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Título: Biossecagem: uma alternativa para os resíduos sólidos urbanos
Título(s) alternativo(s): Biodrying: an alternative to municipal solid waste
Autor(es): Feltrim, Fernanda
Orientador(es): Izzo, Ronaldo Luis dos Santos
Palavras-chave: Resíduos como combustível
Biocombustíveis
Reatores químicos
Gestão integrada de resíduos sólidos
Reaproveitamento (Tecnologia química)
Waste products as fuel
Biomass energy
Chemical reactors
Integrated solid waste management
Recycle operations (Chemical technology)
Data do documento: 13-Mar-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: FELTRIM, Fernanda. Biossecagem: uma alternativa para os resíduos sólidos urbanos. 2020. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.
Resumo: A geração de resíduos sólidos urbanos (RSU) está em constante crescimento, consequência de uma série de fatores, como o crescimento populacional e os hábitos de consumo da sociedade. Em consequência da elevada geração e legislações mais restritivas, o gerenciamento dos resíduos se tornou um grande desafio para os gestores. Atualmente, no Brasil, são poucas as técnicas difundidas para o reaproveitamento de RSU, podendo ser citadas a compostagem e a reciclagem. Recentemente, outras técnicas estão sendo desenvolvidas, principalmente, aquelas que visam o aproveitamento energético dos resíduos. Dentre as técnicas, encontra-se a biossecagem, que tem por objetivo a secagem dos resíduos através da degradação aeróbia da matéria orgânica facilmente degradável juntamente com a aeração excessiva e controlada. Levando em consideração o exposto, foi projetado, construído e testado um reator rotativo para a realização de ensaios de biossecagem com resíduo sólido urbano sintético. O planejamento experimental foi realizado através do delineamento fatorial, sendo os fatores empregados: teor de matéria orgânica, taxa de aeração e intervalo entre as rotações, com dois níveis. Análises de umidade, sólidos voláteis e fixos, poder calorífico e granulometria foram realizadas para os resíduos de entrada e de saída do processo de biossecagem. Durante a primeira campanha de ensaios foi notado que quando houve perda de umidade, essa não ultrapassou 3%, provavelmente devido ao curto tempo em que a temperatura se manteve elevada e, também, pela falta de formação do fluxo de ar dentro do reator. Houve redução no teor de sólidos voláteis nos ensaios realizados com resíduos que utilizaram 60% de matéria orgânica, enquanto para os ensaios que utilizaram 40% de matéria orgânica não foi observada essa tendência. Temperaturas mesofílicas foram observadas, decaindo em função da rotação dos reatores. Os ensaios realizados com maior quantidade de recicláveis resultaram em valores de poder calorífico útil superiores àqueles realizados com menor quantidade de recicláveis. Após modificações nos reatores, incremento da gravimetria e aumento da granulometria dos RSUS não foram observadas temperaturas mesofílicas dentro do reator, mas sim comportamento semelhante ao da temperatura externa. No entanto, o teor de umidade chegou a 2,6%, provavelmente pela ação convectiva da aeração. Como consequência da redução da umidade em todas as bateladas de biossecagem da segunda campanha de ensaios houve incremento do poder calorífico dos RSUS, chegando a 101%. A batelada executada com 60% de matéria orgânica na segunda campanha, taxa de aeração de 1 L kg-1 min-1 e intervalo entre as rotações de 3 horas resultaram em uma maior diferença entre os valores de entrada e saída, ou seja, retirou mais umidade e teve o maior incremento de poder calorífico. Os reatores rotativos podem ser utilizados para a biossecagem, sendo que esta técnica se mostra promissora diante do cenário mundial e nacional no âmbito dos resíduos sólidos urbanos.
Abstract: The generation of municipal solid waste (MSW) is constantly growing, a consequence of a series of factors, such as population growth and society’s consumption habits. As a result of high generation and more restrictive legislation, waste management has become a major challenge for managers. Currently, in Brazil, there are few widespread techniques for the reuse of MSW, including composting and recycling. Recently, other techniques are being developed, mainly those aimed at the energy use of waste. Among the techniques, there is biodrying, which aims to dry the residues through aerobic degradation of easily degradable organic matter together with excessive and controlled aeration. Taking into account the above, a rotary drum was designed, built and tested to perform biodrying tests with synthetic municipal solid waste. The experimental planning was carried out through a factorial design, with the following factors being used: organic matter content, aeration rate and interval between rotations, with two levels. Analyzes of moisture content, volatile and fixed solids, calorific value and granulometry were performed for the input and output waste of the biodrying process. During the first test campaign it was noted that when there was moisture loss, it didn’t exceed 3%, probably due to the short time in which the temperature remained high and, also, due to the lack of formation of air flow inside the reactor. There was a reduction in the content of volatile solids in the tests carried out with residues that used 60% of organic matter, while for the tests that used 40% of organic matter this trend wasn’t observed. Mesophilic temperatures were observed, decreasing according to the rotation of the reactors. The tests carried out with a higher amount of recyclables resulted in values of net calorific value higher than those carried out with a lower amount of recyclables. After changes in the reactors, an increase in gravimetry and an increase in the particle size, no mesophilic temperatures were observed inside the reactor, but a behavior similar to that of the external temperature. However, the moisture content reached 2.6%, probably due to the convective action of aeration. As a consequence of the reduction in moisture contente in all batches of biodrying in the second test campaign, there was an increase in the calorific value, reaching 101%. The batch carried out with 60% of organic matter in the second campaign, aeration rate of 1 L kg-1 min-1 and interval between rotations of 3 hours resulted in a greater difference between the values of entry and exit, that is, it removed more moisture and had the greatest increase in calorific value. Rotary drum can be used for biodrying, and this technique is promising in view of the world and national scenario in the scope of municipal solid waste.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5095
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