Produção de combustível a partir de resíduos de embalagens tetra pak em leito fluidizado: identificação de fatores que afetam a mistura de partículas de areia e compósito PEBD/AL

Autores

  • Arthur Cesar Selvatici Filho Universidade Federal do Espírito Santo, CEUNES - Centro Universitário Norte do Espírito Santo.
  • Diunay Zuliani Mantegazini Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho https://orcid.org/0000-0003-0606-5991
  • Marcelo Silveira Bacelos Universidade Federal do Espírito Santo, CEUNES - Centro Universitário Norte do Espírito Santo. https://orcid.org/0000-0002-0838-6839

DOI:

https://doi.org/10.47456/bjpe.v7i5.36926

Palavras-chave:

Alumínio, Fluidodinâmica, Mistura de partículas, Energia, Embalagens cartonadas

Resumo

Rotas integradas pirólise catalítica e refino possibilitam a conversão de poliolefinas proveniente de resíduos de embalagens cartonadas pós-consumo em combustíveis e produtos químicos de interesse comercial. Essa tecnologia contribui para a redução dos impactos ambientais decorrentes do descarte inadequado desses resíduos. Além disso, a recuperação do compósito PEBD/Al (polietileno de baixa densidade e alumínio) via pirólise permite a obtenção de produtos com altos valores agregados, tais como a parafina e alumínio com alto teor de pureza. A originalidade desta pesquisa deve-se ao desenvolvimento de uma coluna cilíndrica de leito fluidizado com um sistema de guilhotinas. A inserção de um sistema de guilhotinas a coluna cilíndrica permite avaliar a concentração axial de partículas de compósito PEBD/Al. Além disso, esta pesquisa visa investigar o efeito da velocidade de injeção do ar e da fração mássica de compósito PEBD/Al sobre o índice de mistura de partículas (Im), mediante a um planejamento experimental 3². Sob o ponto de vista da mistura de partículas no leito, a análise de resultados indica que a produção de combustível a partir de poliolefinas pode ser favorecida quando o reator é empregado com velocidade ar 25 % acima da mínima fluidização.

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Biografia do Autor

Arthur Cesar Selvatici Filho, Universidade Federal do Espírito Santo, CEUNES - Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

Graduação em andamento em Engenharia Química.Universidade Federal do Espírito Santo, UFES, Brasil. Possui ensino-medio-segundo-graupelo Centro Educacional Charles Darwin(2014). (Texto gerado automaticamente pela aplicação CVLattes)

Diunay Zuliani Mantegazini, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Doutorando em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual Paulista - UNESP. Mestre em Energia pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES. Especializado em Aperfeiçoamento em Formação Docente para Educação a Distância pelo Instituto Federal do Espírito Santo - IFES. Graduado em Engenharia Mecânica pela Faculdade Norte Capixaba de São Mateus - MULTIVIX. Experiência na área de engenharia mecânica, com ênfase em projetos de máquinas agrícolas. (Texto informado pelo autor)

Marcelo Silveira Bacelos, Universidade Federal do Espírito Santo, CEUNES - Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

Graduado em Engenharia Química pela Fundação Universidade Federal do Rio Grande - FURG- 1999. Mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos-UFSCar em 2002. Doutor em Engenharia Química pela UFSCar em 2006. Professor da Universidade Federal do Espírito Santo - UFES desde 2008; Coordenador do Programa de Pós-graduação em Energia (PPGEN) 2013-2015. Membro Titular da Câmara de Assessoramento da FAPES(2010-2014). Pós-doutorado no Illinois Institute of Technology, Chicago, USA -2016. Membro permanente do PPGEN, Mestrado em ENERGIA, Linha de pesquisa eficiência energética.Tem experiências em Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química. Atua principalmente na análise de escoamento multifásico aplicado a reatores de leito de jorro e fluidizado. (Texto informado pelo autor)

Referências

Al-Salem, S. M., Lettieri, P. & Baeyens, J. (2010). The valorization of plastic solid waste (PSW) by primary to quaternary routes: From re-use to energy and chemicals. Progress in Energy and Combustion Science, 36(1), 103–129. https://doi.org/10.1016/J.PECS.2009.09.001

Armenise, S., SyieLuing, W., Ramírez-Velásquez, J. M., Launay, F., Wuebben, D., Ngadi, N., Rams, J. & Muñoz, M. (2021). Plastic waste recycling via pyrolysis: A bibliometric survey and literature review. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 158, 105265. https://doi.org/10.1016/J.JAAP.2021.105265

Barbarias, I., Lopez, G., Artetxe, M., Arregi, A., Bilbao, J. & Olazar, M. (2018). Valorisation of different waste plastics by pyrolysis and in-line catalytic steam reforming for hydrogen production. Energy Conversion and Management, 156, 575–584.

Braido, R. S., Borges, L. E. P. & Pinto, J. C. (2018). Chemical recycling of crosslinked poly(methyl methacrylate) and characterization of polymers produced with the recycled monomer. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 132, 47–55. https://doi.org/10.1016/J.JAAP.2018.03.017

Bridgwater, A. V. (2012). Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and Bioenergy, 38, 68–94. https://doi.org/10.1016/J.BIOMBIOE.2011.01.048

Chenier, P. (2002). Survey of Industrial Chemistry. In Chemical Engineering and Processing: Process Intensification (3rd editio, Vol. 32, Issue 3). Kluwer Academic/Plenum Publishers. https://doi.org/10.1016/0255-2701(93)80016-a

Daleffe, R. V., Ferreira, M. C. & Freire, J. T. (2005). Drying of pastes in vibro-fluidized beds: Effects of the amplitude and frequency of vibration. Drying Technology, 23(9–11), 1765–1781. https://doi.org/10.1080/07373930500209681

Geyer, R., Jambeck, J. R. & Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3(7). https://doi.org/10.1126/SCIADV.1700782

Jung, S. H., Cho, M. H., Kang, B. S. & Kim, J. S. (2010). Pyrolysis of a fraction of waste polypropylene and polyethylene for the recovery of BTX aromatics using a fluidized bed reactor. Fuel Processing Technology, 91(3), 277–284. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.10.009

Kaminsky, W. (2021). Chemical recycling of plastics by fluidized bed pyrolysis. Fuel Communications, 8, 100023. https://doi.org/10.1016/J.JFUECO.2021.100023

Kang, B. S., Kim, S. G. & Kim, J. S. (2008). Thermal degradation of poly(methyl methacrylate) polymers: Kinetics and recovery of monomers using a fluidized bed reactor. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 81(1), 7–13. https://doi.org/10.1016/J.JAAP.2007.07.001

Kumar, S., Panda, A. K. & Singh, R. K. (2011). A review on tertiary recycling of high-density polyethylene to fuel. Resources, Conservation and Recycling, 55(11), 893–910. https://doi.org/10.1016/J.RESCONREC.2011.05.005

Lopez, G., Artetxe, M., Amutio, M., Alvarez, J., Bilbao, J. & Olazar, M. (2018). Recent advances in the gasification of waste plastics. A critical overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 576–596. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2017.09.032

Lopez, G., Artetxe, M., Amutio, M., Bilbao, J. & Olazar, M. (2017). Thermochemical routes for the valorization of waste polyolefinic plastics to produce fuels and chemicals. A review. In Renewable and Sustainable Energy Reviews (Vol. 73, pp. 346–368). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.142

Mantegazini, D. Z., Neves, F. L., Xavier, T. P. & Bacelos, M. S. (2021). Review on Advanced Technologies for Aluminum Recovery From Carton Packages Waste Using Pyrolysis. Brazilian Journal of Production Engineering - BJPE, 117–129. https://doi.org/10.47456/bjpe.v7i1.34583

Mantegazini, D. Z., Xavier, T. P. & Bacelos, M. S. (2021). Conical spouted beds for waste valorization: Assessment of particle segregation in beds composed of sand and Tetra Pak residues. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 47, 101334. https://doi.org/10.1016/J.SETA.2021.101334

Miandad, R., Barakat, M. A., Aburiazaiza, A. S., Rehan, M. & Nizami, A. S. (2016). Catalytic pyrolysis of plastic waste: A review. Process Safety and Environmental Protection, 102, 822–838. https://doi.org/10.1016/J.PSEP.2016.06.022

Nienow, A. W., Naimer, N. S. & Chiba, T. (1987). Studies of Segregation / Mixing in Fluidised Beds of Different Size Particles Studies of Segregation mixing in Fluidised Beds of Different Size Particles. The Society of Chemical Engineers, 457–460.

Olazar, M., José, M. J. S., Peñas, F. J., Aguayo, A. T. & Bilbao, J. (1993). Stability and Hydrodynamics of Conical Spouted Beds with Binary Mixtures. Industrial and Engineering Chemistry Research, 32(11), 2826–2834. https://doi.org/10.1021/ie00023a053

Orozco, S., Alvarez, J., Lopez, G., Artetxe, M., Bilbao, J. & Olazar, M. (2021). Pyrolysis of plastic wastes in a fountain confined conical spouted bed reactor: Determination of stable operating conditions. Energy Conversion and Management, 229.

Santos, A. C. O. (2020). Segregação de misturas binárias de areia e compósito PEBD/Al em leito fluidizado para pirólise rápida de resíduos cartonados. Tese (Mestrado em Energia),UFES, São Mateus-ES.

Solis, M. & Silveira, S. (2020). Technologies for chemical recycling of household plastics – A technical review and TRL assessment. Waste Management, 105, 128–138. https://doi.org/10.1016/J.WASMAN.2020.01.038

Zhao, D., Wang, X., Miller, J. B. & Huber, G. W. (2020). The Chemistry and Kinetics of Polyethylene Pyrolysis: A Process to Produce Fuels and Chemicals. ChemSusChem, 13(7), 1764–1774. https://doi.org/10.1002/CSSC.201903434

Zhou, N., Dai, L., Lyu, Y., Li, H., Deng, W., Guo, F., Chen, P., Lei, H. & Ruan, R. (2021). Catalytic pyrolysis of plastic wastes in a continuous microwave assisted pyrolysis system for fuel production. Chemical Engineering Journal, 418, 129412. https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2021.129412

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Publicado

23.11.2021

Como Citar

Selvatici Filho, A. C., Mantegazini, D. Z., & Bacelos, M. S. (2021). Produção de combustível a partir de resíduos de embalagens tetra pak em leito fluidizado: identificação de fatores que afetam a mistura de partículas de areia e compósito PEBD/AL. Brazilian Journal of Production Engineering, 7(5), 133–144. https://doi.org/10.47456/bjpe.v7i5.36926

Edição

v. 7 n. 5 (2021): Número Regular (Outubro - Dezembro)

Seção

ENERGIA

Licença

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