Primeiro longo

15 de setembro de 2022

por Christina Lotz, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE

O metanol desempenha um papel importante para a indústria como uma commodity química e é atualmente considerado um dos principais transportadores de energia na crescente economia do hidrogênio. No entanto, a produção convencional de metanol a partir de carvão e gás natural gera grandes quantidades de emissões de gases de efeito estufa. Com o projeto Carbon2Chem, parceiros da indústria, pesquisa e academia assumiram como missão explorar processos de produção de metanol a partir de gases residuais industriais usando a indústria siderúrgica como exemplo.

Pela primeira vez, a estabilidade a longo prazo da síntese de metanol a partir do gás real e purificado de alto-forno foi demonstrada em uma minifábrica Fraunhofer ISE com uma capacidade de produção de dez litros por dia em um total de mais de 5.000 horas. Em 2018, a thyssenkrupp forneceu a prova de conceito para a produção de metanol a partir do gás de alto-forno usado neste projeto.

A síntese de metanol fóssil e a produção de aço por meio da rota do alto-forno com base no carvão são responsáveis ​​por emissões significativas de gases de efeito estufa de CO2. A vinculação dos dois processos nos permite substituir o metanol de combustíveis puramente fósseis, reagindo o hidrogênio verde com as emissões da produção de aço. "Os compromissos do acordo climático de Paris só podem ser cumpridos vinculando os setores industriais. Temos que colocar em um ciclo as emissões difíceis de evitar", explica o Dr.-Ing. Achim Schaadt, chefe do Departamento de Processos Termoquímicos da Fraunhofer ISE.

O projeto Carbon2Chem, lançado em 2016, pesquisa processos de conversão de gases de processo da indústria siderúrgica em produtos químicos básicos. "Na Carbon2Chem, forças inovadoras da indústria, pesquisa aplicada e universidades são combinadas para alcançar rapidamente uma solução geral implementável e otimizada sistemicamente", diz Luis F. Piedra-Garza da thyssenkrupp Steel Europe.

A Fraunhofer ISE, que trabalha na área de síntese de metanol há dez anos, contou com um conceito de processamento simples e robusto para o desenvolvimento da miniplanta. Baseia-se em dois reatores adiabáticos não resfriados e uma reciclagem industrial dos gases não reagidos. A planta entrou em operação experimental com gases de cilindro no Fraunhofer ISE em Freiburg em 2017 antes de ser transferida para a planta piloto Carbon2Chem em Duisburg em 2019.

Os gases de exaustão da siderúrgica integrada vizinha são tratados em um sistema de purificação de gás da thyssenkrupp Industrial Solutions usando catalisadores e sorventes da empresa de especialidades químicas Clariant e são desprovidos de catalisadores tóxicos para a síntese subsequente.

"O pessoal da thyssenkrupp Uhde Engineering Services mantém o sistema de limpeza de gás funcionando o tempo todo. A siderúrgica opera em três turnos, então sempre há gás suficiente. Portanto, temos condições ideais para operação contínua em escala de planta piloto", explica Max Hadrich , chefe do grupo Power to Liquids da Fraunhofer ISE.

Em um total de mais de 5.000 horas de operação no local, foram produzidos mais de 1.500 litros de metanol bruto. O foco foi o uso do gás purificado de alto-forno, que representa a maior parte – 85% – dos gases das siderúrgicas. Em um teste de longo prazo com duração de mais de 3.000 horas, não foi detectado nenhum declínio significativo na atividade do catalisador. Isso atesta o bom funcionamento do catalisador e do projeto da planta. "A Carbon2Chem e a colaboração com a Fraunhofer ISE fornecem uma estrutura ideal para destacar o desempenho de nossos catalisadores industriais de síntese de metanol MegaMax para a conversão eficiente e estável de gases de processo ricos em CO2", disse o Dr. Andreas Geisbauer, da Clariant, parceira do projeto.