Potencial de produção de combustíveis através da pirólise rápida de resíduos cabos elétricos de alta tensão
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47549 |
Resumo: | Um desafio enfrentado na sociedade atual é o reaproveitamento de fios e cabos elétricos, em que a maior parte dos esforços estão destinados na recuperação do metal, enquanto a fração polimérica é incinerada. Esta prática, no entanto, causa problemas ao meio ambiente, como a liberação de gases e particulados tóxicos, sendo, portanto, necessária a busca por maneiras alternativas de reciclagem. O polietileno reticulado (XLPE) é um polímero utilizado em cabos de alta tensão e reciclá-lo exige maiores esforços uma vez que sua natureza termofixa dificulta a utilização de processos tradicionais. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência da pirólise rápida e catalítica como alternativa para conversão de XLPE em materiais combustíveis com maior valor econômico. Para isso, foi realizada a caracterização do XLPE, para determinação do seu potencial energético, através de Análise termogravimétrica (TG), Teor de Voláteis, Teor de Cinzas e Poder Calorífico. Neste estudo o caulim foi utilizado como catalisador e caracterizado através de Difração de Raio X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Análise Termogravimétrica (TG), para estudar sua aplicação como catalisador de baixo custo no processo de pirólise. As análises de pirólise do XLPE foram desenvolvidas em um micro pirolisador HPR 5200 da CDS analytical acoplado a um cromatógrafo a gás com detecção por espectrometria de massa (CG-MS). As caracterizações do XLPE aferiram que este é um polímero com baixo teor de cinzas (1,0%) e teor de voláteis de 98,7%, sendo, portanto, um bom material para gerar produtos líquidos através da pirólise. Este processo é importante para aumentar o poder calorífico do material, o qual foi quantificado em 44,58 MJ/kg, convertendo-o em moléculas contidas nos combustíveis de uso comercial. O uso do caulim como catalisador acarretou diminuição da concentração relativa de hidrocarbonetos na faixa do diesel (C8-C24) de cerca de 87% para 28%, e óleos lubrificantes (C14-C50) de cerca de 70% para 13%, em detrimento de um aumento de hidrocarbonetos mais leves na faixa da gasolina (C8-C12) de cerca de 28% para 87%. Por fim, este processo mostrou um bom potencial para transformar o material estudado em combustíveis de interesse comercial, podendo ser considerada como uma alternativa sustentável para o manejo e reaproveitamento deste resíduo plástico. |
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Lopes, Vitor Fernandes Diashttp://lattes.cnpq.br/3799502078326207https://orcid.org/0000-0002-6232-0945http://lattes.cnpq.br/4603529162393328Melo, Marcus Antônio de FreitasSouza, Domingos Fabiano de Santanahttps://orcid.org/0000-0002-1594-6814http://lattes.cnpq.br/7400460833577257Aquino, Flávia de MedeirosMedeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújohttp://lattes.cnpq.br/7274621195761563Braga, Renata Martins2022-06-06T19:57:37Z2022-06-06T19:57:37Z2022-03-02LOPES, Vitor Fernandes Dias. Potencial de produção de combustíveis através da pirólise rápida de resíduos cabos elétricos de alta tensão. 2022. 88f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47549Um desafio enfrentado na sociedade atual é o reaproveitamento de fios e cabos elétricos, em que a maior parte dos esforços estão destinados na recuperação do metal, enquanto a fração polimérica é incinerada. Esta prática, no entanto, causa problemas ao meio ambiente, como a liberação de gases e particulados tóxicos, sendo, portanto, necessária a busca por maneiras alternativas de reciclagem. O polietileno reticulado (XLPE) é um polímero utilizado em cabos de alta tensão e reciclá-lo exige maiores esforços uma vez que sua natureza termofixa dificulta a utilização de processos tradicionais. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência da pirólise rápida e catalítica como alternativa para conversão de XLPE em materiais combustíveis com maior valor econômico. Para isso, foi realizada a caracterização do XLPE, para determinação do seu potencial energético, através de Análise termogravimétrica (TG), Teor de Voláteis, Teor de Cinzas e Poder Calorífico. Neste estudo o caulim foi utilizado como catalisador e caracterizado através de Difração de Raio X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Análise Termogravimétrica (TG), para estudar sua aplicação como catalisador de baixo custo no processo de pirólise. As análises de pirólise do XLPE foram desenvolvidas em um micro pirolisador HPR 5200 da CDS analytical acoplado a um cromatógrafo a gás com detecção por espectrometria de massa (CG-MS). As caracterizações do XLPE aferiram que este é um polímero com baixo teor de cinzas (1,0%) e teor de voláteis de 98,7%, sendo, portanto, um bom material para gerar produtos líquidos através da pirólise. Este processo é importante para aumentar o poder calorífico do material, o qual foi quantificado em 44,58 MJ/kg, convertendo-o em moléculas contidas nos combustíveis de uso comercial. O uso do caulim como catalisador acarretou diminuição da concentração relativa de hidrocarbonetos na faixa do diesel (C8-C24) de cerca de 87% para 28%, e óleos lubrificantes (C14-C50) de cerca de 70% para 13%, em detrimento de um aumento de hidrocarbonetos mais leves na faixa da gasolina (C8-C12) de cerca de 28% para 87%. Por fim, este processo mostrou um bom potencial para transformar o material estudado em combustíveis de interesse comercial, podendo ser considerada como uma alternativa sustentável para o manejo e reaproveitamento deste resíduo plástico.A challenge upon nowaday’s society is the reuse of electric wire and cable, which most of the efforts are directed in the recovery of the metal, while the polymeric fraction is incinerated. This method is, however, causing environmental issues, therefore, being necessary research for alternative ways of recycling. Cross-linked polyethylene (XLPE) is used as an insulator in high voltage electrical cables and wires and recycling it requires bigger efforts, once its thermoset nature precludes the utilization of traditional process. The present work aims to evaluate the efficiency of fast and catalytic pyrolysis as an alternative for XLPE conversion into fuel material with high energy density and economic value. Thereunto, it will be done characterization of XLPE, in order to determine its energetical potential by thermogravimetric analysis (TG), volatile content, ashes content and calorific value. Kaolin was used as catalyst and characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis, with the goal to study its application as a low-cost catalyst in the pyrolysis process. XLPE pyrolysis analysis were developed in a HP-R 5200 CDS Analytical micropyrolyzer linked to a gas chromatographer with mass spectrometer detector (GC-MS). XLPE characterizations assessed that this is a low ash (1,0%) and volatile (98,70%) content polymer, being, therefore, a good material capable of generating liquid products by pyrolysis. This process is important to raise energy density of this material, which was quantified in 44,58 MJ/kg, by converting its molecules into the ones contained in the most popular fuels for commercial use. The use of kaolin as a catalyst led to a decrease in the relative concentration of hydrocarbons in the range of diesel (C8-C24) from about 87% to 28%, and lubricating oils (C14-C50) from about 70% to 13%, in detriment of an increase in lighter hydrocarbons in the gasoline range (C8-C12) from around 28% to 87%. . Lastly, this process showed a great potential to transform the studied material into commercial use fuel and can be considered as a sustainable alternative for the management and reuse of this plastic waste.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFRNBrasilPirólisePolietileno reticuladoResíduos plásticosCaulimCombustíveisPotencial de produção de combustíveis através da pirólise rápida de resíduos cabos elétricos de alta tensãoPotential of fuel production by fast pyrolysis of high-voltage electric cables wastesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALPotencialproducaocombustiveis_Lopes_2022.pdfapplication/pdf2441637https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/47549/1/Potencialproducaocombustiveis_Lopes_2022.pdf524ac109393386ca732a64e4d4261b54MD51123456789/475492022-06-06 16:58:25.518oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/47549Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-06-06T19:58:25Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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