TECNOLOGIA DE PLASMA COMO TRATAMENTO DE RESDUOS

Tecnologia de Plasma como Tratamento de ResduosAnna Karen Szpak e Luciano Moura de Souza

IntroduoA matria se apresenta normalmente em 3 estados: Slido, Lquido e gasoso. Em cada um desses estados, as molculas se agrupam de forma diferente. Em geral, o estado da matria depende em primeira linha de quanta energia essa matria tem acumulada em si mesmo.

Plasma- 4 estado da matriaAcontece quando ocorre uma introduo muito grande de energia, de tal forma que o eltron se desprenda do ncleo do tomo (ionizao do tomo).

PlasmaSegundo Lagmuir (1928), o plasma basicamente um gs ionizado, isto um gs de ons positivos e eltrons, ambos tendo um caminho livre no sentido de que as suas energias mdias so muito maiores que a energia potencial de Coulomb. Langmuir tambm observou que o plasma eletricamente neutro, isto , a densidade mdia dos ons e a densidade mdia dos eltrons garante que somente uma corrente eltrica lquida muito pequena flua no volume macroscpico do plasma. PlasmaEm outras palavras, para Szente (2006), Plasma (Trmico ou Industrial) pode ser entendido como um gs aquecido (qualquer gs em princpio), (parcialmente ionizado e dissociado), por uso de eletricidade, a temperaturas muito acima das alcanadas por queimadores a leo ou gs.

FONTE: Lean Energy with PlasmaTecnologia de PlasmaAs pesquisas da tecnologia de plasma comearam na dcada de 1920, mas seu desenvolvimento ocorreu sobretudo nos anos 60 (FAC, 2004).Aplicaes industriais:Soldagem e Corte;Revestimento de superfcies e pr-aquecimento do ar;Purificao de metais e ligas para temperaturas muito elevadas;Metalurgia extrativa e recuperao de p de ao;Produo de fibras pticas e processos de tratamento de resduos perigosos.

Tecnologia de PlasmaA tecnologia a arco de plasma no incinera os resduos, mas destri os materiais residuais orgnicos dissociando suas ligaes qumicas ao submeter os resduos a um campo de plasma de alta energia . O campo de plasma rompe as complexas ligaes qumicas, permitindo que os ons resultantes se combinem em subprodutos elementares (FAC, 2004).

FONTE: Lean Energy with PlasmaTecnologia de PlasmaA tecnologia de destruio a arco de plasma emprega temperaturas extremamente elevadas resultantes da descarga de uma forte corrente eltrica num gs inerte. A nuvem de gs superaquecida converte instantaneamente a substncia txica numa forma atmica ou inica. Este sistema tambm converte os tomos em molculas simples e incuas para o meio ambiente (FURTADO, 2000).Tecnologia de PlasmaNa tecnologia de plasma, o gs ionizado formado pela tecnologia de plasma um produto de vrios tipos de elementos qumicos, logo vai formar diversos tipos de gases altas temperaturas.

IMAGEM: http://www.portalresiduossolidos.comTecnologia de PlasmaAps passar pelo reator de plasma, os gases so filtrados e direcionados uma turbina gs que transformar a energia trmica em mecnica, onde um gerador eltrico far a converso de energia mecnica em eltrica.

FONTE: Lean Energy with Plasma

Fluxo do ProcessoFONTE: Lean Energy with Plasma

Que tipo de resduo o plasma pode tratar?1 Cinzas Txicas (cinza leve e cinza pesada) 2 Pneus 3 Solo Contaminado 4 Borra de Tinta 5 Papel contaminado

6 Borra de leo 7 Lixo Urbano 8 Lixo Hospitalar 9 Gases txicos 10 Lixo txico industrial 11 Lixo radioativo Valor de investimentoSegundo Duchame (2010), no exemplo de uma construo de uma planta que consome 400 toneladas por dia em Nova Jersey. O custo do equipamento estimado em 87,262 milhes de dlares, incluindo uma contingncia de 10% e uma escalada de 12%.Assim, os custos totais de capital so 113,4 milhes de dlares.Trazida para uma tonelada de resduos slidos urbanos, e considerando uma disponibilidade de 90%.O preo de venda de energia eltrica calculada de 10 centavos de dlar por tonelada, a receita de US $ 50 por tonelada.

Valor de investimentoSegundo Assis (2008), o custo dos sistemas a plasma em geral mais baixo que os dos sistemas convencionais que empregam combustveis fsseis. Onde ele cita o exemplo, de que o custo estimado de uma usina de plasma para tratar aproximadamente 50 toneladas de resduos de fabricao do ao siderrgico, por ano, custa aproximadamente US$18 milhes comparados com os US$25 milhes para uma usina convencional (combustvel fssil). Valor de investimentoPorm, uma economia considervel s obtida para volumes de lixo tratado maiores, visto que o custo do sistema a plasma esta vinculada a engenharia do projeto, os servios, e o sistema de controle do sistema. A uma baixa taxa de alimentao o sistema a plasma ser parecido com um sistema de demonstrao e o preo fica elevado, ele se torna competitivo para volumes maiores (ASSIS, 2008).Desenvolvimento SustentvelPara LAR (2011), a tecnologia de plasma se encaixa perfeitamente no contexto do desenvolvimento sustentvel. Por isso, h a necessidade de se produzir uma tecnologia limpa de incinerao que possa se unir de forma perfeita com um processo eficiente de recolhimento e reciclagem dos resduos gerados na sociedade mundial. Logo a tecnologia de incinerao com o uso dos plasmas a resposta ideal para esta demanda por vrias razes.Desenvolvimento Sustentvel1 - a tecnologia que menos agride o meio ambiente;2 - a nica tecnologia que gera resduos reciclveis (elimina o aterro industrial /sanitrio/ lixo/compostagem/depsitos clandestinos e outras solues paliativas); 3 - a tecnologia de plasma s usa como combustvel o ar ou algum de seus componentes a eletricidade, ou seja, o forno pode ser implantado em qualquer local, podendo at mesmo adaptar-se unidades mveis como no caso da pirlise de volumes pequenos, cenrio de gesto ambiental que ocorre em bairros residenciais, pequenos hospitais, pequenas empresas, shoppings e escolas.Desenvolvimento SustentvelA tecnologia de plasma no tratamento do lixo txico de forma no poluente nica e no tem tecnologia competidora a altura no momento. A usina de tratamento a plasma pode ser instalada em qualquer parte do globo sem nenhum problema de certificao, sendo a tecnologia ideal para permitir a indstria obter certificaes tipo ISO14000, visto que ela permite tratar o resduo do incio ao fim de forma no poluente. Os componentes do resduo so transformados em matrizes vtreas e frreas totalmente inertes ao meio ambiente, alm de servirem de material agregado, mesmo que o lixo original esteja contaminado por metais pesados ou substncias txicas (ASSIS, 2008).

Tecnologia de Plasma no BrasilNo Brasil uma nova fbrica, que fica em Piracicaba-SP, faz uso indito da tecnologia de Plasma, que permite a separao total do alumnio e do plstico que compem a embalagem. As empresas investidoras so a Tetra Pak, Alcoa, Klabin e TSB Ambiental. O processo revolucionou o modelo de reciclagem das embalagens longa vida, que at ento separava o papel, mas mantinha o plstico e o alumnio unidos (SZENTE, 2006).

Tecnologia de Plasma no BrasilAinda segundo Szente (2006), o processo permite o retorno dos trs componentes da embalagem para a cadeia produtiva como matria-prima.Essa primeira unidade de reciclagem a plasma comeou a operar em maio de 2005, e j desperta o interesse de outros pases. Com investimentos de R$ 40 milhes, a usina tem a capacidade para reciclar 90 toneladas de plstico e alumnio ao ms. Essa produo est em fase de ampliao, devendo chegar a 180 t/ m.

Tecnologia de Plasma no BrasilInciomaio de 2005.LocalPiracicaba (SP)InvestimentosR$ 40 milhesCapacidadepode reciclar 90 toneladas de plstico e alumnio ao ms.rea construda2.200m, em um terreno de 11.000mGerao de Empregos50 diretosTecnologiaJato de plasma a 10.000 CEmisso de Poluentesemisso de gases prxima de zeroEficincia energtica90%Outras plantas em construoBarcelona, EspanhaOutras plantas em projetoAlemanha e BlgicaFONTE: Szente (2006).Tecnologia de Plasma no BrasilE ainda segundo Grotti e Silva (2010), esses estudos para viabilizar a tecnologia de plasma comearam no IPT (USP) em 1991. E atualmente existem duas unidades de tratamento: Tetrapak e Ecochamas. Alm disso, existe uma empresa sediada em Curitiba que faz o tratamento integral do resduo (sem separao) por esse mtodo, numa usina implantada na Austrlia. Todos os tipos de resduos so convertidos num gs que usado para gerar energia. Esse processo considerado altamente eficiente, pois 99,9% de seus produtos so transformados em energia e produtos comerciais.

FONTE: Gotti e Silva (2010).Vantagens da Tecnologia de PlasmaElimina completamente os resduos orgnicos e reduzem lanamentos de gases como NO2 e SO3 ; considerado uma tecnologia limpa.

Vantagens da Tecnologia de PlasmaAlta taxa de destruio (>99,9999%), independente da carga de gs;Sistema de controle de segurana contra falhas extremamente rpido; Acionamento e desligamento em questo de minutos; Processo sem vazamentos no caso eventual de desligamento de emergncia; O sistema adequado para fluxos de resduos gasosos, lquidos, mistos e slidos (FAC, 2004).Vantagens da Tecnologia de PlasmaEficincia no tratamento;

Metais pesados estaro enertizados, se os resduos petrificados forem usados para confeco de blocos para calamentos em ruas;

FONTE: Lean Energy with PlasmaVantagens da Tecnologia de PlasmaReaproveitamento da matria prima, gerando produtos de valor comercial;Custos finais menores do que na incinerao, pois os gases emitidos so mais uniformes e dependem menos de limpeza e preparao para gerar energia eltrica.Desvantagens da Tecnologia de PlasmaInvestimento alto em tecnologia;Grande consumo de energia para manter o sistema e se recupera apenas uma pequena parcela da energia consumida;Por ser considerado como tecnologia limpa, mas como consome muita energia controvrsia.

FONTE: Google imagemRefernciasALTAIR, S. de Assis.Inertizao do Lixo Txico com a Tecnologia de Plasma. Universidade Federal FluminenseIMGMA, 2008.Atlantic County Bio-Energy Facility ACUA & NRG Partnership. Lean Energy with Plasma. December 3, 2010. Disponvel em:< http://www.acua.com/acua/uploadedFiles/Home/ACUA_Information/Press_Releases/Current_News/NRG_s_Plasma_Presentation.pdf > acesso em: 05 jul. 2014.Referncias

Grotti, T. M. e Silva, M. S. Gerao de energia atravs do lixo. Universidade Federal de So Paulo, 2010. Disponvel em: acesso em: 15 jul. 2014.LAR (Laboratrio de Anlise de Resduos). Tecnologia de Plasma. Universidade Estadual do Rio de Janeiro. Maro, 2011. Disponvel em: acesso em: 15 jul. 2014.

RefernciasFac, J. L. D. Otimizao de um Sistema de Plasma Trmico para Destruio de Resduos Industriais Txicos. XXXVI SBPO. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Novembro, 2004.Furtado, M. Destino limpo para o lixo industrial. Qumica e Derivados, n. 387, p.16, out.2000. RefernciasS. Kaslisz, M. pronobis, and D. baxter, Co firing of biomass waste-derived syngas In coal power boiler, Energy, volume 33, issue 12, pages 1770-1778, 2008. Disponvel em:< http://www.antaq.gov.br/Portal/pdf/Palestras/ISeminarioGAP2011/ArtigoTecnologiaPlasmaUERJLAR.pdf > acesso em: 05 jul. 2014.Szente, R. N. Tecnologias Inovadoras Aplicadas ao Tratamento de Resduos. 2006. Disponvel em: acesso em: 15 jul. 2014.