dc.contributor.advisor | Godinho, Marcelo | |
dc.contributor.author | Machado, Ivan Pedro Lazzarotto | |
dc.contributor.other | Dettmer, Aline | |
dc.contributor.other | Baldasso, Camila | |
dc.contributor.other | Dambros Telli, Giovani Dambros | |
dc.date.accessioned | 2025-08-12T13:14:52Z | |
dc.date.available | 2025-08-12T13:14:52Z | |
dc.date.issued | 2025-08-08 | |
dc.date.submitted | 2024-12-09 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/14833 | |
dc.description | Os resíduos sólidos urbanos (RSU) são matérias-primas em potencial para processos de conversão termoquímica e, dentre tais processos, destaca-se a Pirólise e Reforma Catalítica a vapor em série (PRVCat). A PRVCat envolve a integração de dois reatores na mesma unidade de processo, ou seja, uma etapa inicial de pirólise seguida por uma etapa de reforma a vapor dos vapores condensáveis (óleo de pirólise), tendo como produtos principais o char e um gás rico em hidrogênio. O desenvolvimento de tecnologias para produção de hidrogênio (H2) a partir de RSU pode auxiliar na redução de problemas associados ao aquecimento global e às mudanças climáticas, promovendo o desenvolvimento sustentável e ajudando a reduzir as emissões de CO2. Este estudo visa avaliar o potencial do processo de pirólise e reforma a vapor catalítica em série (PRVCat) de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) para a produção de char e de um gás rico em hidrogênio (H2). As amostras de RSU foram coletadas a partir de um grupo de 32 (trinta e dois) municípios, localizados na Região Nordeste do estado do Rio Grande do Sul. O grupo de municípios compreende uma população de 959.709 habitantes, com uma geração média de RSU de 643,61 t·dia-1. As amostras foram separadas com base na sua composição, sendo identificadas como A (fração orgânica), B (fração polimérica) e C (fração orgânica mais fração polimérica). A composição gravimétrica demonstrou que 88% da amostra coletada é composta por resíduos orgânicos, 10% por resíduos de materiais poliméricos e 2% por metais e vidros . Os experimentos de pirólise foram conduzidos com uma temperatura de 500 °C e uma taxa de aquecimento de 10 °C min-1 na etapa de pirólise, bem como a uma temperatura de 900 °C na etapa de reforma a vapor catalítica. Um catalisador comercial (Ni/Alumina) foi utilizado nos experimentos do PRVCat. O char gerado foi quantificado, obtendo-se rendimentos entre 22-30%. Os vapores condensáveis obtidos na etapa de pirólise do RSU foram avaliados (fração oleosa), tendo sido identificada a presença de olefinas, parafinas, naftenos e compostos aromáticos. Para a amostra C, a qual se refere ao que estava presente nos caminhões de coleta (retiradas as frações de metal e vidros), se observa que o rendimento em gás aumenta de 0,35+0,16 Nm³-kgRSU-1 para 0,97+0,11 Nm³-kgRSU-1, com a reforma a vapor dos voláteis produzidos no processo de pirólise. Ao final do processo se verifica a produção de um gás rico em hidrogênio, assumindo fração volumétrica superior a 50% da composição do gás produzido. Os resultados obtidos neste estudo demonstram o potencial adequado da PRVCat como uma tecnologia promissora para a valorização energética dos RSU. A produção de um gás rico em hidrogênio a partir de resíduos, que seriam destinados a aterros sanitários, representa um avanço significativo na busca por soluções sustentáveis para o gerenciamento de resíduos sólidos. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | Municipal solid waste (MSW) is a potential raw materials for thermochemical conversion processes, and among these processes, pyrolysis and steam catalytic reforming in series (PRVCat) stands out. PRVCat involves the integration of two reactors in the same process unit, that is, an initial pyrolysis stage followed by a steam reforming stage of the condensable vapors (pyrolysis oil), with char and a hydrogen-rich gas as the main products. The development of hydrogen (H2) production technologies from MSW can help reduce problems associated with global warming and climate change, promoting sustainable development and helping to reduce CO2 emissions. This study aims to evaluate the potential of the pyrolysis and steam catalytic reforming in series (PRVCat) process of Municipal Solid Waste (MSW) for the production of char and a hydrogen-rich gas (H2). MSW samples were collected from a group of 32 municipalities located in the Northeastern region of the state of Rio Grande do Sul. The group of municipalities comprises a population of 959,709 inhabitants, with an average MSW generation of 643.61 t·day-1. The samples were separated based on their composition, being identified as A (organic fraction), B (polymeric fraction) and C (organic fraction plus polymeric fraction). The gravimetric composition showed that 88% of the collected sample is composed of organic waste, 10% of polymeric material waste and 2% of metals and glass. The pyrolysis experiments were conducted at a temperature of 500 °C and a heating rate of 10 °C min-1 in the pyrolysis stage, as well as at a temperature of 900 °C in the steam catalytic reforming stage. A commercial catalyst (Ni/Alumina) was used in the PRVCat experiments. The char generated was quantified, obtaining yields between 22-30%. The condensable vapors obtained in the MSW pyrolysis stage were evaluated (oily fraction), and the presence of olefins, paraffins, naphthenes, and aromatic compounds was identified. For sample C, which refers to what was present in the collection trucks (after removing the metal and glass fractions), it is observed that the gas yield increases from 0.35+0.16 Nm³·kgRSU-1 to 0.97+0.11 Nm³·kgRSU-1, with the steam reforming of the volatiles produced in the pyrolysis process. At the end of the process, the production of a hydrogen-rich gas is verified, assuming a volumetric fraction greater than 50% of the composition of the gas produced. The results obtained in this study demonstrate the adequate potential of PRVCat as a promising technology for the energy valorization of MSW. The production of a hydrogen-rich gas from waste, which would be destined for landfills, represents a significant advance in the search for sustainable solutions for solid waste management. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Pirólise | pt_BR |
dc.subject | Resíduos sólidos | pt_BR |
dc.subject | Sustentabilidade | pt_BR |
dc.subject | Hidrogênio | pt_BR |
dc.subject | Engenharia de produção | pt_BR |
dc.subject | Pyrolysis | en |
dc.subject | Solid waste | en |
dc.subject | Sustainability | en |
dc.subject | Hydrogen | en |
dc.subject | Production engineering | en |
dc.title | Investigação do processo de pirólise e reforma a vapor catalítica em série de resíduos sólidos urbanos (RSU) para a produção de um gás rico em hidrogênio (H2) | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/2986142923143688 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | LAZZAROTTO, I. P. | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Doutorado em Engenharia de Processos e Tecnologias | pt_BR |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
local.data.embargo | 2025-08-07 | |