Torrefacção de CDRs industriais: Aplicações …12 |Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto...
Transcript of Torrefacção de CDRs industriais: Aplicações …12 |Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto...
Torrefacção de CDRs industriais: Aplicações energéticas e materiais
Catarina Nobre (1), Margarida Gonçalves (1), Cândida Vilarinho (2), Benilde Mendes (1)
Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da BioenergiaPortalegre, 26 de Novembro de 2015
(1) METRICS, Departamento de Ciências e Tecnologia da Biomassa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa,
Caparica, Portugal. [email protected](2) METRICS, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade do
Minho, Guimarães, Portugal.
Introdução
Sistemas de gestão de resíduos
Redução dos custos ambientais e económicos do tratamento de resíduos;
Minimização da quantidade rejeitada;
Diminuição do impacto ambiental associado à deposição em aterro.
Aumento da produção de resíduos
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|2
Combustíveis derivados de resíduos
Combustível derivado de resíduos - CDRCDR – Combustível derivado de resíduo
Combustíveis sólidos preparados a partir de resíduos não perigosos para utilização em unidades de incineração e co-incineração (NP 4486:2008).
Código 19 12 10 da Lista Europeia de Resíduos
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|3
Resíduos industriais banais
Resíduos de construção e
demolição
Resíduos sólidos urbanos
Lamas de ETAR
Tratamento mecânico e
biológico
Tratamento mecânico
Fluff BriquettePellet
Bioestabilização
Co-combustão de CDRnuma central a lenhiteem Weisweiler, Alemanha
Gasificação biomassa/CDRem Lahti, Finlândia
Utilização de CDR
Fonte:RWE, 2015
Fonte: Lahti Energia, 2015
EU27 2020
Cimenteiras: 5-10 Mt/a Centrais a carvão: 4-8 Mt/a CHP: 15-25 Mt/a Total : 24-43 Mt/a
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|4
Gasificação
Pirólise
Vantagens do ponto de vista:
Ambiental
Económico
Energético
Preservação de recursosnaturais;
Reforço na segurança do aprovisionamento energético;
Redução de emissão de GEE;
Diminuição na deposição ematerro.
Benefícios da utilização de CDR
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|5
Características do CDR Heterogeneidade;
Elevado teor de cinzas;
Presença de cloro e outro halogéneos;
Baixa moabilidade;
Fracção polimérica significativa;
Volume elevado e baixa densidade;
20%
15%
2%
58%
5%Plásticos
Têxteis
Diversos
Papel e cartão
Madeira
Fonte: Shanks, 2015
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|6
Composição variável dependente do fluxo de
resíduos de origem.
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|7
Processo de torrefacção
Decomposição termoquímica em atmosfera pobre em O2
200-320 °C
Melhora:
◦ Homogeneidade
◦ Densidade
◦ Moabilidade
◦ Hidrofobicidade
◦ Poder calorífico
A problemática do CDR
Sub-produto ou combustível?
Upgrading ou estabilização através da torrefacção?
Utilização de carvão de CDR para fins energéticos?
A valorização material é uma área recente e em expansão!
Source: Wastersblog, 2013
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|8
Abordagem prática
Torrefacção
Escala laboratorial
• An. Aproximada e elementar
• Composição mineral
• Teor de cloro
• Lixiviação
Torrefacção
Escala pré-piloto
• Análise do produto sólido
• Análise dos gases
• Análise de condensados
Carvão de CDR• Aplicações energéticas:
- Incorporação com outros fluxos de resíduos: Conversão termoquímica avançada;
• Aplicações materiais:- Adsorção de poluentes/contaminantes em
efluentes industriais.
CDR
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|9
Resultados preliminares - TorrefacçãoEnsaios de torrefacção de CDR à escala laboratorial
1 lote de CDR
Binómio T (°C)/t(min)
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|10
12
14
16
18
20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
MJ/
kg
% m
/m
Humidade (% m/m)
Matéria volátil (% m/m)
Cinzas (% m/m)
Carbono fixo (% m/m)
PCS (MJ/kg)
Resultados preliminares - Torrefacção
AmostraRedução de volume (%)
Redução de massa (%)
DensidadeCDR (g/cm³)
Densidade carvão(g/cm³)
CDR 75 33 0,13 0,46
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|11
CDRm=131 gV= 1 dm3
Carvão de CDRm=101 g
V= 0.25 dm3
Resultados preliminares - Torrefação
Condições de torrefacção
300 °C, 30 min
400 °C, 30 min
Rendimentoem carvão (%) 87.8 62.9
Gás total (L) 104 245
Condensáveis (mL) 583 992
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|12
Emissões gasosas
300 °C, 30 min
400 °C, 30 min
CO2 (%)~60 ~60
CO (%) ~10 ~10
O2, H2 e CH4
(%)< 3 < 3
COV (ppm)> 1200
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|13
Resultados preliminares – Aplicações materiais
0
20
40
60
80
100
50 60 80 100 150
Taxa
de
rem
oçã
o (
%)
Concentração (mg/L)
Alumínio Crómio
Carvão CDR – 300 °C, 30 minutos m (carvão) = 0,2 g Volume das soluções metálicas = 100 mL; pH das soluções metálicas = 8,0. Tempo de contacto = 2 h;
Ideias a reter
Redução significativa do volume dos resíduos;
Aumento de densidade;
Produto homogéneo, onde já não é possível distinguir os seu diversos componentes;
Optimização das condições de torrefacção para maximizar o poder calorífico e minimizar o teor cinzas;
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|14
Facilidade de manuseamento, armazenamento e transporte.
Ideias a reter
Os carvões de CDR não activados apresentam a capacidade de reter
contaminantes orgânicos e inorgânicos (Crómio, Alumínio, pigmentos)
A adsorção pode ter origem superficial. Atingem-se valores elevados
de remoção em tempos de contacto curtos.
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|15
Perspectivas futuras
Optimização das propriedades combustíveis de carvões de CDR através da seleção de:
• Parâmetros de operação
• Loteamento de diferentes resíduos
• Utilização de aditivos
Caracterização de efluentes gasosos e condensáveis do processo de torrefacção.
Continuação dos testes de recuperação material como adsorventes de baixo custo:
• Diferentes carvões de CDR• Analisar outros parâmetros críticos da adsorção• Optimização das condições de adsorção
|Encontro Nacional da Bioenergia, Dia Aberto do Conhecimento da Bioenergia - Portalegre, 26 de Novembro de 2015|16
Pirólise Gasificação
Obrigada pela vossa atenção!
Agradecimentos
Margarida GonçalvesMário Santos
Cândida VilarinhoJorge Araújo
Benilde Mendes
17