Contributo para avaliar a possibilidade de reutilização das areias removidas nas ETAR

O presente trabalho insere-se na temática da valorização dos resíduos e da importância de os desviar dos aterros sanitários, indo ao encontro das novas directivas europeias em matéria de gestão de resíduos, contribuindo para atingir os objectivos nacionais, elevados por compromissos internacionais e comunitários assumidos pelo Estado Português. As areias removidas das águas residuais nas ETAR são, em geral, encaminhadas para aterro sanitário e depositadas como resíduo. Este trabalho contribui para avaliar a possibilidade de reutilização destas areias para outros fins, nomeadamente em: aterro sanitário (sistema de impermeabilização basal, terra de cobertura diária e selagem final); almofadas de assentamento; construção de estradas (terraplenagens e pavimentos); fabrico de betão e argamassas; ou noutros usos cuja qualidade exigida seja compatível com a qualidade destas areias. Tendo em conta que a reutilização destas areias só é possível se forem asseguradas as características técnicas, e se do seu manuseamento e aplicação não resultar qualquer risco para a saúde pública e para o ambiente, foi determinada a composição granulométrica, o coeficiente de permeabilidade, e o impacte que a desinfecção com hipoclorito de sódio pode ter na qualidade sanitária das areias removidas das águas residuais de uma ETAR seleccionada como caso de estudo(ETAR de Sesimbra). Os resultados obtidos para a granulometria e para o coeficiente de permeabilidade, permitem concluir que as areias em estudo, para estes parâmetros, têm características semelhantes às de uma areia corrente, sendo interessantes para os usos equacionados, embora o valor da matéria orgânica seja um pouco elevado. A nível da qualidade sanitária, os valores de coliformes fecais foram superiores ao que seria desejável, pelo que devem ter um tratamento adicional antes de serem reutilizadas. Embora os resultados não possam ser tomados como definitivos ou conclusivos, a desinfecção com hipoclorito de sódio revelou-se benéfica na medida em que permitiu reduzir, em todos os ensaios, o valor de coliformes fecais, atingindo uma qualidade sanitária comparável à exigida nos E.U.A. para a valorização agrícola de lamas de ETAR.

Cristalização do clorato de sódio

Este trabalho está divido em três partes, sendo a primeira a melhoria das condições operatórias da cristalização do clorato de sódio, a segunda parte o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final e a terceira parte baseia-se na determinação de um método para remover sulfatos. A produção de clorato de sódio é realizada por via electroquímica a partir de uma solução de NaCl (salmoura). De seguida o clorato de sódio é produzido por cristalização a frio. Como a agitação e as rampas de arrefecimento são importantes na definição da granulometria, tentou-se optimizar o processo tentando aumentar o tamanho do grão, diminuindo a distribuição granulométrica e verificar se é possível obter um aumento da produção. Assim começou-se por caracterizar o sistema a 69 rpm para se verificar as diferenças quando comparadas com o aumento da agitação para 97,5 rpm. Começou-se por verificar o comportamento do C003 em termos da quantidade de sólidos ao longo do vazamento, concluindo-se que para cada nível do C003 a quantidade de sólidos é aproximadamente constante. Após a caracterização do C003, verificou-se a granulometria do produto final, onde se verificou uma grande DTC. De seguida verificou-se a eficiência do EP para diferentes tempos de residência, verificando-se que nas condições de funcionamento actuais, débito de 12 m3 /h, é eficiente assim como para um débito de 15,6 m3/h. Após a caracterização da etapa final de cristalização, começou-se por caracterizar o sistema em si de cristalização, nomeadamente o C901/3 e o C902/3. Como em cristalização a homogeneidade do cristalizador é um factor muito importante para evitar a grande DTC que se verifica no produto final, fomos verificar a homogeneidade do C901/3 e do C902/3. Assim se verifica que os dois cristalizadores são pouco homogéneos. No entanto verifica-se que na primeira etapa de cristalização deveríamos ter uma agitação de 69 rpm, para que o cristalizador seja totalmente homogéneo. Após verificarmos que o C902/3 não é homogéneo, fomos aumentar a agitação para 97,5 rpm onde verificamos que o sistema ainda não é homogéneo mas passamos de uma razão entre a massa total em baixo e a massa total em cima de 4,1 para 1,5. Verifica-se assim por extrapolação linear que a velocidade de agitação para uma razão 1 é de 103 rpm. Como se sabe que o método de secagem é importante, fomos verificar qual o método de secagem que nos daria resultados concordantes em cada um dos ensaios, assim verificou-se, que o melhor método seria após a filtração a vácuo, lavar os cristais com uma solução saturada de clorato de sódio e posteriormente secá-los com papel absorvente para lhe retirarmos a maior humidade e de seguida secá-los ao ar durante pelo menos três horas. Antes de se começarem a fazer ensaios para tentar optimizar o processo foi-se verificar o coeficiente de transferência de calor para podermos verificar o que acontece com o aumento da velocidade de agitação, assim como com as diversas rampas de arrefecimento testadas. Verifica-se assim que no C902/3 nos ensaios a 69 rpm, com a rampa de cristalização actual, temos um valor médio de 10000 Kcal/ºC.h e nos ensaios a 97,5 rpm temos um coeficiente de transferência de calor variável entre 10000 Kacl/ºC.h e 15000 Kcal/ºC.h conforme a abertura da válvula. Para se verificar o efeito do aumento da agitação na granulometria, recolheram-se amostras e determinou-se a granulometria para cada uma das rampas de cristalização testadas. Verifica-se assim que a massa total obtida não é sempre a mesma, variando de ensaio para ensaio, não se verificou realmente um aumento da granulometria, verificando-se sim um aumento da massa total. No entanto nos ensaios em que a temperatura final é inferior a 0ºC, obtivemos menor quantidade de finos. Por fim fomos determinar a zona óptima de funcionamento tendo em conta o diagrama ternário do sistema. Assim verifica-se que a zona de maior produção é entre -5ºC e -10ºC. No entanto tendo em conta a capacidade da instalação frigorífica, verifica-se que é inviável levar o sistema a -10ºC. Para verificar o efeito dos sulfatos na quantidade de crómio no produto final fizeram-se vários ensaios em laboratório de cristalização por frio em que variávamos as quantidades de cloreto de sódio, de dicromato de sódio e de sulfato de sódio. Verifica-se assim que uma maior quantidade de sal no início da cristalização provoca um aumento na quantidade de crómio no produto final. Para se remover os sulfatos do processo, foi-se testar inicialmente um método utilizando uma resina de permuta iónica para reter os sulfatos na parte de depuração da salmoura e um método de cristalização por frio para remover sulfato das águas mães do processo. Nos ensaios de remoção de sulfatos por permuta iónica verificou-se que a resina Purolite A400, a indicada para remoção de sulfatos, não remove nada. No caso da cristalização por frio para remoção de sulfatos fizeram-se ensaios para uma temperatura de cristalização a cerca de -10ºC. Neste caso verificouse que se conseguiu remover cerca de 70% dos sulfatos, mas também, se removeu cerca de 40% de clorato de sódio. Como a capacidade da instalação frigorífica é limitada, este método torna-se inviável.

Reciclagem de resíduos de construção e demolição: contribuição para controlo do processo

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Gestão Integrada e Valorização de Resíduos, Ramo Ecomateriais e Valorização de Resíduos

Reciclagem de placas de circuitos electrónicos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Reciclagem mecânica de placas de circuitos electrónicos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Estudo da valorização de cinzas de biomassa na produção de materiais para a construção de recifes artificiais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Ensaios de caracterização laboratorial de solos com vista à sua utilização em arquitectura de terra crua

IV SIACOT – Seminário Ibero-Americano de Construção em Terra. Monsaraz, PROTERRA/CdT, Outubro 2005 (CD-ROM)

Caracterização de combustíveis derivados de resíduos obtidos a partir de resíduos industriais não perigosos

Numa década em que Portugal tem vindo a efectuar uma aposta clara nas energias renováveis, com vista a adquirir uma maior independência energética, os Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR)surgem como uma via a explorar. A sua utilização terá de ser avaliada sob duas perspectivas, a obtenção de um combustível alternativo e, simultaneamente, a evolução na pirâmide da hierarquia da gestão integrada dos resíduos, minimizando a sua deposição em aterro. Como objectivos gerais desta dissertação destacam-se a caracterização físico-química de Combustível Derivado de Resíduos produzido a partir de resíduos industriais não perigosos e o estudo da influência da alteração da linha de produção na qualidade do produto final. Assim, o estudo aqui apresentado permite acrescentar algum conhecimento sobre a composição e características da fracção de maior poder calorífico presente nos resíduos industriais não perigosos. Para alcançar este objectivo realizaram-se duas campanhas de recolha de amostras e respectiva caracterização do poder calorífico inferior (PCI), da humidade, do cloro e de metais pesados, de acordo com normas internacionais. As campanhas foram separadas por aproximadamente um ano ao qual corresponderam linhas produtivas distintas. Em paralelo caracterizou-se o teor em biomassa e em carbono biogénico no CDR e nos Finos de modo a permitir, a futuros utilizadores, encararem estes combustíveis como contendo fracções de fontes de carbono de origem não fóssil e deste modo não serem tributáveis no âmbito do Comércio Europeu de Licenças de Emissão. Dos resultados mais relevantes realça-se que em média o CDR em estudo possui um teor em biomassa de 60 %, um PCI de 4000 cal/g, um teor em cloro de 1 % m/m (matéria seca), uma humidade de 6 % e uma concentração média em mercúrio inferior a 0,005 mg/MJ. Com os valores obtidos, o CDR enquadra-se na classe 3, para os parâmetros PCI e cloro, e na classe 1 para o mercúrio, segundo a classificação contemplada na NP 4486:2008. Os resultados permitem assim concluir sobre a adequabilidade do produto para valorização energética. O tratamento estatístico revelou que a quantidade de amostras analisadas foram genericamente suficientes para a caracterização da fracção de biomassa, do PCI e do cloro e insuficientes na determinação do teor em metais. No que respeita ao impacto da alteração da linha de produção nas características dos produtos verifica-se que no CDR não se evidenciou uma relação directa. Relativamente à qualidade dos Finos denota-se uma variação no teor em biomassa derivada do facto da distribuição granulométrica ser diferente e consecutivamente a composição não ser idêntica.

Argamassas fracamente hidráulicas para reparação de rebocos

A classificação e as características das cais hidráulicas naturais (NHL) sofreram uma alteração com a entrada em vigor da nova versão da norma europeia referente às cais de construção. Atualmente existem três classes de NHL: NHL2, NHL3.5 e NHL5. Estas cais apresentam quantidades decrescentes de hidróxido de cálcio na sua constituição e, quando utilizadas em argamassas, conduzem a características crescentes de hidraulicidade. Portugal é um dos poucos países a nível mundial que produz cais hidráulicas naturais. É importante conhecer as características obtidas com a cal NHL2 que recentemente surgiu no mercado. Para além do ligante, o agregado, e nomeadamente a sua distribuição granulométrica, também desempenha um papel muito importante nas características das argamassas. Por estas razões formularam-se e caracterizaram-se, no estado fresco e endurecido, argamassas ao traço volumétrico 1:3 com NHL2 com três granulometrias distintas de agregados siliciosos: uma areia média, uma areia fina e uma mistura de areias com distribuição granulométrica semelhante à areia CEN. As características obtidas foram comparadas com as de argamassas realizadas com agregado idêntico mas formuladas com uma cal aérea CL90. Os ensaios mecânicos foram realizados aos 28 dias. Os resultados obtidos mostram que as argamassas com NHL2 estudadas, para o mesmo traço em volume, necessitam de uma quantidade massica menor de água que as argamassas de cal aérea CL e têm resistências mecânicas mais elevadas mas que parecem adequadas para aplicação na reparação de edifícios antigos. As argamassas produzidas com a mistura de areias próxima da areia CEN obtiveram resistências mecânicas mais elevadas que as argamassas produzidas com as areias monogranulares.

Argamassas de cais NHL2 e aérea. A influência dos agregados

O crescimento do mercado da reabilitação de edifícios torna importante o estudo de materiais que sejam adequados para este tipo de obras. Essencialmente devido a questões de compatibilidade, as cais de construção estão de novo a ser utilizadas em algumas obras em edifícios antigos. Neste trabalho, estudaram-se argamassas com base numa cal hidráulica natural NHL2, classificada segundo a última versão da norma NP EN 459Z1:2011, que foi recentemente lançada no mercado, e compararam-se com argamassas com base em cal aérea CL90 (com características conhecidas),ambas de produção nacional e classificadas segundo essa norma. Para além do ligante, o agregado, e nomeadamente a sua distribuição granulométrica, também desempenha um papel muito importante nas características das argamassas. Neste trabalho utilizou-se como agregado silicioso uma areia fina, uma areia grossa e uma areia resultante de mistura e com distribuição granulométrica semelhante à da areia CEN de referência. Assim, o objectivo desta dissertação foi essencialmente conhecer o comportamento físico e mecânico das argamassas, e a forma como o tipo de ligante (fracamente hidráulico ou aéreo) e a granulometria das areias o influencia. Produziram-se e caracterizaram-se, no estado fresco e endurecido, aos 28 e aos 90 dias, seis composições de argamassas ao traço 1:3 de NHL2 e de CL90 com as três granulometrias distintas de agregados. Os resultados obtidos mostram que as argamassas de NHL2 apresentam grandes poros esféricos, característicos dos ligante hidráulicos, e grandes poros-fissura, característicos dos ligantes aéreos; a existência deste dois tipos de poros provoca uma tendência de redução dos parâmetros mecânicos com a progressão da cura e maiores valores de porosidade aberta em relação às argamassas CL. As argamassas produzidas com a mistura de areias obtiveram resistências mecânicas mais elevadas, menor porosidade e melhor comportamento em relação à água que as argamassas produzidas com areias monogranulares.

Caracterização de novas tipologias de fibras sintéticas

Este estudo realizou-se nas instalações da FISIPE e teve como objectivo a caracterização de novas tipologias de fibras, no âmbito do controlo do processo e da qualidade do produto final. Assim, pretendeu-se cumprir os seguintes objectivos: i. Validação da substituição dos viscosímetros de Cannon-Fenske por viscosímetros de Ubbelohde; ii. Caracterização da granulometria para uma nova tipologia de fibra; iii. Caracterização da densidade aparente de um novo polímero; iv. Desenvolvimento de uma técnica de quantificação de comonómeros vinílicos; v. Quantificação da porosidade da fibra de poliacrilonitrilo (PAN). No âmbito do objectivo i., concretizaram-se medições de viscosidade manuais recorrendo a viscosímetros de Ubbelohde. Verificou-se que esta propriedade não influencia os valores de especificação de NSP estabelecidos, pelo que é possível a substituição dos viscosímetros de Cannon-Fenske por viscosímetros de Ubbelohde. Para análise da evolução da granulometria, do novo polímero em estudo, ao longo da reacção de polimerização, variou-se a proporção água/monómero. Não foi possível obter-se uma distribuição de tamanhos de partícula (DTP) monodispersa, pelo que se conclui que nos estudos efectuados não se atingiu o estado estacionário em termos de distribuição granulométrica. A densidade aparente foi medida para avaliação do seu impacto na transferência (por transporte pneumático) e armazenamento do polímero. Este parâmetro é particularmente relevante no dimensionamento dos silos de armazenagem. Verificou-se que o novo polímero tem uma menor densidade aparente e consequentemente ocupa maior volume comparativamente ao polímero padrão. Portanto, silos de armazenagem de dimensão similar aos actuais irão armazenar uma menor quantidade do novo polímero. Estudou-se uma técnica de quantificação de comonómeros vinílicos. Verificou-se que os tempos das reacções e de banho de gelo influenciam os resultados finais, bem como, possivelmente, as condições de armazenagem dos reagentes. Devido à insuficiência de tempo, não foi possível validar o método. A porosidade da fibra de poliacrilonitrilo (PAN) foi caracterizada por picnometria de hélio. Concluiu-se que esta técnica não é sensível a esta análise. Por porosimetria de mercúrio e adsorção de azoto, verificou-se a inexistência de poros abertos na fibra PAN.