Valorização energética e material de lamas ricas em carbono e componentes minerais

Abstract

As operações de limpeza de navios, tanques de petróleo ou a reciclagem de óleos minerais usados, produzem grandes quantidades de lamas ricas em hidrocarbonetos classificadas como resí-duos perigosos. Em Portugal estas lamas têm sido, até agora, co-incineradas ou depositadas em ater-ros no entanto, os impactes ambientais destas soluções motivam o interesse no desenvolvimento de processos de tratamento mais sustentáveis. O objetivo deste trabalho é desenvolver métodos de fracionamento de lamas de hidrocarbonetos para obtenção de produtos homogéneos e avaliar a viabilidade da valorização energética ou material desses produtos. O primeiro processo estudado foi a destilação simples, que permitiu fracionar seis lamas oleosas com diferentes características, em produtos gasosos (1,0 a 7,9% m/m), fases aquosas (4,2 a 79,6% m/m), emulsões (0 a 77,1% m/m) e fases orgânicas (0 a 24,4%), restando um resíduo sólido com 2,0 e 26,6% m/m da massa inicial, Os produtos gasosos, líquidos orgânicos e sólidos foram caracterizados quanto à sua composição aproximada, elementar e mineral e quanto ao seu poder calorífico. Determi-naram-se alguns parâmetros relevantes para a remediação da fase aquosa nomeadamente pH, con-dutividade, CQO e fenóis totais. Os perfis de compostos orgânicos presentes nas fases líquidas (aqu-osa e orgânica) foram determinados por cromatografia gasosa e espectrometria de massa. Os gases e fase orgânica apresentaram características adequadas à sua valorização energética enquanto a fase aquosa deverá ser alvo de um processo de remediação apropriado. A emulsão água:óleo foi fracionada por tratamento com cinza de biomassa tendo-se obtido um sobrenadante aquoso e um precipitado. O sobrenadante foi caracterizado quanto aos mesmos parâmetros que a fase aquosa da destilação e deve ser também sujeito a remediação. O resíduo sólido da destilação e o precipitado resultante do fracionamento da emulsão foram utilizados como aditivos em respetivamente argamassas e cerâmicas e os materiais obtidos foram submetidos a testes de resistência mecânica que demonstraram a viabili-dade desta forma de valorização destes resíduos sólidos. Numa segunda fase desenvolveu-se um novo processo designado como destilação simultânea e carbonização hidrotérmica (DS-CH) no qual lamas de hidrocarbonetos foram tratadas termicamente na presença de um líquido combustível e eventualmente na presença de biomassa lenhocelulósica. A mistura inicial de reagentes sofre a destilação dos componentes voláteis, incluindo a água e a conver-são hidrotérmica dos componentes não voláteis para originar hidrocarvões.Este processo foi testado com: a) 3 lamas oleosas e as suas misturas com biomassa (1:10), na presença de gasóleo; b) uma mistura de biomassa com lama oleosa na presença de: gasóleo, 2 desti-lados de bio-óleo da pirólise de óleos alimentares usados e uma mistura de bio-óleo de pinho + gasóleo (1:1); e c) biomassa simples na presença de gasóleo e na presença da mistura de gasóleo com bio-óleo de pinho. Nos diversos ensaios obtiveram-se produtos gasosos (1,0 a 11,6%), fases aquosas (7,3 a 40,7%) e fases líquidas orgânicas (16,0 e 55,9%) restando no vaso reacional um resíduo sólido car-bonoso (23,4 a 57,2%). Os produtos do processo de DS-CH foram caracterizados relativamente aos mesmos parâmetros indicados acima de forma a estabelecer os métodos adequados para a sua valo-rização ou remediação. O poder calorífico superior das fases orgânicas variou entre 37,5 e 45,4 MJ/kg e o dos produtos sólidos foi de 21,9 a 30,1 MJ/kg, evidenciando o seu potencial de valorização energética. Os gases produzidos no processo tiveram um poder calorífico inferior a 9 MJ/kg mas podem contribuir para as necessidades energéticas do processo. A eficiência energética do processo variou entre 76 e 97% pelo que se pode perspetivar a sua implementação numa escala industrial. O carvão produzido por DS-CH de misturas de biomassa com a lama LH7 na presença de gasó-leo foi incorporado em pellets de biomassa e a sua composição bem como o seu comportamento em combustão foram avaliados para determinar a influência deste aditivo no rendimento energético da combustão, nas emissões gasosas e na composição das cinzas.