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Estudio Cinético de Descomposición Térmica de Residuos de Papel y Plástico No Reciclables mediante Análisis Termogravimétrico

Autores: Al-Moftah, Ahmad Mohamed S. H.; Marsh, Richard; Steer, Julian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Estudio Cinético de Descomposición Térmica de Residuos de Papel y Plástico No Reciclables mediante Análisis Termogravimétrico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Química

Palabras clave

Protocolo de Kioto
Gases de efecto invernadero
Tratamiento térmico
Residuos sólidos
Gasificación
Pirólisis

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las emisiones netas globales de los gases de efecto invernadero (GEI) del Protocolo de Kioto, como el dióxido de carbono (CO), los gases fluorados, el metano (CH) y el óxido nitroso (NO), siguen siendo sustancialmente altas, a pesar de los esfuerzos concertados para reducirlas. El tratamiento térmico de los residuos sólidos contribuye al menos con un 2.8-4% de los GEI, en parte debido al aumento en la generación de residuos sólidos municipales (RSM) y a los procesos de tratamiento ineficientes, como la incineración y el vertedero. Los procesos de tratamiento térmico, como la gasificación y la pirólisis, son formas valiosas de convertir materiales sólidos, como los residuos, en gas de síntesis, líquidos y carbón, para la generación de energía, combustibles o para la biorremediación de suelos. Subcoal(tm) es un producto comercial basado en papel y plásticos de residuos segregados en la fuente que no son fácilmente reciclables y que de otro modo podrían terminar en vertederos. Este documento analiza los parámetros cinéticos asociados con este producto en condiciones de pirólisis, gasificación y combustión para su consideración como combustible para la generación de energía o como reductor en el proceso de fabricación de hierro en alto horno. Se utilizó el Análisis Termogravimétrico (TGA) en nitrógeno (N), CO y en aire, para medir y comparar la cinética de reacción. La energía de activación y el factor pre-exponencial se midieron a diferentes tasas de calentamiento utilizando técnicas libres de modelo de Ozawa Flynn Wall (OFW) y Kissinger-Akahira-Sonuse (KAS) no isotérmicas. Las curvas de TGA mostraron que la degradación térmica de Subcoal(tm) comprende tres procesos principales: deshidratación, desvolatilización y formación de carbón y cenizas. Además, la tasa de calentamiento desplaza la temperatura de desvolatilización a un valor más alto. Asimismo, los resultados de la termogravimetría derivativa (DTG) indicaron que la temperatura de degradación T aumentó a medida que aumentó la tasa de calentamiento. Se notó una variación sustancial entre las cuatro etapas de descomposición térmica de Subcoal(tm) en ambos métodos. La gasificación alcanzó 200.2 +/- 33.6 kJ/mol por OFW y 179.0 +/- 31.9 kJ/mol por KAS. La pirólisis registró valores de 161.7 +/- 24.7 kJ/mol por OFW y 142.6 +/- 23.5 kJ/mol por KAS. La combustión devolvió los valores más bajos tanto para OFW (76.74 +/- 15.4 kJ/mol) como para KAS (71.0 +/- 4.4 kJ/mol). Los valores bajos en combustión indican un tiempo de reacción más corto para la degradación de Subcoal(tm) en comparación con la gasificación y la pirólisis. En general, el análisis cinético de TGA utilizando los métodos KAS y OFW muestra una buena consistencia en la evaluación de las constantes de Arrhenius.

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