Estudo da pirólise de misturas de resíduos de plásticos, pneus e biomassa

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica

As sociedades modernas encontram-se fortemente dependentes de fontes de energia fósseis, o que poderá ter consequências graves num futuro próximo se não forem adotadas medidas que permitam diminuir esta situação. Outra vertente problemática, atual, é a elevada produção de resíduos e o seu deficiente reaproveitamento. O presente trabalho procurou integrar o tratamento de três tipos de resíduos pelo processo de pirólise com o objetivo da sua valorização. A adição de uma mistura dos principais plásticos presentes nos resíduos sólidos urbanos permitiu melhorar a pirólise de biomassa e de borracha de pneu em condições de pirólise descontínua. Obtiveram-se, deste modo, produtos líquidos com conteúdo energético apreciável, semelhante ao do gasóleo de aquecimento, bem como gases com poder calorífico superior ao do gás de cidade e sólidos com conteúdo energético superior ao de alguns carvões. Foi estudada a influência das condições operatórias no rendimento e composição das frações de produtos obtidos (gases, líquidos e sólidos). Verificou-se que o teor de plástico na mistura inicial foi a condição que mais afetou os resultados, favorecendo a formação de líquidos e de hidrocarbonetos gasosos. O aumento do tempo de reação favoreceu a produção de gases e o seu teor em alcanos. O acréscimo deste parâmetro também promoveu a produção de líquidos mais leves e com maior teor de alcanos. O aumento da temperatura de reação diminuiu o rendimento da fração líquida promovendo o de sólidos e de gases e aumentou a produção de alcanos nos gases. Obtiveram-se líquidos com menor resíduo da destilação e maior teor de alcanos. A pressão inicial favoreceu a produção de alcanos gasosos. O estudo da otimização das condições experimentais, através da implementação de um plano fatorial de ensaios, revelou que a produção de líquidos totais (líquidos diretamente decantados da autoclave mais os líquidos adsorvidos nos sólidos, recuperados por extração) é maximizada por uma temperatura de reação de 350ºC, uma pressão inicial de azoto de 0,2 MPa e um tempo de reação de 30 minutos obtendo-se nestas condições um rendimento de 91,2%, enquanto que a produção máxima dos líquidos decantados ocorre quando se utiliza uma temperatura de 450ºC, 18 minutos de reação e a pressão de 0,8 MPa de azoto inicial, produzindo 55,3% de líquidos decantados. Numa última fase do trabalho foi realizado um estudo cinético das reações ocorridas durante o processo de pirólise. Foi proposto um modelo de mecanismo que melhor se ajustou aos resultados experimentais e calculados os parâmetros cinéticos dos diferentes passos envolvidos.

FCT-MCES através da bolsa nº SFRH / BD / 41406 / 2007