Bio-óleo e biogás da degradação termoquímica de lodo de esgoto doméstico em cilindro rotativo

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

22/12/2011

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi produzir biocombustíveis (bio-óleo e gás), a partir do tratamento térmico do lodo de esgoto doméstico em cilindro rotativo, visando aplicação industrial. A biomassa foi caracterizada por análise imediata e instrumental (Análise Elementar, Microscópica Eletrônica de Varredura - MEV, Difração de Raios-X, Espectroscopia no Infravermelho, ICP-OES). Um estudo cinético, em regime não estacionário foi realizado para o cálculo da energia de ativação por Análise Térmica Gravimétrica avaliando os processos termoquímicos e termocatalíticos do lodo, sendo este último na presença da zeólita USY. Como esperado, a energia de ativação avaliada pelo modelo matemático "Model-free kinetics" aplicando técnicas isoconversionais foi menor para os ensaios catalíticos (57,9 108,9 kJ/mol, no intervalo de conversões da biomassa de 40 à 80%). A planta pirolítica, em escala de laboratório é constituída de um reator de cilindro rotativo cujo comprimento é 100 cm, com capacidade de processar até 1 Kg biomassa/h. No processo da pirólise termoquímica foram estudados os seguintes parâmetros: temperatura da reação (500 à 600 C), vazão do gás de arraste (50 à 200 mL/min), freqüência de rotação de centrifugação (20 à 30 Hz) para condensação do bio-óleo e vazão mássica de biomassa (4 e 22 g/min). Os produtos obtidos durante o processo (líquido pirolítico, carvão e gás) foram caracterizados através de técnicas analíticas clássicas e instrumentais. O rendimento máximo de líquido pirolítico foi da ordem de 10,5% obtido nas condições de temperatura de 500 C, rotação da centrifugação de 20 Hz, vazão de gás inerte de 200 mL/min e vazão mássica de biomassa 22 g/min. O maior rendimento obtido para a fase gasosa foi de 23,3 %, para a temperatura da reação de 600 oC, vazão de inerte 200 mL/min, freqüência de rotação da coluna de condensação de vapores 30 Hz e vazão mássica de biomassa de 22 g/min. Os hidrocarbonetos alifáticos não oxigenados foram encontrados em maior proporção no bio-óleo (55%) seguido pelos compostos alifáticos oxigenados (27%). O bio-óleo apresentou as seguintes características: pH 6,81, densidade entre 1,05 e 1,09 g/mL, viscosidade entre 2,5 e 3,1 cSt e poder calorífico superior entre 16,91 e 17,85 MJ/kg. Os principais componentes obtidos na fase gasosa foram: H2, CO, CO2, CH4. O hidrogênio foi o principal constituinte da mistura gasosa, com rendimento da ordem de 46,2 %, para a temperatura de 600 oC e, dentre os hidrocarbonetos formados, o metano foi encontrado em maior rendimento (16,6 %) para a temperatura 520 oC. A fase sólida obtida apresentou elevado teor de cinzas (70%), devido à presença abundante de metais no carvão, em particular, o ferro, o qual esteve também presente no bio-óleo com um percentual de 0,068 % no ensaio realizado na temperatura de 500 oC

ASSUNTO(S)

pirólise cilindro rotativo lodo de esgoto cinética balanço de energia planejamento experimental engenharia quimica sewage sludge sewage kinetics pyrolysis biofuels

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