O aproveitamento de pó de borracha oriundo de pneus por meio da sua conversão térmica, agregandolhe
valor econômico através de seus produtos de pirólise, pode representar uma solução para o
problema ambiental de descarte deste resíduo. Na indústria de fundição são gerados dois tipos de
areia: areia impregnada com resina (AIR) e areia verde (AV), sendo a primeira classificada como
resíduo perigoso, dependendo da concentração de fenol nela contida. No presente trabalho são
abordados dois resíduos industriais (pneu e AIR), de maneira a propor uma solução através do
processo de co-pirólise em um reator de leito fluidizado. As amostras foram submetidas a vários
ensaios de caracterização. A AIR foi caracterizada a partir da determinação da concentração de fenol e
por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A resina polimérica foi submetida a ensaios de
Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e as amostras de pneu (pó de
borracha) foram caracterizadas através das análises elementar (CHNS) e imediata, além do poder
calorífico superior. Os parâmetros cinéticos da reação de pirólise da resina polimérica incorporada a
AIR foram determinados através de análise térmica (TGA / DTG) sob condições isotérmicas e nãoisotérmicas.
O triplete cinético (Energia de Ativação, Fator pré- exponencial e mecanismo de reação)
foi avaliado pelos métodos de Coats-Redfern, MacCallum-Tanner e van Krevelen. A análise térmica
indicou que a degradação da resina polimérica ocorre em três fases distintas. Sob condições
isotérmicas a energia de ativação (Ea) e o fator pré-exponencial (A) foram determinados como sendo
61,98 kJ.mol-1 e 3,13.102 s-1, respectivamente. Sob condições não-isotérmicas a cinética da pirólise da
resina polimérica na região de maior perda de massa pode ser descrita pelo mecanismo Fn, para
conversões abaixo de 0,8 e por um processo de difusão (D3) para as conversões acima de 0,8. A copirólise
das amostras de pneu (PLABOR 100/420 e PLABOR 600) e da resina polimérica presente na
AIR foi realizada em um reator de leito fluidizado sob atmosfera de nitrogênio (N2). Para realização
dos experimentos foi utilizada uma vazão de nitrogênio de 0,70 Nm3/h. Seis borbulhadores foram
utilizados para a condensação do óleo produzido no processo. O óleo e o char obtidos a partir da
pirólise foram caracterizados. Os principais componentes presentes no óleo pirolítico foram
determinados através de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FITR),
enquanto a morfologia do char foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). No
estudo da co-pirólise, observou-se que o processo é eficiente para a remoção da resina polimérica
contida na areia de fundição, pois houve redução do teor de fenol após a reação. Observou-se um
rendimento de 0,46 L/kg de pneu (base úmida) para o ensaio de co-pirólise com a borracha PLABOR
100/420 e de 0,78 L/kg de pneu (base úmida) para o ensaio com a borracha PLABOR 600, além de
10,16 g de char no ensaio com a borracha PLABOR 100/420 e 12,83 g no ensaio com a borracha
PLABOR 600 para cada 50 kg de borracha alimentada. / The use of rubber powder coming from tires through its thermal conversion, adding economic value to
it through their pyrolysis products may represent a solution to the environmental problem of disposal
of this waste. Two types of sand are generated in the foundry industry: sand impregnated with resin
(AIR) and green sand (AV), the first being classified as hazardous waste, depending on the
concentration of phenol therein. In this paper we addressed two industrial waste (tire and AIR), in
order to propose a solution through co-pyrolysis in a fluidized bed reactor. The samples were
subjected to several characterization tests. The AIR was characterized by determining the
concentration of phenol and by Scanning Electron Microscopy (SEM). The polymeric resin was
subjected to tests Spectroscopy Fourier transform infrared (FTIR) and rubbers were characterized by
elemental analysis (CHNS) and immediately beyond the lower heating value. The kinetic parameters
of the reaction pyrolysis of polymeric resin embedded in sand were determined by thermal analysis
(TGA / DTG) under isothermal and non-isothermal. The kinetic triplet (activation energy, preexponential
factor and reaction mechanism) was assessed by mathematical models of Coats-Redfern,
MacCallum-Tanner and van Krevelen. Thermal analysis indicated that degradation of the polymeric
resin occurs in three distinct phases. Under isothermal conditions the activation energy (Ea) and preexponential
factor (A) were determined to be 61.98 kJ.mol-1 and 3.13.102 s-1, respectively. Under nonisothermal
kinetics of pyrolysis of polymeric resin can be described by the mechanism Fn, for
conversions below 0.8 and a diffusion process (D3) for conversions above 0.8. The co-pyrolysis of
rubber (PLABOR 100/420 and PLABOR 600) and polymer resin present in AIR was performed in a
fluidized bed reactor under an atmosphere of nitrogen (N2). For these experiments was used a nitrogen
flow rate of 0.70 Nm3/h. Six bubblers were used for the condensation of oil produced in the process.
The obtained oil and char from the pyrolysis were characterized. The main components present in the
pyrolytic oil were determined by infrared spectroscopy by Fourier transform (FITR), while the char
morphology was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). In the study of co-pyrolysis, it
was observed that the process is effective for removing polymeric resin contained in foundry sand as a
reduction in the content of phenol after reaction. It was observed a yield of 0.46 L / kg tire (wet basis)
for testing co-pyrolysis with rubber PLABOR 100/420 and 0.78 L / kg tire (wet basis) for test
PLABOR rubber 600, and 10.16 g of char in the test with the rubber PLABOR 100/420 and 12.83 g in
the test with the rubber PLABOR 600 for each 50 kg of rubber fed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/807 |
| Date | 30 April 2013 |
| Creators | Perondi, Daniele |
| Contributors | Zattera, Ademir José, Baldasso, Camila, Altafini, Carlos Roberto, Marcilio, Nilson Romeu, Godinho, Marcelo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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