Avaliação do potencial das cinzas de biomassa no sequestro de carbono

Abstract

A gestão das cinzas resultantes da conversão termoquímica da biomassa florestal é uma questão relevante a nível económico e ambiental. Atualmente, estas cinzas podem ter diferentes destinos: (i) aterro controlado, (ii) indústria cimenteira, (iii) incorporação em materiais de construção civil, (iv) aplicação no solo, com vista à reciclagem de nutrientes e (v) aplicação no tratamento de efluentes gasosos, com vista à redução de emissões de CO2. As duas últimas alternativas encontram-se em fase de investigação. No presente trabalho pretende-se avaliar o potencial das cinzas de biomassa florestal (volantes e de fundo) para o sequestro de carbono atmosférico. Para tal, foram realizados ensaios de carbonatação natural (no campo) à escala piloto e no laboratório, à escala laboratorial. No ensaio de campo foram construídas três pilhas (100x100x15cm) enquanto, que no ensaio de laboratório foram usadas três caixas de Petri (11x1,8cm), para cada uma das tipologias de cinzas (cinza volante e de fundo), e com diferentes humidades iniciais, nomeadamente: cinza volante: tal e qual, 20% e 40%; cinza de fundo: tal e qual, 7,5% e 15%. No ensaio ao ar livre encontrava-se na parte inferior em contacto o solo e à superfície em contacto com o ar atmosférico, estando sob a influência das condições de meteorológicas. Avaliou-se a carbonatação no perfil vertical de cada pilha, tendo sido realizadas amostragens em quatro camadas: [0-2,5cm], [2,5-5cm], [5-10cm] e [10-15cm]. As amostragens, em ambos os ensaios, foram realizadas ao final da 1ª, 4ª, 8ª e 14ª semana de experiência, sendo monitorizados os seguintes parâmetros: concentração de carbonatos, pH e humidade. Em termos de CO2 capturado, os ensaios com cinza volante obtiveram os melhores resultados na amostra de “20% de humidade”, pelo que foi sequestrado cerca de 9,8 g de CO2/kg de cinza volante, enquanto que o ensaio de cinza de fundo obteve os melhores resultados na amostra de “7,5% de humidade”, assim a captura foi de aproximadamente 11,7 g de CO2/kg nesta cinza. Tendo em conta que se estima uma produção anual de cinzas de biomassa em Portugal seja de 36 mil toneladas de cinzas volantes e 54 mil toneladas de cinzas de fundo, prevê-se um sequestro de CO2 de 421 toneladas de CV e 486 toneladas de CF no ensaio de laboratório, e cerca de 144 toneladas de CV e 529 toneladas de CF no ensaio de campo. Na totalidade, o ensaio de laboratório conseguiria capturar 907 toneladas de CO2, por seu lado, o ensaio de campo conseguiria sequestrar 673 toneladas de CO2.

The management of ash resulting from the thermochemical conversion of forest biomass is an important environmental and economic issue. Currently these ashes can have different management destinations: (i) landfilling, (ii) cement industry, (iii) incorporation in construction materials, (iv) soil application in order to nutrients recycle and (v) gaseous effluents treatment to reduce CO2 emissions. Currently, the last two alternatives are under investigation. The goal of this work is to evaluate the biomass ashes (fly and bottom ashes) potential for atmospheric carbon sequestration. Two different experiments were performed, a pilot experiment (in the field) and a laboratory experiment. In the field experiment were built three heaps of ashes (100x100x15cm), while in the laboratory experiment were used three Petri dishes (11x1,8 cm) for both types of ash (fly ash and bottom).Different levels of initial humidity were considered: Fly ash: original, 20% and 40%; Bottom ash: original, 7.5% and 15%. The pilot experiment was exposed to environmental and meteorological conditions, and was in contact with the soil. It was evaluated the carbonation degree in vertical profile of each heap of ashes and were collected samples in four layers: [0-2.5cm], [2,5-5cm], [5-10cm] and [10-15cm]. In both experiments, the samples were performed at the end of the 1st, 4th, 8th and 14th experience week and were monitored the following parameters: concentration of carbonates, pH and humidity. The best results were obtained for bottom ashes experiments in samples with "7.5% of humidity", where about 11.7 g CO2/kg bottom ash were sequestered. When considering the fly ash experiments, the best results were obtained in samples with "20% of humidity" where about 9.8 g CO2/kg fly ash were sequestered. Considering that annual national production of forest biomass ashes is 36 000 tons of fly ash and 54 000 tons of bottom ash, it is expected a CO2 sequestration, relatively to laboratory experiment, of 421 and 486 tons/year of fly and bottom ashes, respectively. Relatively to pilot experiment it is expected a CO2 sequestration of 144 and 529 tons of fly and bottom ashes, respectively. So, according to the total laboratory experiment a capture of 907 tons of CO2 is possible, while pilot experiment results indicate a capture 673 tons of CO2.