Dois milhões de toneladas por ano de resíduos plásticos são gerados no Brasil. Apenas 16,5% em massa deste resíduo plástico são mecanicamente reciclados, a maior parte restante é levada a aterros ou lixões. Todo este material poderia ser incinerado e, desta forma reduzir em até 90% a massa do volume aterrado, e seu conteúdo energético seria usado para gerar vapor ou energia. Esta investigação foi feita sobre os produtos de combustão incompleta emitidos da pirólise e combustão em estado estacionário do polietileno e poliestireno em um forno vertical de dois estágios, eletricamente aquecido. Separadamente, os polímeros na forma pulverizada foram pirolisados em temperatura constante de 1000°C e, depois da mistura com N2/O2, os produtos de pirólise foram queimados a 900, 1000 e 1100°C. Os testes foram conduzidos com 21% de O2 em volume no forno de oxidação. Diferentes razões de combustível e ar foram usadas no forno de combustão, pela variação da taxa de alimentação de polímero no forno de pirólise. A motivação para a combustão indireta de PE e PS foi obter a combustão nominalmente pré-misturada dos gases de pirólise com ar, assim, obtendo menores emissões dos produtos de combustão incompleta comparativamente à combustão direta do polímero sólido. Este trabalho examinou os efeitos da temperatura de combustão e a razão equivalente de ar e combustível. Os efluentes da pirólise e combustão foram analisados, e as emissões de CO, CO2, O2, hidrocarbonetos leves, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e materiais particulados foram mensurados. Ainda, o material particulado foi caracterizado quanto ao tamanho das partículas. Foi observado que enquanto a quantidade de gás de pirólise diminuiu com o aumento da taxa de alimentação do polímero, sua composição permaneceu praticamente independente da taxa de alimentação. As emissões de CO2 foram máximas perto da razão equivalente 1, enquanto as emissões de CO aumentaram com o aumento da razão equivalente. As emissões totais de hidrocarbonetos leves e PAH na combustão aumentaram tanto com o aumento da razão equivalente, quanto do aumento da temperatura. A maior parte do material particulado teve o tamanho menor que um micrometro. No geral, as emissões de PAH e material particulado da combustão indireta de PE e PS foram uma ordem de grandeza menor que a emissão correspondente da combustão direta e heterogênea do polímero sólido, obtida em outros trabalhos. Como a pirólise destes polímeros requer uma entrada nominal de calor mínima em relação à quantidade de calor gerada na sua combustão, a implantação desta técnica pode ser vantajosa. / Two millions tons/year of plastic wastes are generated in Brazil. Only 16.5% of this plastic waste is mechanically recycled, the rest is mostly landfilled. All these material could be incinerated, in a way to reduce by 90% the volume of landfilled waste, and use its energy content to supply energy. This investigation was conducted on pollutants emitted from steady-flow pyrolysis and combustion of polyethylene and polystyrene in a two-stage electrically-heated vertical furnace. Separately, the polymers, in pulverized form, were first pyrolyzed at constant temperature of 1000°C and subsequently their pyrolyzates were burned at 900, 1000 and 1100°C, upon mixing with air. Tests were conducted with 21% of O2 and different fuel to air equivalence ratios in the oxidizer furnace, by keeping the flow of gases and changing the feed rate of polymer in the pyrolyzer furnace. The motivation for this indirect combustion of PE and PS was to attain nominally-premixed combustion of the pyrolyzate gases with air, thereby achieving lower pollutant emissions than those from direct combustion of the solid polymer. This work examined the effects of the combustion temperature, as well as of the polymer feed rate and the resulting fuel to air equivalence ratio. The effluents of pyrolysis and combustion were analyzed for fixed gases (CO, CO2, O2), light hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons and particulate matter. It was found that whereas the amount of pyrolysis gas decreased with increasing polymer feed rate, its composition was nearly independent of the feed rate. CO2 emissions peaked at an equivalence ratio near unity, while the CO emissions increased with increasing equivalence ratio. The total light hydrocarbon and PAH emissions of combustion increased both with increasing equivalence ratio and with temperature. The generated particulates were mostly submicronmeter in size. Overall, PAH and soot emissions from indirect burning of PE and PS were an order of magnitude lower than corresponding emissions from direct heterogeneous burning of the solid polymer, obtained elsewhere. As pyrolysis of these polymers requires a nominal heat input that amounts to a diminutive fraction of the heat released during its combustion, implementation of this technique is deemed advantageous.

Dois milhões de toneladas por ano de resíduos plásticos são gerados no Brasil. Apenas 16,5% em massa deste resíduo plástico são mecanicamente reciclados, a maior parte restante é levada a aterros ou lixões. Todo este material poderia ser incinerado e, desta forma reduzir em até 90% a massa do volume aterrado, e seu conteúdo energético seria usado para gerar vapor ou energia. Esta investigação foi feita sobre os produtos de combustão incompleta emitidos da pirólise e combustão em estado estacionário do polietileno e poliestireno em um forno vertical de dois estágios, eletricamente aquecido. Separadamente, os polímeros na forma pulverizada foram pirolisados em temperatura constante de 1000°C e, depois da mistura com N2/O2, os produtos de pirólise foram queimados a 900, 1000 e 1100°C. Os testes foram conduzidos com 21% de O2 em volume no forno de oxidação. Diferentes razões de combustível e ar foram usadas no forno de combustão, pela variação da taxa de alimentação de polímero no forno de pirólise. A motivação para a combustão indireta de PE e PS foi obter a combustão nominalmente pré-misturada dos gases de pirólise com ar, assim, obtendo menores emissões dos produtos de combustão incompleta comparativamente à combustão direta do polímero sólido. Este trabalho examinou os efeitos da temperatura de combustão e a razão equivalente de ar e combustível. Os efluentes da pirólise e combustão foram analisados, e as emissões de CO, CO2, O2, hidrocarbonetos leves, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e materiais particulados foram mensurados. Ainda, o material particulado foi caracterizado quanto ao tamanho das partículas. Foi observado que enquanto a quantidade de gás de pirólise diminuiu com o aumento da taxa de alimentação do polímero, sua composição permaneceu praticamente independente da taxa de alimentação. As emissões de CO2 foram máximas perto da razão equivalente 1, enquanto as emissões de CO aumentaram com o aumento da razão equivalente. As emissões totais de hidrocarbonetos leves e PAH na combustão aumentaram tanto com o aumento da razão equivalente, quanto do aumento da temperatura. A maior parte do material particulado teve o tamanho menor que um micrometro. No geral, as emissões de PAH e material particulado da combustão indireta de PE e PS foram uma ordem de grandeza menor que a emissão correspondente da combustão direta e heterogênea do polímero sólido, obtida em outros trabalhos. Como a pirólise destes polímeros requer uma entrada nominal de calor mínima em relação à quantidade de calor gerada na sua combustão, a implantação desta técnica pode ser vantajosa. / Two millions tons/year of plastic wastes are generated in Brazil. Only 16.5% of this plastic waste is mechanically recycled, the rest is mostly landfilled. All these material could be incinerated, in a way to reduce by 90% the volume of landfilled waste, and use its energy content to supply energy. This investigation was conducted on pollutants emitted from steady-flow pyrolysis and combustion of polyethylene and polystyrene in a two-stage electrically-heated vertical furnace. Separately, the polymers, in pulverized form, were first pyrolyzed at constant temperature of 1000°C and subsequently their pyrolyzates were burned at 900, 1000 and 1100°C, upon mixing with air. Tests were conducted with 21% of O2 and different fuel to air equivalence ratios in the oxidizer furnace, by keeping the flow of gases and changing the feed rate of polymer in the pyrolyzer furnace. The motivation for this indirect combustion of PE and PS was to attain nominally-premixed combustion of the pyrolyzate gases with air, thereby achieving lower pollutant emissions than those from direct combustion of the solid polymer. This work examined the effects of the combustion temperature, as well as of the polymer feed rate and the resulting fuel to air equivalence ratio. The effluents of pyrolysis and combustion were analyzed for fixed gases (CO, CO2, O2), light hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons and particulate matter. It was found that whereas the amount of pyrolysis gas decreased with increasing polymer feed rate, its composition was nearly independent of the feed rate. CO2 emissions peaked at an equivalence ratio near unity, while the CO emissions increased with increasing equivalence ratio. The total light hydrocarbon and PAH emissions of combustion increased both with increasing equivalence ratio and with temperature. The generated particulates were mostly submicronmeter in size. Overall, PAH and soot emissions from indirect burning of PE and PS were an order of magnitude lower than corresponding emissions from direct heterogeneous burning of the solid polymer, obtained elsewhere. As pyrolysis of these polymers requires a nominal heat input that amounts to a diminutive fraction of the heat released during its combustion, implementation of this technique is deemed advantageous.