Estudo da viabilidade de produção e atomização do óleo pirolítico de pneus no Brasil
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Data
2020-07-07
Autores
Rodriguez Gamboa, Alexander Alberto
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A aplicação da pirólise, como tecnologia de reciclagem, tem sido proposta como solução ambientalmente correta de pneus inservíveis, mas uma avaliação de viabilidade deve ser realizada em cada país. Neste trabalho foi realizado uma avaliação da viabilidade de produção de óleo pirolítico de pneus (OPP) no Brasil focada em três aspectos: matéria prima disponível, volume potencial de OPP e autossuficiência energética do processo. Adicionalmente, um estudo da qualidade do spray de OPP obtido por meio de um atomizador de duplo fluido tipo Y-jet foi realizado. A avaliação da viabilidade de produção foi realizada em base a dados publicados por revistas especializadas e reportes anuais das instituições ambientais do governo Brasileiro que regulam a gestão dos pneus inservíveis. Enquanto, o estudo da qualidade do spray de OPP foi baseado na medição das principais propriedades de atomização do OPP e na coleta de dados experimentais do diâmetro médio de Sauter e diâmetro médio de massa do spray de OPP. Os resultados da viabilidade de produção de OPP mostraram que é possível produzir em torno de 240 mil a 290 mil m³ por ano de OPP no Brasil. A avaliação energética do processo de pirólise de pneus mostrou que são necessários entre 1,47 a 2,16 kJ para pirolisar 1 g de pneu na faixa de temperatura de 698 a 848 K. Além disso, a avaliação de autossuficiência energética mostrou que é necessário queimar entre 30 a 50% do gás de pirólise produzido para satisfazer a demanda energética do processo de pirólise de pneus. Por outro lado, a caracterização do OPP mostrou que este possui propriedades físicas similares ao óleo diesel (OD), sendo possível conseguir uma mesma qualidade de atomização em termos de tamanho de gota. Contudo, sprays de misturas de OPP e OD evidenciaram que maiores conteúdos de OPP produzirão sprays menos uniformes.
The application of pyrolysis, as a recycling technology, has been proposed as an environmentally friendly solution for waste tires, but a feasibility evaluation must be carried out in each country. In this work was performed an evaluation of the feasibility of producing tire pyrolysis oil (TPO) in Brazil focused on three aspects: amount of feedstock (waste tires) available, potential volume of TPO and energy self-sufficiency of the process. In addition, a study of the quality of the TPO spray obtained by means a twin-fluid atomizer type Y-jet was performed. The evaluation of the feasibility production was carried out based on data published by specialized journals and annual reports of the environmental institutions of the Brazilian government that regulate the management of waste tires. Meanwhile, the study of the quality of the TPO spray was based on the measurement of the main atomization properties of the TPO and on the collection of experimental data of Sauter mean diameter and mass median diameter of the TPO spray. The results of the viability of TPO production showed that it is possible to produce around 240 to 290 thousand m³ per year of TPO in Brazil. The energy evaluation of the tire pyrolysis process showed that between 1,47 to 2,16 kJ are needed to pyrolyze 1 g of tire in the range temperature of 698 to 848 K. Furthermore, the energy self-sufficiency evaluation showed that it is necessary to burn between 30 and 50 wt.% of the produced pyrolysis gas to meet the energy demand of the tire pyrolysis process. On the other hand, the characterization of the TPO showed that it has physical properties similar to diesel oil (DO), being possible to achieve the same atomization quality in terms of drop size. However, sprays of TPO and DO blends have shown that higher TPO content will produce a less uniform spray.
La aplicación de pirólisis, como tecnología de reciclaje, ha sido propuesta como una solución ambientalmente correcta para los neumáticos de desecho, sin embargo, una evaluación de viabilidad debe ser llevada a cabo en cada país. En este trabajo fue realizado una evaluación de la factibilidad de producir combustible líquido derivado de neumáticos(OPP) en Brasil, centrado en tres aspectos: cantidad de materia prima disponible, volumen potencial de OPP y autosuficiencia energética del proceso. Además, un estudio de la calidad del spray de OPP obtenido, utilizando un atomizador tipo Y-jet fue realizado. La evaluación de la factibilidad de producción fue llevada a cabo en base a datos publicados por resvistas especializadas y reportes anuales de las instituciones ambientales del gobierno Brasileño, las cuales regulan la gestión de neumáticos de desecho. Mientras tanto, el estudio de la calidad del spray de OPP fue basado en mediciones de las principales propiedades de atomización del OPP y en la recopilación de datos experimentales del diametro medio de Sauter y diametro medio de masa del spray de OPP. Los resultados de viabilidad de producción de OPP mostraron que es posible producir cerca de 240 mil a 290 mil m³ por año de OPP en Brasil. La evaluación energética del proceso de pirólisis de neumáticos mostró que son necesários entre 1,47 a 2,16 kJ para pirolisar 1 g de neumático en el intervalo de temperatura de 698 a 848 K. Adicionalmente, la evaluación de autosuficiencia energética mostró que es necesario quemar entre 30 y 50% del gas de pirólisis producido para satisfazer la demanda energética del proceso de pirólisis de neumáticos. Por otro lado, la caracterización del OPP mostró que es este posee propiedades físicas similares al diesel (OD), siendo posible conseguir una misma calidad de atomización en relación del tamaño de gota. Sin embargo, sprays de mezclas de OPP y OD evidenciaron que mayores contenidos de OPP producirán sprays menos uniformes.
The application of pyrolysis, as a recycling technology, has been proposed as an environmentally friendly solution for waste tires, but a feasibility evaluation must be carried out in each country. In this work was performed an evaluation of the feasibility of producing tire pyrolysis oil (TPO) in Brazil focused on three aspects: amount of feedstock (waste tires) available, potential volume of TPO and energy self-sufficiency of the process. In addition, a study of the quality of the TPO spray obtained by means a twin-fluid atomizer type Y-jet was performed. The evaluation of the feasibility production was carried out based on data published by specialized journals and annual reports of the environmental institutions of the Brazilian government that regulate the management of waste tires. Meanwhile, the study of the quality of the TPO spray was based on the measurement of the main atomization properties of the TPO and on the collection of experimental data of Sauter mean diameter and mass median diameter of the TPO spray. The results of the viability of TPO production showed that it is possible to produce around 240 to 290 thousand m³ per year of TPO in Brazil. The energy evaluation of the tire pyrolysis process showed that between 1,47 to 2,16 kJ are needed to pyrolyze 1 g of tire in the range temperature of 698 to 848 K. Furthermore, the energy self-sufficiency evaluation showed that it is necessary to burn between 30 and 50 wt.% of the produced pyrolysis gas to meet the energy demand of the tire pyrolysis process. On the other hand, the characterization of the TPO showed that it has physical properties similar to diesel oil (DO), being possible to achieve the same atomization quality in terms of drop size. However, sprays of TPO and DO blends have shown that higher TPO content will produce a less uniform spray.
La aplicación de pirólisis, como tecnología de reciclaje, ha sido propuesta como una solución ambientalmente correcta para los neumáticos de desecho, sin embargo, una evaluación de viabilidad debe ser llevada a cabo en cada país. En este trabajo fue realizado una evaluación de la factibilidad de producir combustible líquido derivado de neumáticos(OPP) en Brasil, centrado en tres aspectos: cantidad de materia prima disponible, volumen potencial de OPP y autosuficiencia energética del proceso. Además, un estudio de la calidad del spray de OPP obtenido, utilizando un atomizador tipo Y-jet fue realizado. La evaluación de la factibilidad de producción fue llevada a cabo en base a datos publicados por resvistas especializadas y reportes anuales de las instituciones ambientales del gobierno Brasileño, las cuales regulan la gestión de neumáticos de desecho. Mientras tanto, el estudio de la calidad del spray de OPP fue basado en mediciones de las principales propiedades de atomización del OPP y en la recopilación de datos experimentales del diametro medio de Sauter y diametro medio de masa del spray de OPP. Los resultados de viabilidad de producción de OPP mostraron que es posible producir cerca de 240 mil a 290 mil m³ por año de OPP en Brasil. La evaluación energética del proceso de pirólisis de neumáticos mostró que son necesários entre 1,47 a 2,16 kJ para pirolisar 1 g de neumático en el intervalo de temperatura de 698 a 848 K. Adicionalmente, la evaluación de autosuficiencia energética mostró que es necesario quemar entre 30 y 50% del gas de pirólisis producido para satisfazer la demanda energética del proceso de pirólisis de neumáticos. Por otro lado, la caracterización del OPP mostró que es este posee propiedades físicas similares al diesel (OD), siendo posible conseguir una misma calidad de atomización en relación del tamaño de gota. Sin embargo, sprays de mezclas de OPP y OD evidenciaron que mayores contenidos de OPP producirán sprays menos uniformes.
Descrição
Palavras-chave
Brasil, Pirólise, Pneus, Óleo pirolítico de pneus, Autossuficiência energética, Atomização, Brazil, Pyrolysis, Tires, Tire pyrolysis oil, Energy self-sufficiency, Atomization, Pirólisis, Neumáticos, Combustible líquido derivado de neumáticos, Autosuficiencia energética, Atomización, Pneus - Reaproveitamento