Vetrificação de cinzas resultantes de planta de incineração de resíduos sólidos- Vitrisol

O objetivo do projeto é focado na instalação de infraestrutura laboratorial para processamento de vitrificação de cinzas resultantes de plantas de incineração bem como o desenvolvimmento de experimentos científicos voltados às pesquisas na área de recuperação, inertização e valorização de resíduos, usando tecnologia de plasmas. O laboratório receberá um reator com capacidade de processamento pequena (50 kg/h) e estabelecida somente para permitir o estudo dos processos tecnológicos e científicos adequados não somente ao estudo de diferentes tipos de cinzas , mas também para permitir a obtenção de material vítrio com características físico-químicas customizadas para situações e demandas específicas. O laboratório receberá eventalmente cinzas e somente na medida necessária para atender aos experimentos para estabelecimento de parâmetros de processo de fusão a plasma e para refinamento das características finais do material vítrio.

A Univap percebe que existe aumento da tendência na instalação de incineradores industriais os mais diversos no país, assim como incremento no uso de termoelétricas. Seja qual for a fonte usada na planta de incineração industrial ou na termoelétrica (carvão, lixo urbano etc.) existe a geração de cinzas ao final do processo. Estas cinzas resultantes de plantas de incineração e/ou termoelétricas contêm substâncias tóxicas e danosas à saúde e precisam ser adequadamente dispostas para evitar perigosos passivos ambientais. Na falta de uma solução economicamente e ecologicamente melhor e viável, estas cinzas são (ou deveriam) ser dispostas em aterros diferenciados, Classe I no caso das cinzas resultantes da filtragem dos gases resultantes da incineração.

Os processos de incineração geram cinzas de fundo e cinzas volantes. Estas últimas concentram a maior parte dos metais pesados, dioxinas e furanos e outros compostos tóxicos que conferem o caráter de resíduo perigoso. Para sua reciclagem é necessário um desejável um processo para encapsulamento permanente destes metais, bem como a destruição dos compostos orgânicos nocivos. Seguindo o exemplo de países tecnologicamente e ecologicamente avançados, através deste projeto, nosso país terá uma tecnologia capaz de transformar cinzas volantes em materiais inertes que poderão ser usados em pavimentação, calçamentos e concreto não estrutural.

Esse projeto utilizará a abordagem de tocha a plasma dupla com arco transferido como fonte para a geração do plasma térmico. As cinzas volantes provenientes da incineração ou termoelétrica serão introduzidas no reator e fundidas, à uma temperatura de aproximadamente 1.400ºC, e posteriormente solidificadas através do seu resfriamento. Apesar da composição das cinzas variar, de acordo com as características do resíduo incinerado, o material resultante do processo de vitrificação poderá ser reciclado, pois além de apresentar característica mecânicas favoráveis, os metais são encapsulados impedindo sua lixiviação em níveis de acordo com as normas mais restritivas. Dessa forma será apropriado para uso em calçamento e em construção, em particular aquelas sujeitas a intempéries. Pode-se, a posteriori, buscar processos e aditivos para otimizar as características físicas e agregar maior valor ao material resultante.

Uma análise comparativa das técnicas de tratamento de cinzas de resíduos industriais mostra que a opção mais confiável é a vitrificação, pois garante fixação de longo prazo de metais pesados. Sua implementação efetiva requer a utilização de processos de alta temperatura, em especial, à base de plasma. O consumo energético previsto para a vitrificação do material está na faixa entre 0,7-1,5 kW.h/kg de cinzas volantes. É importante enfatizar que a operação do laboratório será feita sob condições altamente controladas e em pequenas quantidades de cinzas (máximo de 50kg/h). O objetivo do laboratório é científico e visa a obtenção de parâmetros de processo adequados às características das cinzas de entrada e aos requisitos físico-químicos do material vítreo de saída.