Estabilização de resíduos provenientes da indústria de produção de pasta para papel

Abstract

O setor da indústria de produção de pasta para papel está associado à produção de elevadas quantidades de resíduos sólidos. Anualmente, na União Europeia são produzidas 11 milhões de toneladas de resíduos por este setor. Deste modo, torna-se necessário efetuar uma correta gestão e valorização dos resíduos, reduzindo a quantidade encaminhada para aterro. As cinzas volantes provenientes da queima de biomassa e lamas secundárias resultantes do tratamento de águas residuais industriais são geralmente ricas em nutrientes fundamentais aos solos, podendo a sua aplicação no solo ser uma possibilidade para a gestão dos mesmos. Este trabalho tem como objetivo principal efetuar a valorização conjunta de cinzas volantes e lamas secundárias através de ensaios de compostagem, com posterior produção de grânulos, de forma a obter um material estabilizado com vista a sua posterior deposição em solos florestais sob a forma de corretivo. O desenvolvimento do trabalho dividiu-se em duas fases: uma fase sobre o estudo de grânulos expostos às condições atmosféricas e uma fase experimental sobre compostagem e granulação. A primeira fase consistiu no estudo do comportamento de grânulos constituídos por diferentes quantidades de cinzas volantes e lamas secundárias quando expostos às condições atmosféricas. Para isso, a água da chuva incidente sobre os grânulos foi armazenada com o objetivo de proceder à análise de pH, condutividade e elementos químicos dissolvidos. Na segunda fase do trabalho realizou-se oito ensaios de compostagem, que se diferenciaram na forma e quantidade de cinzas volantes e lamas secundárias utilizada, pH, temperatura e caudal de alimentação. Após ocorrer a estabilização biológica dos materiais procedeu-se à sua granulação. Como resultado da exposição de grânulos às condições atmosféricas verificou-se que quanto mais cinza estes possuem, mais facilmente se desintegram. Embora ocorram diferença nas frações mobilizadas, verifica-se que, independentemente, da constituição dos grânulos, a fração de elementos solubilizados na água percolante é semelhante, sendo os elementos com maior concentração o Cl- e o K. A carbonatação total das misturas atingiu valores de 0,2 a 0,3 (g CO32-/g seca). O maior incremento total de carbonatos verifica-se nas seguintes condições: i) mistura (lama:cinza = 91:9, base seca) compostada em condições termófilas, seguida de granulação com adição de cinza fresca (50:50, base seca); ii) mistura (lama:cinza = 50:50, base seca) compostada em condições mesófilas, seguida de granulação. Conclui-se que a pré-estabilização por compostagem favorece o potencial fertilizante dos grânulos no que respeita a K, Na e P. Globalmente, pode considerar-se que a pré-estabilização por compostagem revelou-se benéfica na valorização material, através da produção de grânulos a partir da lama secundária da indústria de pasta para papel com cinza de biomassa, relativamente à captura de CO2 e à disponibilização dos nutrientes K, Na e P.

The paper pulp manufacturing sector is associated with the production of high amounts of solid waste. Annually, 11 million tons of waste are produced by this sector in the European Union. Therefore, it is imperative to do a proper management and valorisation of this waste thus reducing the amount being sent to landfill. The ashes derived from the burning of biomass and the industrial wastewater treatment sludge are generally rich in nutrients essential to the soil. Ergo, its application in the soil could be an interesting management possibility. This work is fundamentally aimed at the mutual valorisation of biomass fly ash and biological sludge through composting trials followed by granule production, in order to obtain a stabilised material for subsequent use in forest soil as an amendment. In order to achieve this goal, the work was unfolded on two main stages: a stage on the study of the exposure of granules to natural atmospheric conditions and an experimental stage relying on composting and granulation trials. The first consisted on the analysis of the behaviour of granules with different proportions of ash and sludge when exposed to natural atmospheric conditions. In order to do so, the rainwater that fell through the granules was collected and analysed for pH value, conductivity and dissolved chemical elements. In a second stage of the work, eight composting trials were held which differed in the form (either in granules or in its natural state) and amount of ash and sludge used, pH value of the mixture, temperature and feed flow rate. After its biological stabilisation, the compost was shaped into granules. As a result the exposure to atmospheric conditions of the granules it was found that the more fly ash possess more easily disintegrate. Although there are differences in mobilized fractions, it seems without relation with the constitution of the granules. The fraction of the solubilised elements percolating water is similar, being the elements with the highest concentration Cl- and K. The total carbonation of the mixtures reached values from 0,2 to 0,3 (CO32- g / dry weight). The highest total increase of carbonates occurs under the following conditions: i) mixture (sludge:fly ash = 91: 9, dry weight) composted in thermophilic conditions, followed by granulation with addition of fly ash, as received (50:50, dry weight); ii) mixture (sludge:fly ash = 50:50, dry weight) composted in mesophilic conditions, followed by granulation. The pre-composting stabilization increased the fertilizing potential of granules with respect to K, Na and P. Overall, it can be considered that the stabilization by composting proved beneficial in the material recovery process, by producing granules from the biological sludge of the paper and pulp mill industry with biomass ashes, in relation to CO2 capture and availability of nutrients K, Na and P.