Jornal de Engenharia Química Avançada

Abstrato

Tecnoeconomia e sustentabilidade da produção renovável de metanol e amoníaco utilizando hidrogénio baseado em energia eólica

Michael Matzen, Mahdi Alhajji e Yasar Demirel

Este estudo analisa e compara os aspetos económicos e de sustentabilidade de dois processos de hidrogenação para a produção de metanol e amoníaco renováveis ​​utilizando hidrogénio eletrolítico baseado em energia eólica. O dióxido de carbono de uma fábrica de etanol é utilizado para a produção de metanol, enquanto o azoto é fornecido por uma Unidade de Separação de Ar (ASU) para a produção de amoníaco. As capacidades são de 99,96 toneladas/dia de metanol e 1.202,55 toneladas/dia de amoníaco anidro. A fábrica de metanol requer 138,37 toneladas de CO2/dia e 19,08 toneladas de H2/dia. O amoníaco é sintetizado utilizando 217,72 mt H2/dia e 1.009,15 mt N2/dia. São estimados os custos de produção e as emissões de carbono equivalente (CO2e) associadas aos processos de metanol e amoníaco, produção de hidrogénio eletrolítico, captura e compressão de carbono e ASU. As instalações integrais das produções de metanol e amoníaco são avaliadas através da introdução de uma matriz de decisão multicritério contendo métricas económicas e de sustentabilidade. São estabelecidos diagramas de fluxo de caixa descontado para estimar as restrições económicas, os custos unitários do produto e os custos unitários do hidrogénio. O custo do hidrogénio é o maior contribuinte para a economia das centrais eléctricas. Para o metanol, os valores das emissões são de -0,85 kg CO2e/kg metanol como matéria-prima química e +0,53 kg CO2e/kg metanol como combustível com combustão completa. Para o amoníaco, o valor de emissão ronda os 0,97 kg CO2e/kg de amoníaco. O hidrogénio electrolítico proveniente da energia eólica ajuda a reduzir as emissões ; no entanto, o custo do hidrogénio ao nível actual afecta negativamente a viabilidade das centrais. Uma matriz de decisão multicritério mostra que o metanol renovável e o amoníaco com hidrogénio baseado na energia eólica podem ser viáveis ​​em comparação com os não renováveis ​​e o metanol renovável pode ser mais favorável do que o amoníaco.