Carbonização Tradicional e Hidrotérmica como Tecnologias de Valorização Económica e Energética para Frações Poliméricas de Resíduos Sólidos Urbanos

Os combustíveis derivados de resíduos (CDRs) são materiais heterogéneos compostos por materiais lenhocelulósicos e poliméricos, que razões de baixa qualidade combustível e excesso de oferta, acabam por ser frequentemente depositados em aterro. Esta não é uma solução sustentável pelo que é crucial avaliar formas alternativas de valorização destes recursos. O presente trabalho teve como objetivo comparar três tratamentos termoquímicos (carbonização tradicional, carbonização hidrotérmica e tratamento hidrotérmico) como tecnologias de obtenção de carvões a partir de um CDR polimérico com 30% de carbono e um poder calorífico inferior (PCI) de 9,7 MJ/kg, características pouco adequadas à sua valorização energética. Foram realizadas carbonizações tradicionais a 400°C, 450°C e 500°C, durante 30 min, carbonizações hidrotérmicas a 250°C e 300°C, durante 60 min e tratamento hidrotérmico a 250°C e 60 min, dos carvões produzidos a 450°C e 500°C. Estes processos permitiram aumentar a densidade aparente, teor de carbono e poder calorífico dos carvões relativamente ao CDR original. A carbonização tradicional produziu carvões com PCI entre 14,6 MJ/kg e 25,3 MJ/kg, mas verificou-se sempre um aumento do teor de cloro. A carbonização hidrotérmica permitiu obter carvões com PCI de 23 MJ/kg sem aumento do teor de cloro. O tratamento hidrotérmico de carvões obtidos a 450°C e 500°C, reduziu o seu teor de cloro, e aumentou o teor de carbono e poder calorífico do carvão produzido a 500ºC. Os carvões produzidos foram ainda avaliados como adsorventes e como aditivos de solos, mediante ensaios de adsorção de azul de metileno e de alaranjado de metilo bem como ensaios de germinação de alface, agrião e coentros, na presença de lixiviados dos carvões, a fim de demonstrar possibilidades de valorização do material. Os resultados demonstraram que os carvões apresentaram propriedades combustíveis superiores ao CDR original, com exceção do teor de cinzas, e têm um bom potencial de valorização como adsorventes de espécies catiónicas ou em aplicações agronómicas para melhoramento de solos pobres.Refuse Derived Fuels (RDFs) are heterogeneous materials composed of lignocellulosic and polymeric materials that for reasons of low fuel quality and excess supply, end up being frequently disposed of in landfills. This is not a sustainable solution, so it is crucial to evaluate alternative ways of valuing these resources. The present work aimed to compare three thermochemical treatments (traditional carbonization, hydrothermal carbonization and hydrothermal treatment) as technologies for obtaining chars from a polymeric RDF with 30% carbon and a low heating value (LHV) of 9.7 MJ /kg, characteristics that are not suitable for its energy recovery. Traditional carbonizations were carried out at 400°C, 450°C and 500°C for 30 min, hydrothermal carbonizations at 250°C and 300°C for 60 min and hydrothermal treatment at 250°C and 60 min of the chars produced at 450°C and 500°C. These processes allowed to increase the apparent density, carbon content and calorific value of the chars when compared to the original RDF. Traditional carbonization produced chars with LHV between 14.6 MJ/kg and 25.3 MJ/kg but there was always an increase in the chlorine content. The hydrothermal carbonization allowed to obtain chars with LHV of 23 MJ/kg without increasing the chlorine content. The hydrothermal treatment of chars obtained at 450°C and 500°C reduced its chlorine content, and increased the carbon content and calorific value of the char produced at 500°C. The produced chars were also evaluated as adsorbents and as soil additives, by adsorption tests for methylene blue and methyl orange, as well as germination tests for lettuce, cress and coriander, in the presence of leachate from the chars, in order to demonstrate economic valuation, that is, of the material. The results showed that the chars had fuel properties when compared to the original RDF, except for ash content, and have a good potential for valorization as adsorbents of cationic species or in agronomic applications for improving poor soils