Estudo da produção de bio-óleo a partir da pirólise de lodos sanitários

Abstract

Devido ao aumento da produção do lodo nos últimos anos, e limitações dos meios de descarte deste resíduo, surge a necessidade de encontrar rotas alternativas para sua utilização. Dentre as tecnologias que visam seu aproveitamento energético, destacam-se a combustão, a gaseificação e a pirólise. Entre estas rotas, a pirólise tem recebido maior atenção, devido seu principal produto ser o bio-óleo, que pode ser utilizado na produção de combustíveis líquidos e outros produtos químicos. O objetivo deste trabalho foi estudar a pirólise de um lodo anaeróbio e outro aeróbio, em escala laboratorial, em um reator tubular de quartzo, visando a obtenção de um bio-óleo, no qual os maiores desafios são gerar produtos que sejam atóxicos e de alto poder energético. Análises termogravimétricas foram realizadas previamente para determinação do comportamento térmico das amostras e definição de variáveis da pirólise. As pirólises foram realizadas em reator tubular, na temperatura de 350 e 550 °C, mantendo-se um fluxo constante de 300 mL.min-1 de nitrogênio. As amostras de bio-óleo foram coletadas em cartuchos PUF/XAD-2/PUF, sendo extraídas na sequência com diclorohexano/acetona (1:1, v/v) e analisadas por cromatografia gasosa acoplada a espectroscopia de massas. As amostras gasosas foram coletadas em Tedlar bags e analisadas por cromatografia gasosa (FID/TCD). O char final de cada pirólise foi submetido ao ensaio de análise imediata, e um balanço de massa do processo foi realizado. Na análise dos gases não condensáveis foram encontrados hidrogênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono e metano. O resultado da análise do bio-óleo mostrou que pirólises realizadas na temperatura de 350 °C apresentaram alto teor de compostos alifáticos o que torna estas condições interessantes no que diz respeito à produção de combustíveis a partir do bio-óleo. O aumento da temperatura de pirólise apresentou maior teor de compostos voláteis complexos, no entanto, favoreceu a produção de bio-óleo, mostrando a importância da caracterização do bio-óleo para determinar suas melhores aplicações. De forma geral, o processo de pirólise dos lodos sanitários mostrou-se eficiente na formação de bio-óleo, o que é um resultado muito atraente, pois esse produto tem grande valor econômico.<br>

Abstract : Due to increased sludge production in recent years, and limitations of this waste disposal facilities, the need arises to find alternative routes to use. Among the technologies aimed their energy use, combustion, gasification and pyrolysis are used. Among these routes, pyrolysis has received more attention because its main product is bio-oil, which can be used to produce liquid fuels. The objective of this work was to study the pyrolysis of an anaerobic sludge and other aerobic, in laboratory scale, in a tubular reactor of quartz, in order to obtain a bio-oil, in which the major challenges are to generate product that is non-toxic and high energy power. Thermogravimetric analyzes were performed previously to determine the thermal behavior of the samples and definition of variables pyrolysis. The pyrolysis was performed in a tubular reactor, at a temperature of 350 to 550 ° C, maintaining a constant flow rate of 300 ml min-1 of nitrogen. The samples of bio-oil were collected in PUF/ XAD-2 /PUF cartridge being extracted in sequence with dichlorohexane/acetone (1:1, v/v) and analyzed by gas chromatography-mass spectroscopy. The gas samples were collected in Tedlar bags and analyzed by gas chromatography (FID/TCD). The end of each pyrolysis char was submitted to immediate analysis test, and a mass balance of the process was carried out. In the analysis of non-condensable gases were found hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and methane. The result of the analysis of bio-oil showed that pyrolysis carried out at a temperature of 350 ° C had a high content of aliphatic compounds and lower content of aromatics and PAHs, which makes these more interesting conditions with respect to production of fuel from bio-oil. However, increasing the pyrolysis temperature favors the production of bio-oil, showing the importance of the characterization of the bio-oil applications to determine their best. In general, the pyrolysis process of sanitary sludge proved to be efficient in the formation of bio-oil, which is a very attractive result, since this product has great economic value.