coke: Full scale performance in cupola furnaces. Fuel, 121, 39-47.
  • [5] Echterhof, T., Demus, T., Schulten, M., Noel, Y., & Pfeifer, H. (2014). Substituting fossil carbon sources in the electric arc and cupola furnace with biochar. In European Steel Environment & Energy Congress (ESEC); Teesside University: Middlesbrough, UK.
  • [6] Kamal Baharin, N. S., Cherdkeattikul, S., Kanada, N., Hara, H., Mizuno, S., Sawai, T., ... & Ida, T. (2023). Impact and effectiveness of Bio-Coke conversion from biomass waste as alternative source of coal coke in Southeast Asia. Journal of Material Cycles and Waste Management, 25(1), 17-3
  • [7] Güleç, F., & Okolie, J. A. (2024). Decarbonising bioenergy through biomass utilisation in chemical looping combustion and gasification: a review. Environmental Chemistry Letters, 22(1), 121-14
  • [8] Welfle, A. (2017). Balancing growing global bioenergy resource demands-Brazil's biomass potential and
  • [9] the availability of resource for trade. Biomass and
  • [10] Bioenergy, 105, 83-95.
  • [11] [9] Mousa, E., Wang, C., Riesbeck, J., & Larsson, M. (2016). Biomass applications in iron and steel industry: An overview of challenges and opportunities. Renewable and sustainable energy reviews, 65, 1247-1266.
  • [12] [10] de Souza, J. E. A., de A. Paes Filho, F., da Silva, B. P., Tenório, N. V., de Sousa, F. J., de Almeida, R. M., ... & Meneghetti, S. M. (2012). Biomass residues as fuel for the ceramic industry in the state of Alagoas: Brazil. Waste and Biomass Valorization, 3, 191-196.
  • [13] [11] Rathore, N. S., & Panwar, N. L. (2021). Biomass production and efficient utilization for energy generation. CRC Press.
  • [14] [12] Kusuma, R. T., Hiremath, R. B., Rajesh, P., Kumar, B., & Renukappa, S. (2022). Sustainable transition towards biomass-based cement industry: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 163, 112503.
  • [15] [13] ABNT (1983). NBR 8293: Carvão mineral - Determinação de umidade.
  • [16] [14] ASTM (1996). ASTM D3173-87: Standard Test Method for Moisture in the Analysis Sample of Coal and Coke.
  • [17] [15] ABNT (1983). NBR 8289: Carvão mineral - Determinação do teor de cinzas.
  • [18] [16] ABNT (1983). NBR 8290: Carvão mineral - Determinação do teor de matérias voláteis.
  • [19] [17] ABNT (1983). NBR 8299: Carvão mineral - Determinação do carbono fixo.
  • [20] [18] ABNT (2018). NBR 16550: Bagaço de cana-de-açúcar - Caracterização química.
  • [21] [19] NREL (2008). Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass.
  • [22] [20] Nones, D. L., Brand, M. A., da Cunha, A. B., Furtado de Carvalho, A., & Krug Weise, S. M. (2015). Determinação das propriedades energéticas da madeira e do carvão vegetal produzido a partir de Eucalyptus benthamii. Floresta, 45(1).
  • [23] [21] Cha, J. S., Park, S. H., Jung, S. C., Ryu, C., Jeon, J. K., Shin, M. C., & Park, Y. K. (2016). Production and utilization of biochar: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 40, 1-15.
  • [24] [22] Souza, N. D. D., Amodei, J. B., Xavier, C. N., Dias Júnior, A. F., & Carvalho, A. M. D. (2016). Estudo de caso de uma planta de carbonização: avaliação de características e qualidade do carvão vegetal visando uso siderúrgico. Floresta e Ambiente, 23, 270-277.
  • [25] [23] IBGE (2022). Indicadores IBGE-Levantamento sistemático da produção agrícola.
  • [26] [24] ANUNCIATO, V. M., Dias, R. D. C., Bianchi, L., Perissato, S. M., & Gomes, D. M. (2020). Bambu: Versatilidade para quem sabe lucrar. Revista Campo e Negócios.
  • [27] [25] Brainer, M. P. (2021). Coco: produção e mercado. Escritório Técnico de Estudos Econômicos do Nordeste (ETENE), ano 6, n. 206.
  • [28] [26] IBRAMATE (2021). Estudo de mercado IBRAMATE 2021.
  • [29] [27] ACR (2022). Anuário Estatístico de Base Florestal para o estado de Santa Catarina.
  • [30] [28] McKendry, P. (2002). Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource technology, 83(1), 37-46.
  • [31] [29] Della, V. P., Kühn, I., & Hotza, D. (2001). Caracterização de cinza de casca de arroz para uso como matéria-prima na fabricação de refratários de sílica. Química nova, 24, 778-782.
  • [32] [30] Maia, C. D. F. (2011). Produção de biocarvão a partir de diferentes fontes de biomassa.
  • [33] [31] Hussein, A., Lu, Y., Mollaabbasi, R., Tessier, J., & Alamdari, H. (2020). Bio-pitch as a binder in carbon anodes for aluminum production: Bio-pitch properties and its interaction with coke particles. Fuel, 275, 117875.
  • [34] [32] Protásio, T. P., Couto, A. M., dos Reis, A. A., Trugilho, P. F., & Godinho, T. P. (2013). Potencial siderúrgico e energético do carvão vegetal de clones de Eucalyptus spp aos 42 meses de idade. Pesquisa Florestal Brasileira, 33(74), 137-149.
  • [35] [33] Oliveira, A. C., Carneiro, A. D. C. O., Pereira, B. L. C., Vital, B. R., Carvalho, A. M. M. L., Trugilho, P. F., & Damásio, R. A. P. (2013). Otimização da produção do carvão vegetal por meio do controle de temperaturas de carbonização. Revista Árvore, 37, 557-566.
  • [36] [34] Santos, S. D. F. D. O. M., & Hatakeyama, K. (2012). Processo sustentável de produção de carvão vegetal quanto aos aspectos: ambiental, econômico, social e cultural. Production, 22, 309-321.
  • [37] [35] Costa, L. J. (2020). Relação água-carvão vegetal de eucalipto produzido em diferentes temperaturas.
  • [38] [36] Jolly, M. R., & Salonitis, K. (2017). Primary manufacturing, engine production and on-the-road CO2: how can the automotive industry best contribute to environmental sustainability.
  • [39] [37] Kathuria, K. (2023). Biomass briquettes v/s other fuels: Pioneering sustainable energy solutions"
Como citar:

SOUZA, C. O. D.; GOBO, L. A.; VARANDA, L. D.; ASSIS, H. M. D.; OBARA, R.; "Avanços na Aplicação de Biocarvão para Descarbonização da Fabricação de Peças Automotivas", p. 170-179 . In: Anais do XXXI Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva . São Paulo: Blucher, 2024.
ISSN 2357-7592, DOI 10.5151/simea2024-PAP30

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações