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An. 4. Enc. Energ. Meio Rural 2002

 

Tecnologia de conversão a baixa temperatura aplicada a resíduo industrial e caracterização do óleo obtido

 

 

Roberto Guimarães PereiraI; Leonardo Rodrigues CinelliII; Gilberto Alves RomeiroIII; Glaucia E. G. VieiraIV; Cleber C. CostaV

IUniversidade Federal Fluminense - Centro Tecnológico, Pós-Graduação em Eng. Mecânica, Rua Passo da Pátria 156, Niterói/RJ, CEP 24210-240. temrobe@vm.uff.br
IIUniversidade Federal Fluminense - Centro Tecnológico, Pós-Graduação em Eng. Mecânica, Rua Passo da Pátria 156, Niterói/RJ, CEP 24210-240. leonardocinelli@yahoo.com.br
IIIUniversidade Federal Fluminense - Instituto de Química, Pós-Graduação em Química Orgânica, Niterói/RJ, CEP 24020-150- gilbertoromeiro@ig.com.br
IVUniversidade Federal Fluminense - Instituto de Química, Pós-Graduação em Química Orgânica, Niterói/RJ, CEP 24020-150- glauciaeliza@uol.com.br
VUniversidade Federal do Rio de Janeiro - Escola de Química , Ilha do Fundão/RJ, CEP 21949-900 misticus@yahoo.com.br

 

 


RESUMO

O presente trabalho refere-se ao estudo das características reológicas e físico-químicas de um óleo obtido através da tecnologia de Conversão a Baixa Temperatura - LTC (Low Temperature Conversion) aplicada a um resíduo sólido industrial gerado em uma estação de tratamento de resíduos de uma indústria petroquímica. Alguns parâmetros reológicos foram analisados em um reômetro rotativo e, os resultados preliminares indicam um comportamento Newtoniano para o óleo. Características físico-químicas indicam a possibilidade de classificá-lo como um óleo combustível. Este estudo também poderá auxiliar na avaliação da aplicabilidade do óleo em motores objetivando a geração de energia elétrica.

Palavras-chave: Energia, Resíduo Industrial, Tecnologia.


ABSTRACT

This work refers to the study of the rheological and physical-chemistries characteristics of an oil obtained by application of LTC (Low Temperature Conversion) process in batch-scale mode in industrial solid residue that was generated in wastewater treatment station of a petrochemical industry. Rheological parameters were analyzed in the Rheostress RS50 rotational rheometer manufactured by HAAKE and preliminary results indicated a Newtonian comportment of the oil. The physical-chemistries characterization indicated the possibility to classify it as a Fuel Oil. The study also will aid in the evaluation of the application of the oil in motors objectifying electric energy generation.


 

 

INTRODUÇÃO

O setor elétrico brasileiro expandiu-se significativamente nas últimas três décadas, contando com cerca 74 GW de capacidade instalada, em sua maior parte em sistemas hidrelétricos de médio e grande porte. A participação da biomassa como fonte alternativa de geração de energia elétrica é bastante reduzida podendo ser considerada expressiva apenas junto aos autoprodutores, em particular nos sistemas de cogeração em agroindústrias. Dados do Balanço Energético Nacional (BEN,2000) - indicam que a parcela atendida pela biomassa representou nos últimos anos cerca de 6,0% da geração total de eletricidade, sendo que 80% desta parcela ocorre em sistemas de cogeração em indústrias de celulose e papel e nas usinas de açúcar e álcool.

Embora não seja muito difícil apontar boas oportunidades para a geração de energia elétrica a partir de biomassa no Brasil, a inexistência de uma política energética mais ativa não tem criado, ainda, todas as condições favoráveis para sua expansão. A política energética brasileira, formalmente pouco explícita, mas implicitamente visível nas ações de governo, geralmente orientadas para as questões de curto prazo e relacionadas com os hidrocarbonetos fósseis e a energia elétrica convencional, tem relegado à biomassa um papel coadjuvante no cenário energético, absolutamente incompatível com suas potencialidades.

Pesquisas relacionadas ao uso de biomassa como matéria prima em processos pírolíticos para obtenção de produtos com valor comercial agregado (Vieira et alii, 2000) vêm de encontro com uma postura pró-ativa em relação ao meio ambiente do setor industrial, resultando nos últimos anos na maximização do aproveitamento energético dos resíduos sólidos industriais e de biomassas agrícolas.

Projetos de conversão de resíduos industriais e agrícolas em óleo e carvão ativado podem ser a solução de boa parte de dois problemas no Brasil e no mundo: o ambiental e o energético obtendo-se produtos de valor comercial a partir de Lodos, Biomassas, Resíduos Industriais e Agrícolas pela Conversão a Baixa Temperatura. Essa tecnologia é ecologicamente sustentável, proporcionando retorno econômico, devido à geração de carvão ativado, hoje importado pelo Brasil, e de biodiesel.

 

A TECNOLOGIA DE CONVERSÃO À BAIXA TEMPERATURA

O processo de Conversão à Baixa Temperatura (LTC), começou a ser desenvolvido na década de oitenta pelos pesquisadores Dr. Bayer e Dr. Kutubuddin. Trata-se de um processo pirolítico à baixa temperatura processado à atmosfera inerte de nitrogênio com a temperatura oscilando entre 380ºC e 450ºC, sem adição de catalisadores. Foi desenvolvido com o objetivo inicial de reaproveitar lodo industrial de Estação de Tratamento de Efluentes Urbanos e Industriais (ETE) para obtenção de quatro produtos: óleo, carvão, gás e água com potencial de reutilização comercial (Vieira et alii, 2001).

A composição química do óleo e a qualidade do carvão é função da origem do resíduo usado como matéria prima. O óleo obtido por LTC pode ter diversas aplicações industriais dependendo da sua composição química. Em geral é composto por hidrocarbonetos e ácidos graxos quando o lodo utilizado é proveniente de estações de tratamento de esgoto urbano ou industrial com as mesmas características, podendo ser utilizado na fabricação de sabão, graxas e de outros produtos e para obtenção de biodiesel. O valor do poder calorífico é determinante na avaliação para a aplicação do óleo e do carvão na sua forma bruta como combustível (Vieira et all, 2001).

O carvão ativado obtido por LTC de lodo proveniente de ETE urbano e industrial não é em geral tão explorado como por àquele obtido por LTC de biomassas de origem agrícola, porém o interesse por este tipo de produto vem aumentando devido ao seu baixo custo quando comparado com outros produtos e por evitar a disposição do lodo e consequentemente de metais pesados diretamente no meio ambiente.

Uma das principais vantagens deste processo está relacionada com a estocagem e o transporte tanto do óleo como do carvão; os gases e a água tratada podem ser recirculados num sistema de co-geração de energia, diminuindo o custo final da operação (Vieira et alii, 2001).

No Brasil, pesquisas desenvolvidas ao longo dos últimos quatros anos, aplicando esta tecnologia à residuos urbanos, industriais e agrícolas, vêm obtendo rendimentos em óleo na faixa de 10-40%, de carvão entre 40-79%, de água na faixa de 6-16% e de gás entre 3-10%. Particularmente, pesquisas desenvolvidas por Vieira et alii(2001) na Universidade Federal Fluminense demonstraram que, o processo com reator batelada em laboratório utilizando-se a tecnologia LTC, apresentaram os seguintes produtos quando um determinado lodo seco petroquímico foi utilizado, conforme a Tabela 1.

 

 

Pode-se, então, justificar a empregabilidade e aplicação do óleo, do carvão e alguns tipos de biomassas agrícolas obtidos através da tecnologia de Conversão a Baixa Temperatura quando o compararmos com produtos normalmente mais utilizados com a finalidade de produzir energia.

A primeira vista, a comparação dos combustíveis pelo seu poder calorífico seria uma forma real de avaliação. De acordo com a Tabela 2, se forem tomados, por exemplo, a lenha e o óleo combustível residual para efeito de comparação na base do poder calorífico, 1 kg de óleo corresponderiam a aproximadamente 4 kg de lenha para uma mesma quantidade de energia fornecida. Assim também, pode-se perceber, por exemplo, que a quantidade de energia fornecida por quilograma da fração líquida orgânica obtida pelo processo LTC aproxima-se de algumas frações líquidas obtidas da destilação do petróleo. De modo que, a sua utilização como combustível em motores a explosão ou mesmo para geração de energia elétrica possa ser repensada.

 

 

REOLOGIA DO ÓLEO OBTIDO POR LTC

Investigou-se, no presente trabalho, a reologia do Óleo obtido por LTC objetivando estudar o comportamento da viscosidade com as variações de temperatura e taxa de cisalhamento, para avaliar a possível aplicação deste óleo em motores.

Todos os testes reológicos foram realizados em um reômetro RS50 interligado a um banho terrmostático K20-DC5, fabricados pela HAAKE. As amostras do óleo obtido através da tecnologia LTC foram ensaiadas em diferentes temperaturas analisando-se o comportamento do fluido mediante o cisalhamento das mesmas obtendo-se assim curvas de escoamento e viscosidade.

Os testes de cisalhamento consistiram em impor às amostras do óleo pirolítico, obtido por LTC de lodo seco proveniente de uma indústria petroquímica, um determinado valor de tensão ou de deformação, obtendo-se em resposta valores de deformação ou tensão respectivamente.

 

PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO ÓLEO OBTIDO POR LTC

Foram realizadas análises físico-químicas no óleo obtido por LTC, sendo utilizados os seguintes métodos: ASTM 3286-6B (Poder Calorífico); ASTM D 5002(Densidade Relativa); ASTM 1298-85 (API); ASTM 1552-90 (Teor de Enxofre).

 

RESULTADOS E CONCLUSÕES

A viscosidade do óleo pirolítico, conforme evidenciado na Figura 1, manteve-se constante na faixa de taxa de cisalhamento investigada. Este é um fator positivo para a possível utilização deste óleo como combustível, na medida que a lubricidade de componentes de um motor não será alterada com possíveis variações nas taxas de cisalhamento impostas.

 

 

Em relação as propriedades físico-químicas do Óleo, observou-se um baixo teor de enxofre e de nitrogênio (Tabela 3) o que implica em diminuição da formação de gases do tipo SOX e NOX na combustão deste óleo, minimizando impactos ambientais. Observou-se também, um considerável poder calorífico quando comparado com outros combustíveis utilizados atualmente como a gasolina e o àlcool por exemplo (Tabela 4). Além disso, os valores de densidade relativa e grau API encontraram-se dentro da faixa recomendada para óleos combustíveis, segundo a Resolução ANP nº 03/99.

 

 

 

 

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à FAPERJ, ao CNPq e à CAPES pelo apoio financeiro prestado.

 

REFERÊNCIAS

Bayer, E. , Kutubuddin, M., 1988, "Thermocatalytic Conversion of Lipid-Rich Biomass to Oleochemical and Fuel", Elsevier Applied Science.

Brandão, Fabíola A., Romeiro, Gilberto A ., Lutz, H., Damasceno, Raimundo N., Bayer, E., Kutubuddin, M., IV Workshop Brazil-Germany for Environmental Sciences and Technology Exchange, "Assessment of Biomass From Cotton Agriculture By Low Temperature Conversion", CENPES-Petrobras, Rio de Janeiro, RJ.

Collyer, A . A. , 1993, "Techinques in Rheological Measurement", Chapman & Hall.

Instituto Brasileiro do Petróleo - IBP, 1986, "Curso de informação sobre combustíveis e combustão", 10ª Edição, Rio de Janeiro,RJ.

Vieira, Glaucia E. Gama, Romeiro, Gilberto A., Damasceno, Raimundo N., Pedroso, Albari Gelson, Bayer, E., Kutubuddin, M.,2001, "A Tecnologia de Conversão a Baixa Temperatura - LTC e o Reaproveitamento do Lodo Residual da Indústria Petroflex , IBP 15600, 2º. Congresso da Indústria Química do Mercosul e 7º. Congresso Brasileiro de Petroquímica, Rio de Janeiro, RJ

Santos, Tadeu Henrique, Romeiro, Gilberto A ., Lutz, H., Damasceno, Raimundo N., Bayer, E., Kutubuddin, M., IV Workshop Brazil-Germany for Environmental Sciences and Technology Exchange, "Low Temperature Conversion of Corn Feedstocks: Evaluation and Quantification of Oil Water, Char and Gases", CENPES-Petrobras, Rio de Janeiro, RJ.

Schramm, G. ,1994, "A Practical Approach to Rhelogy and Rheometry", Gebhard HAAKE GmbH, Karlsruhe.

Vieira, Glaucia Eliza Gama, 2000, " Resíduos da Produção de Borracha (ETRI) e Bebida (ETE) - Uma Avaliação pela Tecnologia de LTC ", Dissertação de Mestrado, UFF, Niterói, RJ.

Regulamento Técnico ANP no. 03/99 - Portaria no. 80 de 30 de abril de 1999.