Com o avanço científico e tecnológico, foi se identificando diversos componentes poluentes e tóxicos contidos nos gases da incineração. À medida que esses compostos e seus efeitos nocivos eram descobertos, a legislação evoluía, exigindo reduções nessas emissões. Para atender a essas novas exigências, a indústria aprimorou o processo de combustão e criou sistemas de tratamento dos gases. Dessa forma, temos hoje equipamentos incineradores bastante evoluídos, com altas eficiências de combustão e baixa emissão de poluentes, emitindo gases muito menos nocivos do que outras alternativas de destinação.

No entanto, ao mesmo tempo em que há equipamentos de alta tecnologia, ainda são operados e comercializados equipamentos obsoletos, poluentes, e que representam risco à saúde e ao meio ambiente.

Para melhor entendimento dos processos de incineração, desemvolvemos uma abordagem para os principais gases de combustão e suas formas de controle.

Monóxido de Carbono (CO):

O monóxido de carbono é um gás muito tóxico, que é gerado por combustão incompleta, e portanto indica a qualidade de uma combustão. Um grande gerador desse gás é o automóvel. A legislação brasileira (Resolução 316/2002 do CONAMA) estabelece como limite de emissão para o CO em incineradores o nível de 100 ppm (partes por milhão). Já nos automóveis, onde a combustão não é completa, o limite estabelecido pela legislação é 3500 ppm. Sendo assim, um automóvel está autorizado a poluir 35 vezes mais que um incinerador de resíduos.

O CO não pode ser eliminado por lavador de gases, por isso deve ser controlado na combustão. Através do controle do balanço estequiométrico (relação entre combustível e comburente, nesse caso CO e O2 ) , o CO terá oxigênio em quantidades corretas primeiro para sua formação na zona de gaseificação, e depois para sua oxidação completa. O tempo certo de residência e quantidades de O 2 no sistema permitirão que as reações ocorram completamente.

Para isso, o sistema Luftech de Gaseificação e Combustão Combinadas realiza primeiramente a gaseificação, formando o CO, que é nessa fase um importante combustível, e depois o queima nas câmaras de combustão (Câmara de Combustão Primária, Mix e Pós-combustão).

A existência de CO nas primeiras etapas é importante para não formar outros compostos indesejáveis, como o SO x , NO x e as dioxinas. Isto deve-se à tendência que o oxigênio tem de se ligar ao carbono, tornando-o mais estável (estável é aquele composto que tem todos os seus pares de életrons ligantes e Instável é aquele que tem pares de életrons livres, podendo se ligar ainda a outra mólecula qualquer, por isso é chamado instável) que os outros compostos citados anteriormente. Veja as reações abaixo:

(1) C + H2O(g) -> CO + H 2

(2) C + CO2 -> 2CO

(3) CO + 1/2O2 -> CO2

(4) H2 + 1/2O2 -> H2O (g)

Nas reações 1 e 2 ocorre a oxidação do carbono, e, o resultado disso são as reações 3 e 4 onde se tem como produto gás carbônico e vapor de água. A partir dessas considerações se pode observar que com o controle correto do monóxido de carbono na câmara de combustão os gases tóxicos que são gerados são controlados e ficam dentro dos limites especificados nas normas brasileiras (Resolução 316/2002 do CONAMA).

Ácido Clorídrico (HCl):

Caso haja cloro no resíduo, ocorre a formação de HCl (ácido clorídrico) no interior do reator de gaseificação a partir da reação do cloro com o hidrogênio. Quando se opera a baixas temperaturas, se favorece a formação de cloro livre (Cl 2 ), sendo que este não é aconselhável por ser de mais difícil remoção. Porém, o sistema Luftech de Gaseificação e Combustão Combinadas opera a temperaturas suficientemente altas fazendo com que na presença de grandes concentrações de vapor de água o equilíbrio se desloque para formar o HCl, que, por ser ácido, segue para o lavador de gases onde é tratado com NaOH, formando NaCl, o sal de cozinha.

A reação (1) ocorre a altas temperaturas, e a (2) no lavador de gases, veja:

(1) C2 + H2O(g) -> 2HCl + 1/2O2

(2) HCl + NaOH -> NaCL + H2O

Óxidos de Nitrogênio (NO x )

Os óxidos de nitrogênio (NO x ) ocorrem sob a forma de seis compostos estáveis e um instável . Para fins de análise das emissões atmosféricas de equipamentos de combustão somente o óxido nítrico (NO) será relevante. Este é formado nas regiões de alta temperatura do equipamento, na presença de nitrogênio e oxigênio. Já o dióxido de nitrogênio (NO2) se forma na atmosfera ou em regiões de baixa temperatura do equipamento, a partir do óxido nítrico, sendo que os outros compostos do óxido ocorrem em concentrações de equilíbrio extremamente baixas.

Para evitar a formação desse composto é controlada a temperatura, para não passar de 1100 ºC, e é respeitada a seqüência de reações que ocorre dentro do equipamento, fazendo com que o nitrogênio seja liberado sob a forma de N2, da forma como se encontra naturalmente na atmosfera.

Caso o nitrogênio não possa ser controlado na combustão, como é o caso nos fornos de co-processamento, deve ser controlado através de um tratamento com amônia, que é de custo bastante elevado.

Veja abaixo a seqüência ideal de reações que pode ocorrer com o nitrogênio, em temperaturas corretas e tempo de residência adequado, no reator Luftech:

(1) N2 + O2 -> NOx

(2) NOx + CxH y -> CHN + O2 + CO

(3) CHN + O2 + CO -> N2 + CO2 + H2O

Óxidos de Enxofre (SOx)

O óxido de enxofre é um gás incolor, tóxico e de cheiro forte e irritante, e se desprende em quase todos os processos de combustão e é encontrado em quase todo tipo de resíduo, na maioria em pequenas quantidades. É o principal causador da chuva ácida, que ataca prédios e árvores, em concentrações maiores. O enxofre pode ser encontrado em concentrações maiores, por exemplo, na borracha, em inseticidas e fungicidas. Sendo assim, quando os resíduos possuem concentração maior desse elemento há a necessidade de controlá-lo por meio de lavador de gases.

Com a queima do enxofre no incinerador Luftech, ocorre a formação do SO2 a partir da reação S + O2 = SO2. No sistema de tratamento dos gases o SO2 reage com a água formando o ácido sulfuroso (SO2 + H2O = H2SO3), e o ácido sulfuroso reage com a cal virgem (Ca(OH) 2 ) ou soda caústica (NaOH) formando sais de enxofre. Por isso é importante manter o pH acima de 7.0, pois isso indica que a água está alcalina (básica) e poderá neutralizar o ácido.

Juliana Manfroi
Depto de Projetos
Luftech Soluções Ambientais Ltda