Lixiviação de biomassa e seu efeito nos produtos de combustão

Abstract

A procura de novas soluções energéticas e as preocupações ambientais têm desencadeado um crescimento na procura e conversão de recursos energéticos renováveis. Entre estes recursos encontra-se a biomassa e a sua conversão termoquímica principalmente por tecnologia de combustão. A biomassa florestal apresenta grandes potencialidades a nível energético podendo contribuir para a mitigação dos efeitos indesejáveis, como os GEE, e por outro lado, aumentar a independência energética do nosso país. Em contrapartida, este biocombustível apresenta graves problemas relacionados com a corrosão do equipamento, formação de depósitos e escórias e também, emissão poluentes e gases ácidos. O presente trabalho de investigação tem como principal objectivo o estudo da lixiviação da biomassa florestal e a sua influência na composição do efluente gasoso e da cinza da grelha resultantes do processo de combustão. Para isso, começou-se por realizar experiências de lixiviação à biomassa com o objectivo de remover os elementos alcalinos presentes na biomassa e caracterizou-se a solução de lixiviação resultante desse processo através de análises ao CQO, Cloretos, Azoto de Kjeldahl, Fósforo total e metais alcalinos. A caracterização da biomassa foi executada através das análises ao teor de humidade, cinzas, matéria volátil, carbono fixo e elementos solúveis. Através das experiências de combustão realizadas num fogão doméstico efectuou-se a caracterização do efluente gasoso e da cinza da grelha. Os resultados obtidos para as experiências de lixiviação revelam que o 1º ciclo é fundamental, removendo grandes quantidades de elementos alcalinos. A solução de lixiviação chega a atingir valores de condutividade da ordem dos 600 [μS/cm]. A caracterização efectuada à biomassa evidencia uma diminuição do teor de cinzas (55 %) e de carbono fixo (6,8 %) e um aumento da matéria volátil (2,6 %) fruto do tratamento por lixiviação na fracção de verdes. O estudo feito à água de lixiviação, aos elementos solúveis e totais da biomassa revelam que o K, Cl e o Na são os elementos mais facilmente removidos pela lixiviação. As experiências de combustão revelam um elevado consumo de biomassa na fase de desvolatilização e combustão dos voláteis, sendo esse consumo inferior na fase de combustão do carbonizado. As análises ao efluente gasoso e cinza da grelha mostram uma melhoria geral das suas características, evidenciando uma melhoria das suas qualidades do biocombustível sólido.

The demand for new energy solutions and environmental concerns has triggered a boom in demand and conversion of renewable energy resources. Among those features is the biomass and thermochemical conversion mainly by combustion technology. Forest biomass has great potential on the energy level can contribute to the mitigation of undesirable effects, such as greenhouse gases, and on the other hand, increasing energy independence of our country. In contrast, this biofuel has serious problems with equipment corrosion, deposit formation and slag and also emission pollutants and acid gases. This research work has as main objective the study of leaching of forest biomass and its influence on the composition of the effluent gas and ash on the grid resulting from the combustion process. For that, we started by experimenting with biomass leaching in order to remove the alkaline elements present in biomass and characterized the leaching solution resulting from this process by testing the COD, Chlorides, Kjeldahl nitrogen, total phosphorus and alkali metals. Biomass characterization was performed by analyzing the moisture content, ash, volatile matter, fixed carbon and soluble elements. Through the combustion experiments conducted in a domestic stove made the characterization of the effluent gas and ash on the grid. The results obtained for the leaching experiments show that the first cycle is critical, removing large quantities of alkaline elements. The leaching solution is as high conductivity values of around 600 [S / cm]. The characterization performed for biomass has shown a decrease of ash content (55%) and fixed carbon (6.8%) and an increase in volatile matter (2.6%) the result of treatment by leaching fraction in green. The study of water leaching, the soluble elements and total biomass show that the K, Cl and Na are the most easily removed by leaching. The combustion experiments reveal a high consumption of biomass during the devolatilization and combustion of volatiles, and this consumption is lower in the combustion of carbonized. Analyzes the gaseous effluent and gray scale show a general improvement of their characteristics, showing an improvement of their qualities of solid biofuel.