Cercetări privind piroliza deșeurilor urbane

Deseurile urbane reprezinta totalitatea reziduurilor colectate din aglomerari urbane si cuprind deseuri menajere, deseuri stradale si deseuri din locuri publice si de la ingrijirea spatiilor verzi, deseuri industriale si medicale nepericuloase, namoluri de la epurarea apelor uzate orasenesti, deseuri din constructii si demolari, alte tipuri de deseuri inerte si/sau nepericuloase.

Principalele componente ale deşeurilor municipale sunt: produse de lemn, resturi metalice, hârtie, cartoane, materiale plastice, cauciuc, textile, piele, produse electrocasnice, resturi alimentare, veselã spartã, sticlã şi geamuri sparte, moloz de la reparaţii interioare, frunziş, substanţe amorfe (cenuşã) etc.

Principalele substanţe care intrã în compoziţia deşeurilor solide municipale sunt: substanţe celulozice, substanţe albuminoide şi proteice, substanţe grase, substanţe minerale, materiale plastice ş.a.

Piroliza în valorificarea deşeurilor

Unul dintre procedeele termice uzuale de tratare a deseurilor municipale este piroliza. Aceasta reprezinta descompunerea termica a deşeului organic, intr-o atmosfera inerta, pentru a obtine un produs gazos continand CO2, CO, H2, CH4, C2H6, C2H4, benzen, etc., un produs lichid alcatuit din gudron, hidrocarburi cu masa moleculara mare, apa, precum si un produs solid format din carbune.

Trebuie precizat că :

-gazul de piroliză (sau gazele) este combustibil având în general o putere calorifică inferioară cuprinsă între (7000 - 20 000 kJ/Nm3), sărac în oxizi de azot;

-fracţia uleioasă este combustibilă (20 000 - 32 000 kJ/kg); ea poate fi încărcată cu produse ce au în componenţa lor sulf şi clor, fapt ce necesită o epurare înaintea combustiei;

-cocsul poate fi ars, devenind o sursă de energie (15 000 - 22 000 kJ/kg) dar în acelaşi timp partea minerală a sa se regăseşte sub formă de zgură ce va fi eliminată şi stocată într-un depozit controlat.

Valoarea energetică a produselor obţinute şi gradul de extracţie depind atât de condiţiile de presiune şi temperatură create în reactor cât şi de compoziţia materiei prime utilizate (deşeurile).

Următoarele deşeuri fac obiectul procedeelor de piroliză: deşeuri plastice, cauciucuri, uleiuri uzate, deşeuri organice din industria chimică, deşeuri menajere (fracţii organice), etc.

Din punct de vedere energetic, reacţiile de piroliză sunt în ansamblu endoterme şi au ca efect:

- eliminarea şi transformarea (neutralizarea) deşeurilor menajere şi a altor deşeuri, ţinând seama de condiţiile mediului înconjurător

- reducerea în volum şi în greutate a deşeurilor ce se tratează

- producţia de combustibili gazoşi şi lichizi

- compoziţia şi calitatea produşilor rezultaţi în urma acestui procedeu de tratare termică depind de calitatea deşeurilor prelucrate, dar şi de condiţiile de funcţionare şi de exploatare a instalaţiei de piroliză

- cu instalaţii adecvate, unele produse pot fi separate şi valorificate integral drept combustibil sau materie primă pentru industria chimică

Folosind procesul de piroliza volumul deşeurilor se reduce considerabil şi se transformă într-o formă ce face posibilă depozitarea fără impact semnificativ asupra împrejurimilor.

Dintre principalele procedee de piroliză sunt de reţinut:

a) piroliză de temperatură joasă (400-600°C) şi de temperatură medie (600-1000° C);

b) piroliză de temperatură foarte înaltă (peste 2000°C);

c) piroliză în baie de săruri sau metale topite;

d) piroliză sub vid;

Procesul tehnologic al pirolizei se efectuează astfel încât deşeurile să fie descompuse în reactor într-un timp relativ mare (câteva ore),la o temperatură de 500 – 1000° C.

Acest procedeu se deosebeşte net de incinerare, prin:

– prezenţa în zgură a metalelor sub formă neoxidată

– producerea unor cantităţi mai mari de deşeuri solide.

Caracteristicile procesului de piroliză

– reducerea volumului deşeurilor la 40% faţă de 10 – 30% în cazul incinerării

– proporţia gazelor de piroliză este de 10 – 20% din cantitatea gazelor care rezultă la incinerarea deşeurilor, ceea ce este foarte important pentru epurarea gazelor

– produsele obţinute pot fi stocate, deşi combustibilii gazoşi au anumite limite de înmagazinare

În SUA şi Japonia s-au construit instalaţii de piroliză în care se încălzesc deşeurile la cca 700° C într-un recipient ermetic pentru a obţine:

– gaz comparabil cu gazul de iluminat

– o parte condensabilă în hidrocarburi

– cărbune solid, din care pot fi extrase uleiuri

– metale şi sticlă, fără alte alterări însemnate care pot fi recuperate

Gazele formate ca urmare a procesului de piroliză sunt supuse unei spălări în atmosferă umedă, pentru eliminarea parţială a componentelor gazelor toxice. Acestea conţin cantităţi variabile de H2, CO, CH4 iar în cantităţi mici şi o serie de hidrocarburi saturate şi nesaturate. Cantitatea lor este variabilă, în funcţie de procedeele aplicate (250 – 300 m3/t) cu o putere calorică de 18 – 22 MJ/kg.