Production of energy (biodiesel) and recovery of materials (biochar) from pyrolysis of urban waste sludge

Ano: 2018 | Volume: 13 | Número: 2

Autores: Arianna Callegari; Petr Hlavinek; Andrea Giuseppe Capodaglio

Palavras-chave: biochar, biodiesel, materials, microwaves, pyrolysis, sustainable energy, urban waste sludge.

Resumo Português:

A eliminação segura das lamas de esgoto é uma das questões mais urgentes no ciclo de tratamento de águas residuais: a nível da União Européia, espera-se que a produção de lamas atinja 13 Mt até o ano 2020. Os custos de disposição das lamas podem constituir-se e às vezes acima de 50% Custo total de operação de uma ETAR e contribui para mais de 40% das emissões de GEEs. As opções de eliminação mais comuns no momento são: aterro, eliminação na agricultura (cerca de 40% em toda a escala), incineração ou co-incineração, uso na produção industrial de tijolos, asfaltos, concreto. As lamas de esgoto, no entanto, ainda contêm recursos benéficos, como nutrientes, que podem ser recuperados através de processos específicos (por exemplo, precipitação como estruvita) e energia, recuperável através de uma variedade de abordagens. A pirólise assistida por microondas de lama de lixo urbano foi aplicada para a produção de petróleo, gás (Syn) e biochar que posteriormente foram caracterizados e comparados aos principais combustíveis alternativos (biodiesels) e outras opções de recuperação de materiais. São discutidos os problemas de sustentabilidade relacionados à produção de biodiesel / biochars de lamas de tratamento de águas residuais urbanas. O documento mostra que o lodo urbano residual pode de fato ser um componente completo da economia circular urbana, permitindo, se devidamente processado, a recuperação de recursos energéticos em vários níveis: bio-óleos (biodiesel), gás de síntese e bio-carbon, todos com vantagens definidas para o uso e eliminação de resíduos finais. O biodiesel, em particular, que permite a recuperação de energia como combustível líquido, oferece uma utilização muito mais flexível (e eficiente). Palavras-chave: biochar, biodiesel, energia sustentável, lodo de resíduos urbanos, micro-ondas, pirólise.

Resumo Inglês:

Safe disposal of sewage sludge is one of the most pressing issues in the wastewater treatment cycle: at the European Union level, sludge production is expected to reach 13 Mt by year 2020. Sludge disposal costs may constitute up to, and sometimes above, 50% of the total cost of operation of a WWTP, and contribute to over 40% of its GHGs emissions. The most common disposal options at the moment are landfilling, disposal in agriculture (about 40% EU-wide), incineration or co-incineration, and use in the industrial production of bricks, asphalts and concrete. Sewage sludge, however, still contains beneficial resources such as nutrients, that can be recovered through specific processes (e.g. precipitation as struvite) and energy, recoverable through a variety of approaches. Microwave-assisted pyrolysis of urban waste sludge was applied for the production of oil, (Syn)gas, and biochar that were afterwards characterized and compared to mainstream alternative fuels (biodiesels) and other material recovery options. Sustainability issues related to the production of biodiesel/biochars from urban wastewater treatment sludge are also discussed. The paper shows that waste urban sludge can indeed be a full component of the urban circular economy by allowing, if properly processed, recovery of energy resources at multiple levels: bio-oils (biodiesel), syngas and bio-char, all having definite advantages for final residues use and disposal. Biodiesel, in particular, allowing energy recovery as liquid fuel, offers a much more flexible and efficient utilization.