T ECNOLOGIAS DE V ALORIZAÇÃO DE C OMBUSTÍVEIS D ERIVADOS DE R ESÍDUOS

Relativamente às tecnologias de valorização energética de CDR, estas são em tudo semelhantes às tecnologias que utilizam combustíveis fósseis, o que indica que em teoria as tecnologias implementadas na combustão podem ser utilizadas para valorização de CDR. Na prática, devido a heterogeneidade das características físico-químicas dos CDR, podem existir entraves técnicos à sua valorização em unidades projetadas para combustíveis fósseis. Tendo isto em conta, existem 4 tecnologias passiveis de serem utilizadas para processamento dos CDR, sendo elas a pirólise, a gaseificação, a incineração e a coincineração. Embora estas tecnologias sejam as que impõem menos entraves à utilização de CDR, cada uma delas exige requisitos específicos, tais como, o PCI e a granulometria do material (Carvalho, 2011; Costa, 2014).

2.2.3.1. PIRÓLISE

O processo de pirólise consiste, basicamente, na decomposição térmica na ausência de oxigénio. Este processo provoca a quebra e redução das moléculas de maior massa molecular, utilizando temperaturas moderadas e pressões semelhantes à atmosférica. A sua utilização aplicada a CDR já é efetuada desde os anos 60, dado que a sua elevada fração orgânica é adequada a este processo (Costa, 2014).

Do processo resulta uma mistura que engloba sólidos (escória), líquidos (óleos oxigenados) e uma fração gasosa constituída principalmente por hidrogénio, monóxido de carbono, metano, dióxido de carbono e por frações menos representativas de butano, propano, propeno e etanol. Destes produtos resultantes, a fração gasosa e a fração líquida poderão ser posteriormente utilizadas para produção energética ou então como matéria prima para outros fins (Carvalho, 2011; Costa, 2014).

Na pirólise, a modificação da temperatura e velocidade do processo são os fatores utilizados para controlar o processo, sendo que a forma como estes fatores são controlados influencia a composição dos produtos. A pirólise é constituída, portanto, por três etapas. Em primeiro lugar dá-se a decomposição inicial dos sólidos, seguida de uma decomposição mais extensa numa zona de baixa temperatura onde se produz a fração líquida. Para finalizar, ocorre a decomposição final dos sólidos e líquidos numa zona de maior temperatura onde se forma a fração gasosa (Costa, 2014).

25 2.2.3.2. GASEIFICAÇÃO

Esta tecnologia, embora usada há mais de 50 anos, apenas recentemente começou a ser utilizada para CDR. A gaseificação baseia-se na utilização de um combustível sólido para produção de um combustível gasoso, através da oxidação parcial a altas temperaturas. Os produtos deste processo serão uma fração gasosa composta por dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogénio, CH4, água e por pequenas

quantidades de outros hidrocarbonetos, uma fração sólida composta por inertes presentes no agente de gaseificação, cinzas e partículas (Carvalho, 2011; Costa, 2014).

Uma das grandes vantagens desta tecnologia, comparativamente à incineração, é o facto de a gaseificação apresentar maiores eficiências energéticas, já que, em sistemas de grande dimensão, a produção de energia é realizada a partir de ciclos combinados com turbina a gás. No entanto, a gaseificação apresenta também custos elevados (Carvalho, 2011; Costa, 2014).

Nem todos os resíduos são passíveis de ser tratados recorrendo a gaseificação. Para garantir a eficiência do processo é necessário haver uma homogeneidade específica e um grande teor de carbono. É, portanto, comum, a existência de um pré-tratamento de preparação dos CDR antes de serem submetidos a gaseificação (Carvalho, 2011; Costa, 2014).

2.2.3.3. INCINERAÇÃO

No que toca a valorização energética de resíduos, a incineração é a tecnologia há mais tempo estabelecida, existindo atualmente 3 tipos principais de incineração: combustão de partículas em suspensão, combustão em sistema de grelha e combustão em leito fluidizado. A incineração em sistemas de grelha é a mais comum a nível mundial, caracterizando-se pela pouca ou ausente necessidade de efetuar pré-tratamentos aos resíduos (Costa, 2014).

Neste tipo de incineração existem várias fases: Primeiramente, na fase de preparação, ocorre a redução da humidade do combustível, sendo que de seguida ocorre a queima dos combustíveis. Nesta fase da queima ocorre a oxidação do material e do carbono fixo, mas devido à insuficiência de oxigénio a combustão é incompleta. Nestas condições formam-se gases de pirólise que posteriormente, e numa zona distinta do incinerador, entrarão em contacto com o restante ar necessário para que ocorra uma combustão completa. O calor gerado neste processo é transferido para água que circula num permutador, que será transportada para uma turbina de forma a produzir energia (Costa, 2014).

No processo de combustão por partículas em suspensão, utilizada de forma comum em centrais termoelétricas, é utilizada uma suspensão de partículas de combustível numa corrente de ar dentro das caldeiras, ou seja, as partículas de combustível são pulverizadas para o interior da caldeira de forma a ficarem tão finas que a sua queima ocorre de forma semelhante a um gás. O combustível é injetado dentro da caldeira onde se mistura com ar de combustão previamente aquecido ocorrendo, assim, a combustão do combustível. De forma semelhante nos incineradores de grelhas, o calor é transmitido para água que circula num permutador, o vapor produzido será posteriormente encaminhado para uma turbina produzindo energia (Costa, 2014).

Este processo, como depende da estabilidade da chama que é altamente influenciada pelo tamanho das partículas, faz com que para os CDR poderem ser utilizados como combustível, é necessário que estes sofram um pré-tratamento que garanta um tamanho de partículas mínimo, de forma a que possam ser pulverizadas (Costa, 2014).

A combustão por leito fluidizado, tal como a incineração por partículas em suspensão, necessita que os CDR sofram um pré-tratamento que garanta uma homogeneização e um calibre reduzido e regular dos

Avaliação do Potencial de Utilização de Resíduos Hospitalares de Grupo III Para Produção de CDR

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resíduos. A combustão ocorre quando o combustível é alimentado à caldeira, acima ou abaixo do leito fluidizado, que é composto por material inerte, tal como areia, que se mantém fluidizado por injeção de ar. Acima deste ocorre a secagem e combustão dos resíduos. Tal como nos casos anteriores, o calor gerado é transmitido a um permutador, sendo a energia elétrica produzida através do envio do vapor para uma turbina (Costa, 2014).

2.2.3.4. COINCINERAÇÃO

Este processo de coprocessamento, diferencia-se dos processos supramencionados pelo facto de que as instalações onde a coincineração ocorre não existem apenas com o propósito de efetuarem valorização energética. Esta tecnologia aplica-se geralmente em condições muito semelhantes à combustão de partículas em suspensão, sendo mais utilizada em centrais termoelétricas e na indústria cimenteira (Costa, 2014).

A coincineração apresenta-se como um processo mais vantajoso, na medida em que evitando as tecnologias específicas de valorização já mencionadas, implicitamente também evita que seja necessário proceder ao tratamento das emissões gasosas consequentes dos processos já descritos em instalações e de forma específica. Em instalações de coprocessamento de CDR há, por isso, emissões reduzidas. Para além disso, não gera resíduos sólidos, ou seja, as cinzas de CDR, obtidas na coincineração, são incorporadas no produto final, enquanto que na valorização energética específica as cinzas são tratadas como resíduos sólidos e depositadas em aterro. Ocorre, portanto, não só uma valorização energética como também uma valorização material (Costa, 2014).