Estudio de reactividad de mezclas de residuos sólidos - carbón

A study of coal-solid waste blend reactivity

La reactividad de mezclas de residuos sólidos y carbón en atmósfera oxidante fue analizada usando el método de Flynn Wall Ozawa. La cinética de la combustión es fuertemente afectada por la presencia de biomasa, cuando la relación en la mezcla es superior al 30%. Los valores de la energía de activación evaluados para diferentes mezclas fueron: 28.7495 kJ/mol para 0% de biomasa, 31.3915 kJ/mol para 30% de biomasa, 39.0365 kJ/mol para 50% de biomasa, 102.431 kJ/mol para 70% de biomasa y 107.8075 kJ/mol para 100% de biomasa. Estos valores son cercanos a los reportados en la literatura. Se encontró también que para la muestra de carbón al 100% y la mezcla de 30% biomasa y 70% de carbón una cinética de primer orden correlaciona muy bien los datos; mientras que para la mezcla de 70% biomasa 30% carbón y la muestra de 100% biomasa, una cinética de orden 8 es más adecuada para correlacionar los datos experimentales. La combustión se hizo sin la pirólisis previa de las muestras; sin embargo, es posible apreciar una división del fenómeno. Esto parece indicar que la combustión y la de volatilización son procesos independientes, lo cual es importante en la construcción de equipos para este tipo de mezclas.

Introducción

Los residuos sólidos procedentes de las actividades humanas han provocado el deterioro del medio ambiente y la mala salud de las comunidades que viven alrededor de los vertederos sanitarios. Por ello, los gobiernos y la comunidad científica han propuesto varias alternativas para resolver este problema, como la combustión controlada directa de sólidos de residuos orgánicos mezclados con carbón como fuente de energía (Defeche et al., 1980).

La combustión controlada de sólidos de residuos orgánicos es un método muy utilizado en todo el mundo, ya que estos residuos se transforman en material inerte (cenizas) y en gases calientes; se puede conseguir una reducción del 70% en peso y del 80%-90% en volumen total de biomasa (Folgueras et al., 2003). La gran cantidad de contaminantes que emiten los sistemas tradicionales de incineración, como las cenizas volantes, los sulfatos, el ácido clorhídrico y sustancias como las dioxinas y los furanos, han hecho que su uso se restrinja en muchos países, especialmente europeos.

El carbón y diferentes tipos de mezclas de biomasa, como los residuos sólidos urbanos, forestales e industriales, han sido investigados como alternativas energéticas limpias y económicas que permiten la sustitución del combustible fósil tradicional, mitigando así tanto el impacto ambiental que conlleva su uso como resolviendo parcialmente la gestión de los residuos. Esta mezcla reduce los gases contaminantes como los óxidos de nitrógeno y el azufre (Romero, 2002), mejorando al mismo tiempo la eficiencia de la combustión (Gayana et al., 2004).

Folgueras et al., (2003) realizaron un análisis TGA y DSC de la cocombustión de carbón y lodos de depuradora. Estudiaron la combustión de carbón bituminoso, tres tipos de lodos de depuradora y sus mezclas, en atmósfera estática de aire utilizando una velocidad de calentamiento constante de 10°C/min desde la temperatura ambiente hasta 800C.