O principal objetivo desta dissertação foi analisar possíveis alternativas de valorização das cinzas volantes produzidas pela Central Termoelétrica do Pego. Pelas enormes quantidades produzidas, a indústria cimenteira não consegue valorizar na totalidade as cinzas volantes geradas, o que conduz à deposição em aterro. Por isso, apesar das cinzas volantes serem consideradas um resíduo não-perigoso, é necessária uma correta gestão para que o impacte ambiental seja minimizado.
A valorização dos resíduos é uma matéria que tem vindo a ser abundantemente estudada, não só pelas questões ambientais, como também pelas questões económicas. Tornar um resíduo num subproduto traz bastantes vantagens económicas quer para a indústria geradora do resíduo, como para a indústria que o utiliza como matéria-prima (devido ao baixo custo). Em termos ambientais, cria-se um ciclo autossustentável que promove o meio ambiente, minimizando os impactes adversos resultantes de atividades industriais.
Inicialmente, analisou-se todo o processo de produção de energia da Central, bem como, os principais resíduos gerados. Foi dado mais enfoque às transformações da matéria orgânica e inorgânica que dão origem às cinzas volantes e toda a legislação em vigor para este tipo de resíduos. Observou-se que as cinzas volantes possuem uma complexa matriz inorgânica devido à riqueza mineral presente no carvão. A composição das CV depende maioritariamente do tipo de carvão, embora as condições a que ocorre a combustão também sejam determinantes nesse aspeto.
Para perceber quais as potenciais aplicações das cinzas volantes depositadas em aterro, confrontou-se a caracterização destas cinzas com as cinzas comercializadas para a indústria cimenteira. Verificou-se algumas diferenças, nomeadamente, em termos de humidade, carbono, CaO livre e granulometria. Neste caso, o carbono e a granulometria tornam-se os principais entraves à aplicabilidade destas cinzas no cimento. Um teor elevado de carbono reduz a qualidade do cimento produzido, originando a descoloração e a segregação. Por usa vez, uma granulometria alta dificulta a miscibilidade do cimento. Caso se utilize as cinzas volantes como agente de secagem, pretende-se partículas completamente secas, logo um teor de elevado de humidade, impossibilita essa via de valorização.
Numa segunda etapa na caracterização, analisou-se os lixiviados das cinzas volantes depositadas no aterro. Apesar de muitos elementos não terem sido detetados devido à elevada razão L/S que se utilizou, houve alguns que apresentaram concentrações superiores aos limites legais atualmente estabelecidos para aterros de resíduos não-perigosos. Em particular,
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identificou-se como elementos mais problemáticos neste resíduo o arsénio, bário, crómio, molibdénio e níquel.
Após a caracterização físico-química, foi estudada a possibilidade de utilizar as cinzas volantes como agente de secagem de lamas de ETAR. Onde se realizou múltiplos ensaios onde variava a temperatura e a taxa de incorporação de cinza volante. Como era teoricamente previsto, foi a temperatura que mais influenciou o processo de secagem. Apesar disso, foi possível verificar que maiores taxas de incorporação, resultaram em secagens mais rápidas. Comparando os tempos de secagem com as taxas de secagem verificou-se que para maiores taxas de secagem o tempo total até a amostra ficar seca era menor. Tal também resultou em coeficientes de difusão e convecção maiores. Para a determinação destes coeficientes foi utilizado o modelo difusional e o modelo da camada fina. Apesar de na literatura se encontrar o processo de secagem dividido em 4 fases distintas, para os ensaios realizados a curva obtida ajustava-se a uma exponencial negativa. Tendo em consideração esse aspeto, apenas se considerou um período de secagem ao longo de toda a cinética. Posteriormente, foi feita uma validação dos modelos para averiguar se os modelos se ajustavam bem aos dados experimentais e dessa forma validar os vários parâmetros determinados. Através da análise dos respetivos erros entre os MR experimentais e os MR preditivos, verificou-se que o modelo da camada fina se ajusta melhor aos dados do problema em estudo do que o modelo difusional.
Na parte final da dissertação verificou-se o carácter fitotóxico das cinzas volantes e das lamas de ETAR. Ambos os resíduos podem potencialmente ser aplicados no solo para fins agrícolas, podendo fornecer ao solo alguns nutrientes como fósforo, cálcio, potássio e magnésio. Contudo, a presença de contaminantes pode afetar negativamente a produtividade dos solos. Das análises fitotóxicas efetuadas, concluiu-se que a CV em razões L/S inferiores a 5/1 não são fitotóxicas, apresentando um GI de 80% O que significa que as sementes da
Lepidium Sativum L nesse extrato, cresceram menos 20% do que as sementes do teste de controlo. As LA provocaram um grau de inibição severo para razão L/S inferiores a 100/1. O extrato com a concentração mais elevada de LA era de tal forma tóxico, que inibiu por completo a germinação das sementes.
Com o presente trabalho, demonstrou-se o potencial das CV para aplicação em diversas áreas, nomeadamente, agente de secagem de lamas e agente corretivo de solos agrícolas. Devido à complexidade da matriz deste resíduo, as áreas de aplicação são inúmeras. Uma desvantagem que advém disso, é intensa pesquisa que ainda é necessária fazer para que as cinzas volantes não acarretem problemas adicionais nas potenciais áreas de aplicação.
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Propostas Futuras:
As perspetivas futuras para este projeto relativamente ao processo de secagem seriam as de estudar o efeito de outros materiais sob as mesmas temperaturas para avaliar o tempo de secagem. Adicionalmente, seria interessante realizar uma análise termogravimétrica à matriz das LA para verificar a existência de outros componentes que possam interferir com o processo de secagem, por exemplo óleos e gorduras, ureia, ou outros sais minerais.
Também seria cativante a realização de mais testes fitotóxicos, para garantir que as espécies agrícolas não iriam ser negativamente afetadas. Numa fase inicial, efetuar uma caracterização microbiológica da mistura que advém das CV e LA. Como não é apenas a fase mineral que determina a fitotoxicidade do composto, uma caracterização a nível microbiológico iria ser útil para determinar quais os microrganismos benéficos às plantas e quais eram prejudiciais. Posteriormente, poderia realizar-se testes de plantio de culturas em vasos, onde o tempo de germinação fosse estendido. Apesar dos resultados em 48h obtidos neste trabalho serem animadores, nada garante que para um ensaio em vasos com maior duração, as sementes mantivessem o mesmo ritmo de crescimento. Dessa forma, estaria a estudar-se o ciclo completo de crescimento das plantas e não apenas a fase inicial de desenvolvimento.
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