Autor(es):
Abelha, Pedro 
Data: 2005
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.9/443
Origem: Repositório do LNEG
Assunto(s): Cl; Hg; NOx; SO₂; N₂O; CO; CO₂; Combustão; Co-combustão; Leito Fluidizado; Carvão; Biomassa; Resíduos; Emissões gasosas
Descrição
Dissertação para a obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química especialidade Engenharia de Reacção Química A biomassa e os resíduos não tóxicos poderão desempenhar um papel importante no âmbito
do programa comunitário para encorajar o uso de energias renováveis. No entanto, a
experiência mostra que a disponibilidade destes materiais poderá ser um sério obstáculo para
uma utilização energética em grande escala. Deste modo, poderão ser utilizados como
combustíveis auxiliares para a co-combustão em instalações a carvão. A sua utilização para
produção de energia é prometedora, desde que se integrem bem com os outros combustíveis
durante o processo de conversão energética e que não apresentem efeitos negativos no
ambiente. Portanto, é imperativo que exista uma sinergia positiva entre o carvão e a biomassa,
ou os resíduos, para que o impacte da co-combustão dos vários materiais minimize qualquer
característica negativa de um combustível isolado.
O presente estudo visou a determinação das condições de operação que poderiam trazer
efeitos benéficos na eliminação dos resíduos e na utilização de biomassa para geração de
energia, de uma forma ambientalmente aceitável, utilizando a tecnologia de leito fluidizado.
Os sistemas de combustão em leito fluidizado são particularmente apropriados para a cocombustão
devido à sua versatilidade quanto ao combustível utilizado. Este trabalho tinha
como objectivo a determinação das condições de sinergia para minimização das emissões de
alguns dos principais poluentes gasosos, nomeadamente CO, NOX, N2O, SO2, HCl e
mercúrio.
Foram cinco os resíduos estudados passando por um combustível derivado de resíduos sólidos
urbanos (daqui em diante designado por CDR) por um resíduo resultante dos desperdícios da
linhas de triagem da recolha selectiva de papel e de plástico (designado por RPP), por duas
lamas pré-secas e granuladas resultante de dois lotes diferentes de um processo de tratamento
de águas residuais urbanas (designadas por BG1 e BG2) e por um resíduo resultante da
actividade de serração de madeira de pinho habitualmente chamado serrim pelo que se
adoptou a designação de SR. O princípio de escolha residiu na disponibilidade de quantidades
de resíduos existentes no departamento no âmbito de contratos comunitários e pela
importância relativa crescente que este tipo de resíduos assume, hoje em dia, no
desenvolvimento urbano e na qualidade de vida das populações (CDR e LRU). A utilização
de SR prendeu-se mais com a preocupação de utilizar um recurso endógeno que constitui uma
das riquezas do país – a floresta – de modo a reduzir a nossa dependência externa em termos energéticos. O estudo envolveu um levantamento de quantidades de resíduos existentes, a
preparação adequada do combustível para alimentação, e a avaliação do seu desempenho
durante a combustão.
Actualmente, devido às alterações climáticas atribuídas em grande parte à libertação de gases
de efeito de estufa, uma questão de grande preocupação é a emissão de grandes quantidades
de CO2 para a atmosfera pelas centrais termoeléctricas a carvão. As suas emissões poderiam
ser reduzidas substituindo parte dos combustíveis fósseis por combustíveis considerados
como sendo neutros na emissão efectiva de CO2, como a biomassa e alguns resíduos. As
quantidades de biomassa e resíduos disponíveis não são suficientes para satisfazer as
necessidades energéticas do país, pelo que, o seu uso em co-combustão poderá diminuir o
fluxo líquido de CO2 para a atmosfera, numa prespectiva de substituição parcial do carvão.
Como a combustão de carvão origina níveis elevados de NOX e de SO2, devido à presença de
azoto e de enxofre no combustível, são necessárias medidas para minimizar a sua formação e
consequente emissão. Utilizando combustíveis auxiliares com menores teores em azoto e em
enxofre em co-combustão, as quantidades de poluentes formados poderão decrescer. Mais
ainda, dependendo da natureza do azoto no combustível, a formação de NOX pode ser
reduzida durante a co-combustão. A adição de calcário é utilizada para remoção do SO2, no
entanto, isto poderá favorecer o aumento do NOX pelo que terão de ser tomadas medidas para
evitar este fenómeno. Por outro lado, a queima de resíduos minimiza os problemas físicos, em
termos de espaço, associados à sua deposição em aterro. Por combustão pode-se diminuir em
cerca de 60 a 80 % a sua massa e até cerca de 90 % do seu volume (no caso dos CDR). O
carvão poderá desempenhar um efeito estabilizador em termos do processo de queima e em
termos de garantia de disponibilidade contínua de combustível.
Relativamente às emissões de outros poluentes como o mercúrio e outros metais pesados, e
cloro, a utilização da co-combustão com o carvão poderá diminuir a sua emissão
especialmente quando utilizado juntamente com os resíduos do tipo do CDR e da LRU. A
opção pela co-combustão introduz algumas vantagens que poderão ser maximizadas jogando
com as percentagens relativas dos combustíveis envolvidos.
Este trabalho mostrou que é possível alcançar uma sinergia positiva na redução dos níveis de
CO, NOX, N2O, SO2, HCl e mercúrio durante a co-combustão de carvão com cinco diferentes
combustíveis auxiliares. Mais ainda, ficou demonstrada a redução nas quantidades de CO2 libertadas o que enaltece e reforça a opção pela co-combustão. O âmbito deste trabalho poderá
ser estendido a outros poluentes e a outros tipos de biomassa e resíduos para optimizar as
emissões.
