Publicação: Tratamento térmico para aproveitamento energético de resíduos plásticos: análise experimental
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Borges, Valério Luiz
Resumo
O atual cenário energético exige estudos e esforços para desenvolver tecnologias inovadoras, de forma sustentável, no que tange aperfeiçoar o uso das fontes de energias renováveis e não renováveis. De forma mais específica, nota-se no dia a dia um exagerado consumo e consequente acúmulo de resíduos plásticos derivados do petróleo. Esses resíduos causam problemas consideráveis no mundo, devido ao seu grande volume e dificuldade de tratamento. Dessa forma, alternativas e estratégias de reciclagem e de valorização de plásticos pós-uso estão sendo desenvolvidas de modo a reduzir o impacto criado por estes. Por esses motivos, este trabalho tem como objetivo analisar experimentalmente o tratamento térmico de pirólise para aproveitamento energético de amostras de resíduos plásticos (ARPs), por meio do desenvolvimento de uma bancada experimental contendo reator e demais equipamentos para a coleta e análise dos gases de pirólise. Buscam-se também informações, por meio de balanços energéticos, para quantificar o gasto energético para realizar a pirólise, ou seja, estudar a sustentabilidade e viabilidade da reciclagem energética. Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Transferência de Calor e Massa da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia e consistiram na caracterização das ARPs, realização da pirólise, avaliação dos gases não condensáveis por cromatografia gasosa, determinação da massa específica e do poder calorífico. Os experimentos foram conduzidos conformes normas nacionais e internacionais vigentes, além de portarias específicas destinadas ao tratamento térmico de resíduos sólidos urbanos. Verificou-se que a temperatura e a pressão têm forte influência no processo de pirólise de ARPs. Além disso, constatou-se diferença significativa nas curvas de termodegradação das ARPs quando comparadas a dados disponíveis na literatura científica. A partir dos resultados experimentais foram definidas misturas de ARPs de forma a atender o propósito de geração de energia e redução de impacto ambiental. De forma geral, este trabalho demonstrou que o processo de pirólise pode ser uma alternativa viável que, aliada ao processo de reciclagem, pode contribuir significativamente para agregar valor aos resíduos plásticos e assim evitar seu descarte incorreto no meio ambiente, lixões e aterros.
Abstract
The current energy scenario requires studies and efforts to develop innovative technologies, in a sustainable manner, with respect to optimize the use of renewable and non-renewable energy sources. Specifically, it is noted nowadays an exaggerated consumption and consequent accumulation of plastic residues derived from petroleum. These residues cause considerable problems in the world, due to its large volume and difficulty of treatment. Thus, alternatives and strategies for recycling and recovery of post-consumer plastics are being developed to reduce the impact created by them. For these reasons, this work aims to experimentally analyze the heat treatment of pyrolysis for energy use of plastic residues samples (ARPs, in portuguese), through the development of an experimental apparatus containing a reactor and other equipment for the collection and analysis of pyrolysis gases. Information is also sought, through energy balances, to quantify the energy expenditure to carry out pyrolysis, that is, to study the sustainability and feasibility of energy recycling. The experiments were conducted at the Heat and Mass Transfer Laboratory of the Faculty of Mechanical Engineering at the Federal University of Uberlândia and consisted of characterizing the ARPs, performing pyrolysis, evaluating non-condensable gases by gas chromatography, determining gas density and heating value. The experiments were conducted in accordance with current national and international standards, in addition to specific ordinances for the thermal treatment of municipal solid waste. It was found that temperature and pressure have a strong influence on the pyrolysis process of ARPs. In addition, a significant difference was found in the ARPs thermo-degradation curves when compared to data available in the scientific literature. From the experimental results, blends of ARPs were defined to meet the purpose of generating energy and reducing environmental impact. In general, this work demonstrated that the pyrolysis process can be a viable alternative that, together with the recycling process, can contribute significantly to add value to plastic residues and thus avoid its incorrect disposal in the environment, dumps and landfills.
Palavras-chave
Energia, Energy, Gás de pirólise, Environment, Poder calorífico, Heating value, Plástico, Sustainability, Sustentabilidade, Viability
Citação
PESSOA FILHO, José Silvio. Tratamento térmico para aproveitamento energético de resíduos plásticos: análise experimental. 2020. 98 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3004.
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