Engenheiros Desenvolvem um Queimador Mais Eficiente para Reduzir Emissões de Metano.

Pesquisadores do Southwest Research Institute e da University of Michigan desenvolveram e testaram um queimador de metano avançado usando manufatura aditiva e aprendizado de máquina. Um novo estudo descobriu que o novo design eliminou 98% do metano liberado durante a produção de petróleo. Crédito: Southwest Research Institute

Pesquisadores do Southwest Research Institute (SwRI) e da University of Michigan (U-M) desenvolveram um queimador de metano avançado que elimina 98% do metano liberado durante a produção de petróleo. Projetado por engenheiros da U-M e testado no SwRI, o queimador aproveita a manufatura aditiva e o aprendizado de máquina para aumentar a eficiência. Suas descobertas aparecem no estudo “An Experimental Study of the Effects of Waste-Gas Composition and Crosswind on Non-assisted Flares Using a Novel Indoor Testing Approach”, publicado na Industrial & Chemical Engineering Research.

Petróleo

Durante a produção de petróleo, as chaminés de queima normalmente queimam o excesso de metano. No entanto, ventos cruzados fortes geralmente reduzem a eficácia dos queimadores convencionais de chama aberta, permitindo que mais de 40% do metano escape para a atmosfera. Em um período de 100 anos, o metano tem 28 vezes o potencial de aquecimento global do dióxido de carbono — e em um período de 20 anos, é 84 vezes mais potente. Enquanto a queima reduz as emissões gerais, a queima ineficaz diminui seus benefícios ambientais.

Para resolver esse problema, os engenheiros da SwRI e da U-M aplicaram aprendizado de máquina, dinâmica de fluidos computacional e manufatura aditiva para desenvolver um queimador com estabilidade de combustão superior e alta eficiência de destruição de metano, mesmo em condições de campo desafiadoras.

“Testamos o queimador nas instalações internas da SwRI, onde controlamos ventos cruzados e medimos a eficiência em várias condições”, explicou o engenheiro principal da SwRI, Alex Schluneker, coautor do estudo.

Design Inovador do Queimador Aumenta a Eficiência em Condições de Vento Cruzado

Seus testes revelaram que mesmo ventos cruzados mínimos reduziram significativamente o desempenho da maioria dos queimadores. No entanto, as aletas internas do novo queimador desempenharam um papel crucial na manutenção da eficiência. “A equipe da U-M o projetou para melhorar significativamente o desempenho”, acrescentou Schluneker.

O queimador apresenta uma base de bico complexa que divide o fluxo de metano em três direções, enquanto um impulsor direciona o gás em direção à chama. Este design garante a mistura adequada de oxigênio-metano e estende o tempo de combustão antes que os ventos cruzados possam interferir, o que é essencial para sua eficiência.

Oxigénio

“Uma proporção precisa de oxigênio para metano é crítica para a combustão”, disse o engenheiro de pesquisa sênior do SwRI, Justin Long. “O queimador deve capturar e incorporar ar circundante suficiente para misturar com o metano sem diluí-lo demais. Os pesquisadores da U-M conduziram uma extensa modelagem de dinâmica de fluidos computacional para atingir um equilíbrio ideal de ar-metano, mesmo em condições de vento cruzado intenso.”

Olhando para o futuro, as equipes do SwRI e da U-M continuam a refinar os projetos do queimador, visando desenvolver um protótipo ainda mais eficiente e econômico até 2025.

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