Estudo da pirólise de misturas de resíduos plásticos e de biomassa

• Autor(es): Paradela, Filipe
• Data: 2007
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.9/450
• Origem: Repositório do LNEG
• Assunto(s): Pyrolysis; Biomass; Waste; Plastics; Pirólise; Biomassa; Resíduos; Plásticos
• Tipo de Documento: Dissertação de mestrado
• Idioma: Português
• Contribuidor(es): Repositório do LNEG

Descrição

Dissertação de mestrado submetida à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

A forte dependência da sociedade moderna das fontes de energia fósseis poderá ter consequências graves num futuro próximo se não forem adoptadas medidas. Com efeito, o esgotamento das suas reservas (principalmente de petróleo), as consequências ambientais do seu uso, e a excessiva dependência energética da maioria dos países são problemas que a sociedade terá que enfrentar. Outra vertente problemática actual é a elevada produção de resíduos e o seu deficiente reaproveitamento. Casos específicos destes resíduos são os plásticos (cujo consumo tem vindo a aumentar exponencialmente no último quarto de século) e a biomassa (produzida por exemplo, na indústria da pasta de papel e cuja acumulação nas áreas florestais contribui como fonte combustível de incêndios). O presente trabalho procurou integrar o tratamento destes dois tipos de resíduos pelo processo de pirólise. Este processo de decomposição térmica na ausência de oxigénio foi usado tradicionalmente na produção de carvão a partir da biomassa, ou como técnica de análise da constituição de polímeros. Mas face ao cenário actual, existe um interesse crescente na aplicação deste processo a resíduos, de modo a gerar produtos com interesse como combustíveis ou como matérias-primas para indústrias químicas. Verificou-se que a adição de uma mistura dos principais plásticos presentes nos resíduos sólidos urbanos permitiu melhorar a pirólise da biomassa em condições de pirólise lenta, ao criar uma fase líquida que melhorou a transferência de massa e de calor na mistura reaccional. Foram deste modo obtidos produtos líquidos com conteúdo energético apreciável, semelhante ao do gasóleo de aquecimento, bem como gases com poder calorífero superior ao do gás de cidade, e sólidos com conteúdo energético superior ao de alguns carvões. Para além disso foram identificados compostos típicos da pirólise rápida de biomassa com valor comercial como matéria-prima em várias indústrias. Foi também estudado o efeito das condições experimentais (tempo e temperatura de reacção, pressão inicial e teor de pinho na mistura inicial) no rendimento das três fracções de produtos e na sua composição. Verificou-se que o teor de pinho na mistura inicial foi o parâmetro que mais afectou os resultados, quer em termos de rendimento das três fracções (ao favorecer a formação de gases e sólidos em detrimento da fracção líquida), quer em termos da composição da fase gasosa, favorecendo a produção de CO e CO2. Outros parâmetros que tiveram também influência no processo foram (com o aumento do parâmetro): o tempo de reacção na composição da mistura gasosa (aumento do teor de alcanos) e da mistura dos líquidos (aumento do teor de aromáticos); a temperatura de reacção nos rendimentos das fracções (diminuição da fracção líquida em favor da de sólidos e de gases) e na composição dos gases (aumento da produção de alcanos); e a pressão inicial na composição dos líquidos (aumento do teor de aromáticos). ABSTRACT: Energy requirements of the modern society are increasing, and the main sources that are used in developed countries to provide that energy are fossil ones. This fact, seeing that their reserves are ending (especially oil), that these reserves are situated in small (and sometimes pollitically unstable) areas and that their use raises pollution and global warming issues, might have serious repercussions if appropriatte measures are not taken. Another problematic issue in modern day societies is the increasing production of wastes and their inadequate recovery. Plastics and biomass wastes are two specific types of waste that are not properly recovered, the majority of them being landfilled. This work aimed to study the recovery of these two types of waste by the process of pyrolysis. The attained results show that the adding of a plastics mix improves the overall efficiency of the slow pyrolysis of pine, by creating a liquid phase that improves heat and mass transfer processes. Therefore, it was possible to achieve higher liquid yelds and less solid product than in the classic slow pyrolysis carbonisation of biomass. The obtained liquids showed heating values similar to that of heating fuel oil. The gas products had energetic contents superior to that of town gas, and the obtained solid fractions showed heating values higher than some coals. There were also identified some typical products of fast biomass pyrolysis used as raw material in several industries. The effects of experimental conditions in products yield and composition were also studied. The parameters that showed higher influence were (with its increase): reaction time on gas product composition (increase of the alkane content) and on liquid composition (increase in aromatics content); reaction temperature on products yield (decrease of liquid yield with increase of solids and gases) and on gas product composition (increase in alkane content); initial pressure on liquid composition (increase in the aromatics content) and mainly the pine content of the initial mixture on products yield (increase of gas and solid yield with a decrease in liquids) and on the gas product composition (favouring CO and CO2 formation).