Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Pirólise: Tecnologia aplicável ao tratamento térmico de resíduos perigosos ao Meio Ambiente
AUTORES: Carneiro, D.S. (UERJ) ; Faillace, J.G. (UERJ) ; Souza, S.P.L. (UERJ) ; Junior, N.J. (UERJ) ; Martins, J.M. (UERJ) ; Carmo, G.O. (UERJ) ; Marques, M.R. (UERJ)
RESUMO: A pirólise térmica é uma tecnologia eficiente de tratamento e destinação final de resíduos perigosos e vem sendo estudada por apresentar alternativas para recuperação de frações combustíveis através do tratamento de resíduos da indústria de petróleo. O procedimento é realizado em atmosfera inerte, na presença ou não de catalisadores. Nesse trabalho foram tratados resíduos de embalagens plásticas, lama de perfuração e gasóleo, em reator de leito fixo a 500ºC e 15 minutos de reação, em atmosfera de nitrogênio. Foram gerados líquidos pirolíticos, recolhidos e caracterizados por cromatografia gasosa. Os resultados mostram a quebra eficiente das moléculas, com picos na faixa do óleo diesel, confirmando que produtos gerados a partir da pirólise dos resíduos perigosos da indústria do petróleo podem ser de interesse para a indústria petroquímica.
PALAVRAS CHAVES: Pirólise; Tratamento de resíduos; Resíduos perigosos
INTRODUÇÃO: Em 2006 somente 8,2% das embalagens plásticas pós-uso de óleos lubrificantes
tinham destino ambientalmente adequado no Estado do Rio de Janeiro via
reciclagem mecânica (JOPPERT, 2008). O gerenciamento de energia e resíduos são
dois assuntos essenciais para o aumento do crescimento industrial e econômico
(ABOULKAS et al., 2012) e um dos maiores desafios é a redução e disposição final
ambientalmente segura desses resíduos perigosos. A reciclagem química consiste
na diminuição do peso molecular desses insumos (LA MANTIA, 2002), onde pirólise,
que é a degradação pelo calor, mostra a estrutura química do polímero sendo
degradada (ZANIN et al., 2004). Para Aguado et al (1999) e Miskolczi et al
(2006), a pirólise de resíduos plásticos é uma técnica onde ocorre a conversão
em insumos petroquímicos ou em combustíveis em temperaturas elevadas (WILLIAMS,
2010). Quantidades variadas de gases, líquidos e sólidos podem ser produzidas
(BISIO et al, 1994; KAMINSKY, 2004). Estudos confirmam resultados promissores da
co-pirólise de diferentes resíduos plásticos e gasóleo pesado (ABOUKAS et al,
2012). Diversos autores investigaram o efeito do polímero em temperatura
programada da co-pirólise de óleo pesado com poliolefinas (MARA et al., 2009;
CARNEIRO, 2011). Na co-pirólise catalítica, o uso do catalisador favorece a
utilização de temperaturas mais baixas e podem ser gerados produtos mais
selecionados com baixo peso molecular (OLIVEIRA et al., 2009; LÓPEZ et al.,
2011). Este trabalho tem como objetivo apresentar a tecnologia de pirólise
usando como amostras gasóleo, lama de perfuração e poliolefinas, para a
recuperação de insumos líquidos para a indústria petroquímica como proposta de
tratamento térmico e destinação final de resíduos considerados impactantes
negativamente ao meio ambiente.
MATERIAL E MÉTODOS: Em uma unidade de pirólise de leito fixo foram realizadas co-pirólises térmicas
de gasóleo com mistura de PEBD, PEAD, PP e PS, de uma lama de perfuração da
indústria do petróleo e pirólises catalíticas na presença de argilas pilarizadas
com ferro. As embalagens plásticas foram lavadas e triturados. O gasóleo foi
doado pelo Centro de Pesquisa da Petrobras e é proveniente da Bacia de Campos e
o resíduo do fluido de perfuração foi uma doação de uma empresa offshore. Pesou-
se os resíduos separadamente e introduziu-se em reatores de aço inox, em seguida
foi colocada cerca de 1g de gasóleo e o equivalente a 30% da massa da amostra de
gasóleo de resíduos plásticos. Purgou-se o reator durante 5 minutos, acoplou-se
um condensador para recolher líquido pirolítico. Todo o sistema montado foi
colocado numa fornalha elétrica previamente aquecida a 500ºC e a pirólise foi
realizada durante quinze minutos. Esse procedimento também foi utilizado na
pirólise térmica da lama de perfuração e na co-pirólise catalítica, sendo que a
massa de catalisador adicionada correspondeu a 3% da massa de gasóleo. Após os
diversos procedimentos de co-pirólise, são produzidas três frações pirolíticas
para cada uma: líquido, resíduo e gás. Realizaram-se também ensaios
correspondentes a um Plano Fatorial de Ensaios a dois níveis e com três fatores
e as variáveis mais importantes são a temperatura, razão gasóleo/PEAD e
catalisador. Cada fator foi testado a dois níveis cuja escolha baseou-se em
critérios de razoabilidade, onde pouco se conhecia sobre o comportamento do PEAD
e gasóleo com catalisador de FCC em forno pirolítico. Assim, a variação de
temperatura situa-se no intervalo entre 450ºC (baixo) e 550ºC (alto). As frações
líquidas das amostras de líquido pirolítico obtidas, que é o interesse deste
trabalho, foram analisadas por Cromatografia Gasosa de Alta Resolução (CGAR).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os líquidos pirolíticos das co-pirólises realizadas foram recolhidos e
analisados em Cromatógrafo CG 6820, gás de arraste nitrogênio, fluxo 10 mL/min,
temperatura 300ºC - 25ºC/min - 8 min, injetor a 250ºC, volume 1,0 µL, split
1:10. No primeiro cromatograma da figura 1 ilustra-se o perfil da lama de
perfuração previamente tratada para a retirada de impurezas, verificando-se a
ausência de fração orgânica, embora o fluido doado seja de origem sintética. Já
no segundo cromatograma da Figura 1, o perfil do líquido pirolítico da lama
aponta a quebra das moléculas da fração orgânica, com o aumento da quantidade de
picos ao longo do cromatograma. O cromatograma do líquido pirolítico da mistura
de plásticos está ilustrado na Figura 2, onde os picos apontam uma série
orgânica (C14, C15 e C16) que confirma a quebra de hidrocarbonetos de alto peso
molecular contidos na mistura em moléculas menores. O segundo cromatograma da
figura 2 mostra o perfil do líquido oriundo da co-pirólise catalítica de
gasóleo/PEAD com argila pilarizada com ferro, sugerindo a atuação do catalisador
na conversão de moléculas maiores de gasóleo/PEAD em moléculas menores.
Comparando os resultados obtidos para os diversos resíduos (lama, plásticos e
gasóleo) com o do óleo diesel padrão (CARNEIRO, 2007) pode-se observar que todos
apresentam perfis cromatográficos semelhantes ao do diesel. Em relação ao
procedimento realizado para a determinação do Plano Fatorial de Ensaios, são
utilizados os intervalos para as variáveis naturais, os valores reais de
temperatura, gasóleo/PEAD e catalisador e os valores de rendimentos alcançados
para cada combinação de fatores normalizados. Os resultados mostram que se pode
alcançar até 96,2% de líquido pirolítico, quando a pirólise é realizada a
temperatura de 500ºC com 2g de gasóleo e 10% de PEAD, na presença de 3% de
zeólita como catalisador da reação.
Figura 1
Cromatogramas da lama de perfuração antes da pirólise e depois da pirólise
Figura 2
Cromatogramas da mistura de plásticos e do gasóleo depois da pirólise
CONCLUSÕES: A técnica de pirólise para tratar resíduos da indústria do petróleo, mostrou-se
bastante promissora, pois como foi observado nos resultados dos cromatogramas, a
quebra das moléculas dos resíduos foi eficiente. Alguns picos foram idênticos aos
picos na faixa do óleo diesel, confirmando que o óleo pirolítico gerado a partir
dos resíduos da indústria do petróleo podem apresentar alto poder calorífico,
sendo de interesse para a indústria química.
AGRADECIMENTOS: Agradecimentos ao LABTAM pelo espaço cedido para a realização da pesquisa e Faperj
pelo apoio financeiro.
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