Gestão de residuos

Gestão de residuos

Queridos alunos e alunas do IPB, o meu nome é Luis Fernando Calvo Prieto, eu sou professor da área de engenharia química da Universidade de León (Espanha) e, com esta página, vou tentar explicar o que eu costumava fazer outros anos de forma presencial.

Eu espero que as limitações pessoais que o Covid 19 nos impôs também não suponham limitações em nosso processo de aprendizagem.

Antes de iniciar os vídeos, quero agradecer ao Dr. Sergio Paniagua, ex-aluno de sua instituição, pela sua ajuda inestimável.

Neste primeiro vídeo explica-se o conceito de resíduo e as possíveis alternativas para a sua correta gestão (tendo em conta os pontos de vista científico e legislativo). Também explicarei como um resíduo deve ser caracterizado para decidir a sua melhor forma de recuperação.

Neste vídeo, estudaremos o processo de combustão de resíduos. Além disso, este é acompanhado pela realização dum exercício prático.

Segundo tratamento térmico: a gaseificação.

A pirólise é o único dos tratamentos térmicos que nos oferece a possibilidade de gerar bioóleos, mas, para isso, deve ser realizada de maneira muito específica. Convido-te a descobri-lo assistindo a este vídeo.

Nos tratamentos biológicos, a compostagem é a mais simples tecnologicamente falando, embora o seu único produto final utilizável seja o composto (não tem a possibilidade de gerar energia). Se quisermos produzir biogás, teríamos que fazer digestão anaeróbica (mais complexa do ponto de vista tecnológico). Anexo dois vídeos, um para cada processo … o de digestão anaeróbica não é meu, ele é um vídeo informativo que foi feito em um dos projetos de I&D onde eu participei.

Além disso, ao final deste vídeo deixo-lhes um exercício para resolver.

E, finalmente, não queria terminar a aula de hoje sem mencionar a possibilidade de obter, a partir de resíduos, dois tipos de biocombustíveis: biodiesel e bioetanol. Também formulei um problema prático para obter biodiesel durante o vídeo.

Muito obrigado por o seu esforço …

Abraços luisferianos.

Ejercicios extra de examen (Gestión de Residuos)

Ejercicios extra de examen (Gestión de Residuos)

Os dejo, para que practiquéis, ejercicios de exámenes de convocatorias pasadas.

5.- Valora, desde un punto de vista energético, la posibilidad de utilización del siguiente residuo:

(0.5 puntos)

6.- Si se pretende gasificar el material de la pregunta 5, sabiendo que sería necesario combustionar un 23 % del material para garantizar la autosuficiencia térmica del proceso, determina el rendimiento energético (MJ/kg de combustible) de gas caliente (energía química y energía térmica), sabiendo que el humo generado a 500 ºC se introduce en un intercambiador de calor pirotubular para calentar de 20 a 90 ºC un flujo de 2 kg/s de agua.

Consideraciones:

  • Considera las siguientes reacciones de gasificación
  • CHO (sin ajustar) + H2O H2 + CO
  • la reacción Water-Gas Shift CO + H2O H2 + CO2 en la que sólo reacciona el 50% en mol del CO generado en la reacción anterior
  • que un 3 % del carbono del residuo se destina a la siguiente reacción:

C + 2H2 → CH4

no hay limitaciones de humedad.

  • ΔHCO: 10,10 MJ/kg CO
  • ΔHH2: 10,788 MJ/m3 H2
  • ΔHCH4: 48,1 MJ/kg CH4
  • Densidad del H2 0.0899 kg/m3 en las condiciones de caldera (no supongas Condiciones Normales)

Cualquier otra constante que necesites será proporcionada durante el examen por el profesor.

b) Comenta el resultado obtenido

5.- Una central térmica produce energía eléctrica a partir de un carbón que presenta la siguiente composición (los porcentajes son dados en peso):

C: 75%; H: 3%; S: 1%; el resto es material mineral incombustible.

La administración local del municipio en el que se encuentra la central pretende aprobar una nueva legislación en la que se prohíbe la emisión de más de 0.010 kg de SO2/kg de combustible total quemado.

Para poder cumplir con la nueva legislación, el becario en prácticas de la central propone realizar una co-combustión con residuo biomásico. Haciendo un estudio de la zona próxima a la central, se encuentra disponibilidad de las siguientes biomasas:

Residuo 1.

Residuo 2

  1. Estudiando las analíticas de los dos residuos, indica si es factible un aprovechamiento energético de los mismos. Justifica tu respuesta e indica que tipo de aprovechamiento energético utilizarías (considera la posibilidad de utilizar pretratamientos) (1 punto)
  2. Selecciona el residuo más adecuada para el proceso de co-combustión indicado en el enunciado. Justifica tu respuesta. (0.5 puntos)
  3. ¿Cuántos kg de residuo se deberían quemar por cada kg de carbón introducido en caldera para poder cumplir la nueva legislación?. ¿Cuántas toneladas de CO2 se emitirían a la atmósfera? ¿Aprobarías la decisión tomada? (3.5 puntos)

6.- A partir del residuo indicado en la analítica:

Property

Unit

Value

Std dev

Det lim

Lab

Date

Method

Remarks

ar

dry

daf

 

Proximate Analysis

   

Moisture content

wt%

9.48

← Edit

           
   

Ash content

wt%

2.68

2.96

             
   

Volatile matter

wt%

72.13

79.68

82.11

           
   

Fixed carbon

wt%

15.71

17.36

17.89

       

Calculated

 
 

Ultimate Analysis

   

Carbon

wt%

41.41

45.75

47.15

       

Measured

 
   

Hydrogen

wt%

6.45

7.12

7.34

       

Measured

 
   

Nitrogen

wt%

2.59

2.86

2.95

       

Measured

 
   

Sulphur

wt%

0.15

0.17

0.18

       

Measured

 
   

Oxygen

wt%

35.99

39.76

40.97

       

Calculated

 
   

Total (with halides)

wt%

100.00

100.00

100.00

       

Calculated

 
 

Calorific Values

   

Net calorific value (LHV)

MJ/kg

15.30

17.16

17.68

           
   

Gross calorific value (HHV)

MJ/kg

16.94

18.71

19.28

           
   

HHVMilne

MJ/kg

17.98

19.87

20.47

       

Calculated

 

Chemical Analyses

 

Halides

   

Chlorine (Cl)

mg/kg

12 491.8

13 800.0

14 220.9

       

Measured

 

Se pretende realizar una gasificación en la se desarrollen las siguientes reacciones:

Combustión exotérmica de la biomasa

CHO (sin ajustar) + O2 → CO2 + H2O ∆H = -395.400 KJ/mol de biomasa

Gasificación endotérmica de la biomasa

CHO (sin ajustar) + H2O → H2 + CO ∆H= 28441 kcal/mol de biomasa

Reacción Water-Gas Shift

CO + H2O → H2 + CO2 ∆H=-42.000 kJ/mol de CO

(en ningún caso, el agua actuará como agente limitante de las reacciones)

1 cal = 4,18 J

a) Indica, según la analítica, para qué valorizaciones utilizarías esta material

b) ¿Qué porcentaje de la biomasa introducida en el reactor se destinará a combustionar y qué porcentaje a gasificar para que el reactor se mantenga energéticamente?

c) ¿Qué porcentaje de aire, referido al estequiométrico, se necesita para realizar el proceso según la condición fijada en el apartado a?

4.- Se quiere instalar una planta de generación eléctrica a partir de biomasa residual procedente de residuos agrarios con una capacidad de 3 MWe, funcionando una media de 5.000 horas anuales. El dibujo adjunto muestra las dos posibles ubicaciones de la planta, en torno a 12 municipios (M1, M2,… a M12) indicando las distancias entre los mismos y el tipo de vía de comunicación.

Se estima que:

– cada municipio tiene una superficie total dedicada a la variedad cerealística considerada para combustión en la central de 900 ha

– el rendimiento en producción de paja de la variedad cerealística considerada es de 4,5 t/ha

– las dimensiones de alpaca son constantes para todos los municipios, estableciéndose en 80x80x120 cm3 y como máximo, se pueden apilar 4 alpacas en vertical. La densidad de las alpacas es de 80 kg/m3.

– la ubicación 1 tiene a su disposición, además de la superficie necesaria para ejecutar el proyecto, una extensión de 9 ha. La ubicación 2 tiene a su disposición, aparte de la superficie necesaria para ejecutar la instalación, una extensión de 18 ha.

– la analítica de la biomasa a utilizar se muestra en la pregunta III.

– sin contradecir los datos del ejercicio, puedes añadir, justificando adecuadamente, todos los supuestos (con fundamento real) que consideres necesarios para la realización del ejercicio. SE VALORARÁ QUE EL CÁLCULO SE ADAPTE LO MÁS POSIBLE A UN CASO REAL.

Se pide:

  1. Proponer y justificar (con todos los argumentos posibles) la ubicación más adecuada para la planta de generación eléctrica.
  2. Establece un programa de actuación sobre la biomasa de los diferentes municipios, indicando sobre qué municipios se actúa en cada año y cómo se realizará la gestión de la biomasa, desde que se forma la alpaca hasta que esta llega a caldera. Advierte que la respuesta dependerá de la ubicación seleccionada para la planta.
  3. Propón (justificando correctamente) y describe un tipo de caldera para esta instalación.
  4. Calcula las toneladas de CO2 emitidas a la atmósfera en un año, por cada kg de residuo que se introduce a caldera, si combustionaras el primero de los residuos de la pregunta 3, tras el proceso de secado al 5%.

Abrazos luisferianos.

Compostaje de residuos

Compostaje de residuos

Os adjunto el enlace al vídeo de compostaje de residuos para que podáis preparar este tema de la asignatura.

No olivdéis que podéis preguntar todas las dudas que tengáis a través del mail lfcalp@unileon.es

Abrazos luisferianos.

¿Es medioambientalmente sostenible nuestro actual sistema de reciclaje?

¿Es medioambientalmente sostenible nuestro actual sistema de reciclaje?

La tragedia electrónica. Debería hacerte pensar. Es una producción de Media 3.14 YUZU Productions en coproducción con ARTE. Emitdo por Documentos TV de RTVE.

https://youtu.be/0pydjjZBm9I

Este film, que embarca al espectador en un exhaustivo viaje de investigación por Europa, China, África y Estados Unidos, revela que el sistema europeo de reciclaje -víctima de la falta de control, la codicia y la corrupción- es un colador del que se aprovechan turbios negociantes; que las autoridades portuarias europeas y asiáticas están perdiendo la batalla contra el volumen gigantesco de residuos electrónicos que cruzan los mares diariamente; por qué los Estados Unidos son el mayor exportador mundial de residuos; y por qué en China hay ciudades enteras literalmente inundadas por nuestros residuos electrónicos, que se reciclan sin ningún respeto por el medio ambiente o por el futuro.

Esto crea riesgos graves para nuestra seguridad, porque empiezan a aparecer microprocesadores reciclados y dañados en equipos electrónicos que controlan aspectos decisivos de nuestra vida, como el transporte público o la electromedicina.

No puede dejarte indiferente.