UNIDADE DE DESPOLIMERIZAÇÃO E REFINO ESTUDO DE VIABILIDADE

UNIDADE DE DESPOLIMERIZAÇÃO E REFINO

ESTUDO DE VIABILIDADE

INTRODUÇÃO

Pirólise
A pirólise é um método de reciclagem terciária, que consiste na reação de degradação térmica na ausência, ou com mínimo de oxigênio, de forma a agregar valor a produtos potencialmente poluidores. A reação de pirólise gera três fases, uma fase gasosa atóxica constituída de compostos orgânicos voláteis (VOCs) com alto poder calorífico, uma fase líquida com características de óleos combustíveis e quantidade mínima de sólidos que pode ser aproveitada como carga em indústrias como a da construção civil, entre outros.

A viabilidade econômica de uma instalação comercial de pirólise de resíduos sólidos industriais é determinada em função dos seguintes fatores: o tipo de resíduo industrial, o tipo de combustível produzido, a escolha e capacidade dos equipamentos que compõem a linha de produção, o valor comercial dos resíduos processados e dos combustíveis produzidos. Além destes, por ser a pirólise um tratamento térmico que consome considerável quantidade de energia, é necessário utilizar os produtos gerados como forma de integração energética total ou parcial, minimizando desta forma os custos do processo.

Pirólise de Resíduos Poliméricos
Processos pirolíticos, como a reciclagem terciária, se refere à despolimerização e/ou decomposição e reutilização dos monômeros e oligômeros formados, a partir de polímeros presentes nos resíduos sólidos domésticos e industriais. O principal objetivo da reciclagem terciária é recuperar valiosos produtos químicos como os monômeros originais. Um exemplo disso é o estudo realizado pelo químico Paul Willians, da Universidade de Leeds – Inglaterra, citado por LOVETT et al. (1997) que usa a pirólise para reciclar os pneus, transformando-os em petróleo e outras substâncias úteis na indústria química. O procedimento consiste em aquecer a borracha em atmosfera inerte de nitrogênio. Esta se decompõe em alta temperatura, produzindo óleo combustível, carbono e aço. Os pneus podem render até 60% do seu peso em petróleo. Entretanto, a qualidade do óleo obtido na pirólise era ainda muito baixa para ter um valor comercial. Atualmente, a Petrobrás de São Mateus do Sul no Paraná utiliza o processo Petrosix, que consiste na pirólise de xisto e pneus, onde o óleo recuperado é de boa qualidade sendo utilizado como óleo combustível e como aditivo de asfaltos. O carbon black gerado tem sido aplicado como carga ou modificador de asfaltos especiais além de insumo para termelétricas. As emissões ambientais da queima de óleo e gás de pirólise de xisto e pneus são comparáveis às de outros processos de combustão de óleos combustíveis convencionais. Portanto, num futuro próximo, os 700 milhões de pneus “carecas” jogados fora anualmente no mundo todo não precisarão mais ser encaminhados ao depósito de lixo, podendo servir de combustível para postos de gasolina e indústrias.·.

No que se refere a resíduos plásticos, a produção de plástico inicialmente produziu resinas fenólicas e poliestireno, cujos resíduos tinham um único destino que eram os aterros a céu aberto e que não consistiam num sério problema social, ecológico ou econômico. Durante a Segunda Guerra Mundial, o excedente desses resíduos resultou numa preocupação constante, incentivando o desenvolvimento dos processos de reutilização. Dentre esses processos, destacam-se: a incineração, a degradação química, a moagem e reutilização e a pirólise.

Em temperaturas acima de 400°C, uma cadeia linear de polímeros é tão instável que se decompõe espontaneamente em pequenas moléculas depois de certo período de tempo, mesmo sem a penetração do ar, de outros gases reativos ou de substâncias com efeito catalítico. Por isso a pirólise é realizada acima desta temperatura. Em fábricas de processos pirolíticos, as altas temperaturas, produzem uma grande proporção de óleos valiosos.

Salienta-se que não é uma combustão que ocorre, mas um conjunto complexo de reações que dependem dos plásticos envolvidos e da natureza precisa do processo pirolíticos usado. Os caminhos possíveis da reação são:

a) A decomposição em monômeros;
b) Fragmentação das cadeias principais em outras de tamanho variável;
c) Decomposição e fragmentação simultâneas;
d) Eliminação de inorgânicos simples;
e) Eliminação de cadeias laterais.

A pirólise pode ser usada tanto para polímeros termoplásticos como para termorrígidos. Nesse sentido, ela surge como uma alternativa para a reciclagem terciária de plásticos industriais. Plásticos são artefatos fabricados a partir de resinas (polímeros) sintéticas, derivadas do petróleo. São divididos em duas categorias importantes: termoplásticos e termofixos. Os termofixos são plásticos que uma vez moldados por um dos processos usuais de transformação, não podem mais sofrer novos ciclos de processamento. Como exemplo podem-se citar poliuretanos (PU) e o etileno acetato de vinila (EVA). Os termoplásticos são materiais que podem ser reprocessados várias vezes pelo mesmo ou por outro processo de transformação. Exemplos são: polietileno (PE), poliestireno (PS), polipropileno (PP) e outros, conforme abaixo:

- POLIETILENO TEREPHLATE - PET
- POLIETILENO – PE
- POLIETILENO DE ALTA INTENSIDADE – HDPE
- POLIVINIL CLORIDO – PVC
- POLIESTIRENO DE BAIXA DENSIDADE – LDPE
- POLIESTIRENO DE BAIXA DENSIDADE LINEAR-LLDPE
- POLIPROPILENO – PP
- POLIESTIRENO – PS
- PLASTICOS COM RESÍDUO DE AGRICULTURA/LIXO HOSPITALAR
- PNEUS/BORRACHAS

Viabilidade Técnica

Levando-se em consideração os fatores acima expostos, o processo que fornecemos possui as seguintes características gerais:

Reator

Os reatores são de capacidades diferentes, dependendo da quantidade de resíduos a serem tratados, podendo processar 6, 8, 10 e 20 toneladas pelo sistema chamado “batelada”. Os reatores funcionam com temperaturas de até 620 graus Celsius, uma vez que os resíduos plásticos e borracha processam-se através da variação das temperaturas, começando com 80 graus Celsius, até 620 graus para processar outros resíduos.
A fim de se obter um produto denominado óleo base final com temperaturas mais baixas e num tempo da batelada mais curto, criamos vácuo dentro do reator, com valores que variam de 0.086 a 0.092 torr, tendo, assim o óleo base por volta dos 360 graus Celsius, oriundo dos resíduos mencionados. As bateladas duram em média 10/12 horas e é possível iniciar outra batelada imediatamente após o término da que se iniciou, uma vez que usamos correia transportadora para suprir o reator com resíduos, não sendo necessário aguardar o esfriamento do equipamento.

Nossos reatores são cilíndricos e trabalham na horizontal, sendo fabricados em aço inoxidável, com espessura de suas paredes entre 11 e 16 mm. Todas as soldas são verificadas por sistema de Raio X para nos certificar não haver falha ou bolha de ar nas soldas, o que acarretaria em defeito.

Medem 2 metros de diâmetro por 6,8 a 12 metros de comprimento, dependendo da capacidade de produção. Possuem duas portas, uma para abastecimento com os resíduos e outra para a retirada do carbon black. São aquecidos por ar quente oriundos de sopradores (blowers) que utilizam óleo diesel como combustível. Dependendo da produção são utilizados de 1 a 6 sopradores, distribuindo de maneira equilibrada o aquecimento, considerando a intensidade e temperatura adequada ao processo. A base do reator é assentada sobre uma sapata de concreto armado, e o reator em si e assentado em sua base sobre rolamentos. Um motor elétrico com reduções o faz girar na razão de 0.2 voltas por minuto.

Operação

Nosso equipamento foi desenhado e fabricado para aceitar todos os tipos de plásticos e borracha, inclusive de pneus, ao mesmo tempo. Os resíduos oriundos de pneus deverão se triturados em pequenas tiras para melhorar o processamento.

Abastece-se o reator por intermédio de uma correia transportadora até atingir a quantidade para qual foi projetado (6, 8, 10 ou 20 toneladas). Após o fechamento das portas, o processo inicia-se através da rotação do corpo do reator e o aquecimento de suas paredes.

Para que se exemplifique o funcionamento do reator, usaremos as reações do POLIETILENO, de alta densidade (d. 0,959 g/cm3; M.W., 125,000) e isostático POLIPROPILENO( d. 0,900  g/cm3: M.W 250,000) e POLIBUTADIENO (borracha sintética-pneus) (98% cis; d. 0,910 g/cm3 M.W. 197,000). Não usamos catalizadores em nosso sistema, apenas vácuo. Os outros plásticos seguem o mesmo mecanismo.

Por exemplo:

POLIETILENO TEREPHALATE – PET se transforma em ACETALDHYDRO – CH3CHO

POLIETILENO – PE se transforma em FORMALDEIDO E MONOXIDO DE CARBONO

POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE – HDPE se transforma em GAS HIDROCLORIDRICO e DIOXIDO DE ENXOFRE

POLIVINIL CLORIDO – PVC se transforma em gás CLORETO DE HIDROGENIO e BENZENO

POLIESTIRENO DE BAIXA DENSIDADE – LDPE se transforma em gás de DIOXIDO DE CARBONO e MONOXIDO DE CARBONO

POLIESTIRENO DE BAIXA DENSIDADE LINEAR - LLDPE – idem acima LDPE

POLIPROPILENO - PP se transforma em MONOXIDO DE CARBONO

POLIESTIRENO – PS se transforma em PHENILMETANO ou TOLUENO

PNEUS/BORRACHA se transforma em MONOXIDO DE CARBONO E DIOXIDO DE ENXOFRE

Em temperaturas de 360 graus Celsius, são obtidos gases oriundos dos produtos mencionados e, por sua vez, captados por sistema de válvulas, se transformaram por esfriamento em um óleo semelhante em viscosidade, cor e odor, ao do óleo fóssil (petróleo), mas com a diferença de que o óleo obtido pelo nosso sistema é óleo base “sintético”.·.

O produto obtido, o qual chamamos óleo base (sintético), é então levado aos filtros, onde o carvão ativado elimina o odor forte ao mesmo tempo em que a sílica altera a cor do produto para uma cor amarela âmbar, quando, então, o produto finalmente será crackeado pelo nosso sistema de refino. O óleo base é extremamente ácido e álcali e, uma vez passado pelos filtros com carvão ativado e sílica, eliminamos este problema.·.

O crackeamento se dá por intermédio de refrigeração do produto final, onde nas temperaturas entre 60 e 80 graus Celsius obtemos gasolina de 82 octanas, e acima de 80 graus obtemos óleo diesel com apenas traços de enxofre. Acima destas temperaturas obtemos querosene.

Por utilizar água para todo o processo de resfriamento, existe a necessidade de ser construído um tanque com água para abastecer o sistema de refrigeração e crackeamento. A título de exemplo, um dos nossos equipamentos com produção de seis toneladas por batelada, necessita de um tanque com 150m3 para refrigerar todo o sistema.·.

Gases não utilizáveis são reciclados para usarmos no aquecimento do reator, e gases não recicláveis passam novamente por filtros e são, após isto, lavados em tanque de agua, sem prejuízo para o meio ambiente.·.

Os produtos finais, gasolina e óleo diesel são estocados em tanques existentes no equipamento, sendo que refinarias de produções maiores requerem tanques adicionais.

Outros resíduos são transformados em carbon black e deve ser retirado do reator manualmente.

Vantagens

Nossos equipamentos possuem as seguintes vantagens sobre os nossos concorrentes:

1. Todo o nosso sistema de reciclagem, processamento, refrigeração e crackeamento são manufaturados com aço inox, garantindo sua longevidade e isenção de manutenção;

2. Nenhum de nossos concorrentes, no pais de origem, fabricam equipamentos que crakeam o óleo sintético base final, em gasolina, diesel e querosene;

3. Os concorrentes que fabricam equipamentos semelhantes ao nosso não conseguem competir com os preços que praticamos, e muito menos usam aço inox em seus produtos;

4. São necessários apenas dois funcionários para operar o equipamento;

5. Baixa manutenção: cada 6 meses é necessário inspecionar e limpar e/ou trocar, flanges, juntas e válvulas, sendo que todos estes item são fabricados no Brasil;

6. Nosso sistema de arrefecimento foi projetado para ser o mais eficiente e de mais baixo custo, contrariamente a alguns de nossos concorrentes que se utilizam de produtos químicos não compatíveis com nossos leis ambientais;

7. Não usamos nenhum produto químico em nosso sistema, portanto atendemos todos os requisitos preconizados pela legislação de proteção do meio ambiente, vigentes no Brasil..

Viabilidade Econômica

Considerações

Em consideração a viabilidade econômica, elaboramos um estudo inicial que abrangeu todos os investimentos a serem realizados, desde a importação da usina, aquisição de trituradores, moedores, briquetadeiras, guindastes/ponte-rolante, esteiras, até a infra-estrutura de aporte da solução, incluindo investimentos com aquisição de terreno, obras civis, tanques de combustíveis, bombas de abastecimento, escritório, móveis, despesas com licenciamentos e etc..

Após isso, e com base no processo produtivo, consideramos todos os custos operacionais da refinaria, partindo da obtenção da matéria prima, insumos, energia elétrica, água, mão de obra, impostos e etc...

Por fim, realizamos a análise de retorno financeiro tomando como base dois fatores:

1.      O ganho real auferido com a economia em combustíveis como gasolina e diesel, partindo da diferença do valor/litro no mercado versus o valor/litro produzido pela refinaria e

2.      O ganho real obtido com a comercialização dos resíduos do processo, tais como carbono briquetado, lama asfáltica e fios de aço.

Os cálculos realizados levaram em consideração valores reais e atualizados de mercado de todos os itens considerados, sejam eles relativos a investimentos ou despesas.

Retorno do Investimento

Segundo os cálculos iniciais, e levando-se em consideração este modelo de processo produtivo, o ROI é atrativo e sua efetividade é proporcional a capacidade de produção.

A seguir apresentamos o resumo com os valores de investimento e de despesas e demais informações financeiras:

Contatos:

Marcelo Scandelari Sentone              Luiz Gonçalves                      Dante Martins

(41) 9714-8280 / 9235-1317              (41) 9881-0106                      63) 9282-3034

marcelosentone1@gmail.com                        knightsofsaintsebastian@gmail.com     dantecarneiro@gmail.com