Aplicação de cinzas volantes na dessulfurização de efluentes gasosos

Mestrado em Engenharia do AmbienteAs emissões de óxidos de enxofre (SOx) para atmosfera são uma das causas da poluição atmosférica, com efeitos nefastos na saúde humana, em algum do património edificado e também nos vários compartimentos ambientais. O dióxido de enxofre (SO2) é um gás que resulta principalmente de atividades de queima de combustíveis fósseis. O enxofre (S) emitido por este tipo de atividade é combinado com o oxigénio (O2) presente na atmosfera origina o SO2 e o SO3. Estes poluentes, por sua vez permanecem no ar sob a forma de gotículas que, após reações de oxidação com a humidade, formam ácido sulfúrico (H2SO4) que volta à Terra em forma de chuvas ácidas. Este poluente também é fortemente prejudicial à saúde humana estando associado a doenças respiratórias. Existem várias técnicas de controlo das emissões de SOx. As que incidem no tratamento pós-combustão podem ser por via húmida, semi-seca e seca. Esta última normalmente baseiam-se na adsorção do SO2 por óxidos metálicos. Desde da década de 20 que se assiste a um incremento da produção de cinzas volantes provenientes da queima de carvão em indústrias de produção de energia. Este tipo de resíduo é prejudicial para o meio ambiente e para a saúde humana devido à sua composição química rica em oligoelementos potencialmente tóxicos. Devido aos impactes causados por este tipo de resíduo, e numa tentativa de diminuir a dependência da sociedade em combustíveis fósseis, foram promovidas as Fontes de Energias Renováveis (FER). Contudo, a utilização da biomassa como combustível também produz grandes quantidades de cinzas volantes, mas menos tóxicas que as provenientes da queima de carvão. Este resíduo carece de estudos que visem a sua valorização de modo a desviá-lo do comum destino final, o aterro. As características físico-químicas das cinzas volantes, tais como, a densidade, o tamanho da partícula, a porosidade, a capacidade de retenção de água e a área específica conferem-lhe potencial para a produção de adsorventes destinados (entre outros) a processos de dessulfurização por via seca. Neste contexto, o presente estudo surgiu com o objetivo avaliar a influência da temperatura e da composição de um efluente gasoso na remoção de SO2 utilizando um adsorvente preparado a partir de cinzas volantes resultantes da queima de biomassa. Para tal, o estudo foi conduzido à escala laboratorial, com a realização de vários ensaios de dessulfurização por via seca. Para o planeamento experimental foi utilizado o modelo de delineamento composto de centro rotacional (DCCR), com o objetivo de avaliar a influência de quatro variáveis independentes (temperatura, concentração de SO2, concentração de CO2 e concentração de O2) sobre a quantidade de SO2 adsorvida (variável dependente) pelo adsorvente à base de cinzas volantes de biomassa. Da análise estatística do modelo DCCR conclui-se que a temperatura e a concentração de SO2 no efluente gasoso são as variáveis com maior significância, i.e., que mais influenciam a quantidade de SO2 adsorvido. Nas gamas testadas, as eficiências de dessulfurização mais altas registaram-se em condições de temperatura baixa e concentrações de SO2 elevadas.Emissions of sulfur oxides (SOx) into the atmosphere are one of the causes of air pollution, with adverse effects on human health, in some of the built heritage and also in the various environmental compartments. The sulfur dioxide (SO2) is a gas that mainly results from burning of fossil fuels activities. The sulfur (S) emitted by this type of activity when combined with oxygen (O2) in the atmosphere gives the SO2 and SO3. These pollutants in turn remain in the air in the form of droplets, which after oxidation reactions with H2O (g), forms sulfuric acid (H2SO4) that returns to earth in the form of acid rain. This pollutant is also strongly harmful to human health and is associated with respiratory diseases. here are several control techniques SOx Emission. Those that focus on post-combustion treatment can be wet, semi-dry and dry. The latter one is typically based on adsorption of SO2 by metallic oxides. Since the '20s there is observed an increase in the production of fly ash from burning coal in power generation industries. This type of waste is harmful to the environment and human health due to its rich chemical composition of potentially toxic trace elements. Due to the impacts caused by this type of waste, and in an attempt to reduce the dependence of society on fossil fuels, the Renewable Energy Sources (RES) were promoted. However, the use of biomass as a fuel also produces large amounts of fly ash, but less toxic than those from burning coal. This residue lacks studies aimed at its recovery in order to divert it from the common end-use, landfill. The physic-chemical properties of the fly ash, such as the density, particle size, porosity, water holding capacity and the surface area gives it the potential for producing intended adsorbents (among others) the process desulphurization by dry. Against this background, the current study emerged with the aim to evaluate the influence of temperature and composition of a gaseous effluent SO2 removal using an adsorbent prepared from fly ash resulting from the burning of biomass. To this end, the study was conducted in laboratory scale by carrying out several tests on dry desulphurization pathway. For the experimental planning model was used to design composite rotational center (CCRD), with the objective of evaluating the influence of four independent variables (temperature, concentration of SO2, concentration of CO2 and concentration of O2) on the amount of SO2 adsorbed (dependent variable) based on the sorbent fly ash from biomass. From statistical analysis of the DCCR model, it was concluded that the temperature and the SO2 concentration in the flue gas are the variables with higher significance, this way, that most influence the amount of adsorbed SO2. In the tested range, the highest desulfurization efficiency it’s observed at low temperatures and high concentrations of SO2