Tecnologias de conversão térmica para aproveitamento de resíduos polímeros : modelagem e simulação.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: SANTOS, Jacyelli Cardoso Marinho dos.
• Orientador(a): SILVA, José Nilton.
• Banca de defesa: RAMOS, Wagner Brandão. , MORAIS, Aldre Jorge. , SILVA, Rebeca de Almeida. , ARAÙJO, Danielle Freire.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Pirólise; Gaseificação; Aspen Plus; Ciclo Otto; Pyrolysis; Gasification; Otto cycle
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Química
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/27405

Os materiais poliméricos apresentam uma elevada porcentagem na composição dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Estima-se que até 2015 foram gerados cerca de 6300 milhões de toneladas de resíduos poliméricos, desta quantidade 79% ficou acumulada em aterros ou ao ar livre. Todo esse material poderia ser convertido em produto de alto valor agregado a partir das tecnologias de conversão térmica. Nessa perspectiva, a presente pesquisa concentra-se no desenvolvimento de dois modelos de tecnologias de conversão térmica aplicadas aos materiais poliméricos, a pirólise e gaseificação, os quais permitam avaliar os processos em diferentes condições de operação, assim como o produto final obtido. Equitativamente objetiva-se, a partir de um estudo de caso com base nos dados históricos do aterro sanitário de Campina Grande (ASCG), constatar o desperdício consequente da simples disposição dos resíduos poliméricos e ausência de tecnologias como as propostas na presente pesquisa. A fim de cumprir com os objetivos o estudo, os processos de pirólise e gaseificação foram modelados no Aspen Hysys e Aspen Plus, respectivamente. Posteriormente, com base nos processos modelados e dados referentes aos RSU dispostos no ASCG foi realizado o estudo de caso dos referidos processos aplicados aos resíduos poliméricos dispostos no ASCG. Considerando a similaridade dos resultados obtidos nos processos modelados e dados experimentais extraídos da literatura constata-se que os modelos são verossímeis e permitem avaliar de forma quantitativa e qualitativa a conversão dos materiais poliméricos. Ambos os processos possibilitam a conversão dos polímeros em produtos de alto valor agregado, entretanto, o principal produto da pirólise, o óleo de pirólise, apesar de apresentar características que possibilitam seu uso como combustível alternativo ainda necessita de otimização e pesquisas que possibilitem tal aplicação, por outro lado, o gás de síntese, produto obtido no processo de gaseificação, possibilita várias rotas químicas o que o torna mais viável no que se refere a aplicação do produto final. Um modelo de motor de combustão interna ciclo Otto integrado ao processo de gaseificação permitiu observar o trabalho liquido oferecido pelo gás de síntese, o qual permite, a partir de 113 kg/hr de polímeros, a obtenção de 72,96 kW. O estudo de caso realizado no ASCG permitiu observar a grande quantidade de resíduos de polímeros acumulados no ASCG e o desperdício referente a simples disposição dos mesmos. Estima-se que de agosto de 2015 a agosto de 2021, 123.751,3 toneladas de polímeros foram destinadas ao ASCG, tal quantidade poderia, a partir do processo de gaseificação ser convertida em 211.479,1247 toneladas de gás de síntese, e a partir dessa quantidade seria possível obter 10.877,26 toneladas de hidrogênio, 35.299,67 toneladas de CH4 e 31.473,59 toneladas de CO, além de possibilitar a produção de 109.450,7 KW. Estima-se que a implementação do processo de gaseificação no ASCG possibilitaria obter, de 2023 a 2026, 178.905,5 toneladas de gás de síntese e gerar 92.592,3 KW. Em termos gerais pode-se concluir que os modelos de tecnologia de conversão térmica propostos na presente pesquisa oferecem uma alternativa para análise dos processos de pirólise e gaseificação aplicados a conversão de materiais poliméricos e que o processo de gaseificação pode ser proposto como uma alternativa viável dentro do plano de gestão de resíduos sólidos urbanos do ASCG e de grandes centros urbanos com situação similar.