Processo é flexível, regulado por meio da alimentação do reator, e gera gases de diferentes composições.

O processo tradicional de síntese do gás natural é a reforma a vapor, na qual se realiza uma reação química de vapor de água com o gás metano (CH4), com a ajuda de um catalisador. Esse processo produz uma mistura de gases, chamada de gás de síntese, ou syngas, cujos principais componentes são : CO e H2 (monóxido de carbono e hidrogênio). Ambos são matéria prima para a indústria química, petroquímica e siderúrgica, com diversas aplicações. Mas há outros processos de produção do syngas, como a reforma oxidativa, que usa oxigênio e faz uma queima parcial do metano, e a reforma a seco, na qual o agente é o dióxido de carbono (CO2) em vez do vapor de água.

“A reforma a seco tem como vantagem o uso do CO2 como matéria prima. O CO2 também é um componente do gás natural. Há alguns poços em que o teor de CO2 é de 50%; nos do pré-sal é até maior”, afirma o professor da Reinaldo Giudici, da Poli/USP, também pesquisador do RCGI – Research Centre for Gas Innovation (Centro de Pesquisa em Inovação em Gás), onde coordena o projeto Synthesis gas production by methane tri-reforming. Ele explica que cada uma dessas maneiras de obter syngas origina um gás com proporções diferentes de CO e H2.

“A idéia da tri-reforma é combinar os três processos simultaneamente. O reator seria alimentado com gás natural, dióxido de carbono, vapor de água e oxigênio. Dessa maneira, consegue-se um processo no qual é possível regular as condições para gerar o gás de síntese necessário para determinada operação, dependendo de variáveis como a ocorrência de matéria prima, por exemplo. É um processo mais flexível, que gera gases de diferentes composições, regulado por meio da alimentação com os diferentes reagentes. Combinando os catalisadores adequados, é possível fazer”, resume.

O engenheiro afirma que a tri-reforma garante maior aproveitamento da matéria prima. “Se você alimenta o reator com um gás natural com alto teor de CO2, por exemplo, então o dióxido de carbono passa a ser matéria prima para a reforma a seco. Ele não precisa entrar separadamente na reação. Ele vira matéria prima automaticamente.”

O projeto está dividido em duas frentes: o desenvolvimento do catalisador e a determinação da cinética do processo de geração do syngas na tri-reforma. “Para desenvolver o catalisador, estamos estudando diferentes composições e maneiras de impregnar a fase ativa. O catalisador tradicional usa alumina como suporte e a fase ativa é o níquel. Estamos procurando outros suportes, além da alumina. Uma vez desenvolvido, vamos fazer um estudo do desempenho do catalisador.”

Determinar a cinética do processo é importante para alimentar um modelo de simulação do reator de tri-reforma, que também será desenvolvido. “Queremos saber como a velocidade dessa reação depende da concentração das diferentes espécies no meio reacional – vapor de água, monóxido de carbono, oxigênio, dióxido de carbono e metano. Essas informações da cinética serão utilizadas para alimentar um modelo matemático do processo para fazermos estudos de simulação do reator de tri-reforma. Conseguiremos estudar qual é a melhor ou mais econômica condição de operação, ou a que proporciona mais desempenho, por exemplo.”

Giudici afirma que a produção do syngas é influenciada pelos usos que serão feitos dele pelas diversas unidades que o utilizam, em uma grande estrutura industrial. “Saber em qual condição o reator vai operar é importante para otimizar a unidade como um todo. As condições podem ser alteradas para atender melhor esse ou aquele processo.” Ele adianta que a pesquisa vai simular diferentes cenários para a tri-reforma: melhor performance e mais lucro da unidade como um todo, melhor aproveitamento da matéria prima, menor geração de efluentes…

“Vamos dar os inputs no sistema, especificando o tipo de syngas que precisamos e a matéria prima de que dispomos. E ele calculará a quantidade de cada matéria prima que vamos colocar no reator, em que condições de temperatura e pressão devemos operar, como integrar isso aos processos periféricos da reforma, quanto de energia vamos precisar….” O projeto tem duração total de cinco anos e há oito pesquisadores envolvidos, todos da Poli/USP.