Tratamento de Resíduos Perigosos

TRATAMENTO DE RESÍDUOS PERIGOSOS

CÓDIGO ANEEL P&d - 6492 - 0121/2021

Título do Documento:

Relatório final do projeto P&D‐6492‐0121/2021

Cliente:

Gera Maranhão –

Geradora De Energia

Do Maranhão S/A

Projeto:

CÓDIGO ANEEL P&D‐6492‐0121/2021

Protótipo de um sistema de tratamento de resíduos perigosos, classes I e II, oriundos da operação de usinas termelétricas, voltado ao aproveitamento energético e redução do impacto ambiental.

Gerente do Projeto

Nome: Marcelo Ribeiro

Empresa: Gera Maranhão – Geradora de Energia Do Maranhão S/A

E‐mail: marcelo@geraenergia.com.br

Fone: (98) 9 8412‐8549

Coordenador do Projeto

Nome: Anderson Cardoso Sakuma

Empresa: Apolo Lab Renovável LTDA

E‐mail: asakuma@apololab.com.br

Fone: (41) 9 9193‐2677

Objetivo

Este relatório final tem por objetivo apresentar os métodos aplicados e resultados obtidos do projeto P&D‐6492‐0121/2021 durante todo o seu desenvolvimento, desde o seu início em 01 de setembro de 2021 até o seu término em 31 de maio de 2023.

Identificação das entidades e equipes executoras

Tabela 1.1: Dados básicos do projeto.

Título do Projeto

Protótipo de um sistema de tratamento de resíduos perigosos, classes I e II, oriundos da operação de usinas termelétricas, voltado ao aproveitamento energético e redução de impacto ambiental.

Duração do Projeto

21 meses Segmento Geração

Fase da Inovação

PA ‐ Pesquisa Aplicada

Tipo de Produto

SM – Sistema Tema MA – Meio Ambiente

Subtemas

FA04 ‐ Tecnologias para aproveitamento de novos combustíveis em plantas geradoras.

GT02 ‐ Novas técnicas para eficientização e diminuição da emissão de poluentes de usinas termelétricas a combustível derivado de petróleo.

EE01 ‐ Novas tecnologias para melhoria da eficiência energética.

Descrição do Produto

Conceito, especificação técnica, modelagem e prototipagem em escala de bancada de um sistema de tratamento de resíduos perigosos classes I e II, baseado num reator de pirólise lenta com o monitoramento de parâmetros do processo, um condensador de vapores e um purificador de gases residuais utilizando microalgas.

Código do Projeto

P&D‐6492‐0121/2021

Data de início do Projeto

01/09/2021

Data de término (previsto)

31/05/2023

Valor total do projeto

1.501.731,53

Entidade Proponente

GERA MARANHÃO – GERADORA DE ENERGIA DO MARANHÃO S/A

Entidade Executora

APOLO LAB ENERGIA RENOVÁVEL LTDA

Coordenador

ANDERSON CARDOSO SAKUMA

Gerente

MARCELO RIBEIRO

Objetivos do projeto

Os objetivos do projeto consistem no desenvolvimento de conceito, dimensionamento, modelagem computacional de um sistema de tratamento em escala piloto para resíduos perigosos classes I e II oriundos da usina Gera Maranhão, localizada na cidade de Miranda do Norte (MA), visando desenvolver uma solução sustentável para destinação do resíduo e reduzir sua pegada de carbono. Além dos protótipos em escala de bancada para a realização de ensaios laboratoriais para validação de engenharia, será desenvolvida a modelagem do sistema em 3D para que o usuário visualize o produto final em um ambiente operacional.

Palavras chave

Tratamento de resíduos, bioenergia, resíduos perigosos, pirólise lenta, microalgas.

Estudo de anterioridade

Estima‐se que no Brasil existam mais de 3 mil termelétricas em operação, sendo responsáveis por quase 17% da energia elétrica produzida no país. A operação destas unidades geram resíduos no processo, e dentre eles, resíduos considerados perigosos devido a sua inflamabilidade e potencial de contaminação do meio ambiente. Estas termelétricas devem realizar uma destinação adequada a estes resíduos, muitas vezes contratando o serviço de empresas terceirizadas. O processo de pirólise lenta se destaca como uma potencial solução em comparação com as outras tecnologias devido a possibilidade de produção de combustíveis a partir dos resíduos tratados, o que gera um melhor aproveitamento material ao invés apenas da degradação do mesmo. O desenvolvimento de um sistema conforme o previsto pode se tornar uma solução viável para a geração energética complementar sustentável, já que estes resíduos seriam utilizados para fins energéticos, transformando um passivo ambiental em matéria prima.

Para caracterizar o grau de avanço deste projeto P&D em relação ao estado da arte do assunto foram realizadas pesquisas no banco de projetos P&D da ANEEL, no banco de patentes do INPI e em ferramentas de busca como o Google Academics. Com base nessas pesquisas, verificou‐se que os resultados encontrados não eram correlatos ao projeto atual, por mais que alguns apresentassem o mesmo princípio estudado. A Tabela 1.2 abaixo expõe os códigos de pesquisas e patentes mais relevantes encontradas em base do INPI, ANEEL e Google Academics:

Tabela 1.2: Códigos de pesquisas e patentes.

Referência Título do projeto

ANEEL PD‐02890‐0001

Aplicação de bio‐óleo e carvão vegetal de pirólise rápida da biomassa residual como alternativa renovável na geração termelétrica;

ANEEL PD‐00667‐0002 Desenvolvimento de sistema queimador de gás pobre com aplicação em caldeira de centrais termelétricas;

ANEEL PD‐06492‐0116

Desenvolvimento de metodologia de identificação de compostos associados a defeitos ou falhas do tipo pirólise em materiais celulósicos empregados em transformadores.

https://doi.org/10.3390/e

n15093072

Application of Slow Pyrolysis to Convert Waste Plastics from a Compost‐Reject Stream into Py‐Char

Encontrou‐se estudos e artigos sobre o uso de pirólise na degradação de biomassa e polímeros, porém não foi reconhecido o trabalho com o processo integrado voltado a resíduos contaminados, quesito de inovação deste projeto de pesquisa.

Contribuição ao estado da arte

Este projeto originou, entre seus entregáveis, um pedido de depósito de patente de modulo de utilidade (MU), atualmente em etapa de exame preliminar cujo processo é registrado pelo código BR 20 2022 018149 2, e uma

publicação deste documento descritivo abordando os resultados obtidos, registrado com o Padrão Internacional de Numeração de Livro (ISBN).

Deste modo, com os pedidos de patente e com a publicação registrada, o projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) em questão proporcionou uma contribuição ao estado da arte existente na temática de tecnologias para aproveitamento de novos combustíveis e novas técnicas para eficientização e diminuição da emissão de poluentes de usinas termelétricas a combustível derivado de petróleo. Dentre as melhorias e inovações dos novos produtos patenteados, pode‐se citar:

● Desenvolvimento de um reator de pirólise lenta para resíduos, com modificações e melhorias no sistema de agitação e aquecimento;

● Desenvolvimento de um purificador de gás, através de microalgas, para remoção de poluentes, evitando assim a contaminação externa de modo econômico baseado em processo biológico.

Atualmente, na literatura, a grande maioria das soluções e estudos encontrados são voltadas para resíduos e materiais distintos, trabalhando‐se com biomassa ou polímeros de maneira segregada e com o uso de pirólise rápida. Neste projeto, visou‐se o trabalho com resíduos contaminados, somando características de componentes distintos em uma mesma batelada, aplicando‐se a pirólise lenta, o que diferencia este trabalho e traz novidade em relação aos registros encontrados na literatura. Os detalhes das melhorias e inovações desenvolvidas encontram‐se no Capítulo 2 deste documento.

Originalidade do produto ou técnica

O produto idealizado é o conceito, dimensionamento, modelagem computacional de um sistema de tratamento em escala piloto para resíduos

perigosos classes I e II produzidos por usinas termelétricas. Além dos protótipos em escala de bancada para a realização de ensaios laboratoriais para validação dos resultados, será desenvolvida a modelagem tridimensional do sistema para que o usuário visualize o produto final num ambiente operacional.

O produto compreende 3 subprodutos como frentes específicas de desenvolvimento, sendo essas:

● Reator de pirólise lenta ‐ será desenvolvido um novo processo otimizado energeticamente que busque uma melhor distribuição térmica e maior conversão material em produtos, visando aumento de eficiência no tratamento dos resíduos. e a viabilidade econômica de plantas menores, enquadrando‐se a realidade de municípios brasileiros que dispões de poucos recursos;

● Condensador de vapores de pirólise ‐ equipamento de resfriamento e condensação da fração líquida do processo de pirólise. Será desenvolvido um processo aprimorado no aspecto termodinâmico para ser mais eficiente energeticamente, promovendo um maior contato dos vapores de pirólise com as superfícies de troca térmica;

● Sistema de purificação de gases utilizando‐se microalgas como agente absorvente.

Cada equipamento resultará na entrega de modelagem computacional, projeto construtivo, avaliação da viabilidade técnica e econômica e protótipo em escala de bancada. E ainda, está previsto o depósito de pedido de patente para cada um dos equipamentos projetados nessas frentes de desenvolvimento.

Realizou‐se pesquisas e levantamentos nas bases de dados do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) e da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) em busca de projetos similares a esta proposta.