Valorización energética y medioambiental de lodos de EDARs mediante pirólisis

Abstract

[ES] En el presente trabajo se ha llevado a cabo un estudio de la pirólisis de fangos de EDARs urbanas e industriales. Para ello, se han desarrollado dos procedimientos a escala de laboratorio con los cuales se han establecido las condiciones óptimas de pirólisis, que se han basado en los criterios de valorización de los productos de pirólisis (residuo sólido, gases y aceites de pirólisis). Uno de los procedimientos consistió en llevar a cabo la pirólisis en un horno eléctrico de laboratorio, el cual cuenta con un sistema de recogida del residuo carbonoso y de los gases y líquidos de pirólisis, para su posterior caracterización. Por otro lado, se ha desarrollado también un nuevo proceso basado en la pirólisis de los fangos usando energía microondas. En este caso se han usado dos hornos microondas (unimodo y multimodo). Los productos de pirólisis obtenidos mediante los tratamientos en horno microondas fueron recogidos con un sistema similar al de la pirólisis convencional y sus características comparadas entre sí. En los casos en los que los tratamientos se llevaron a cabo con lodos húmedos (hasta un 80 % de humedad) se encontró que no solamente se produce el secado y la pirólisis del fango, sino que éste también se gasifica parcialmente debido al vapor de agua presente. Así, secado, pirólisis y gasificación tienen lugar en una única etapa, que en el caso particular del tratamiento con microondas resulta ser rápida y de una gran eficacia energética. Con respecto a las características de los productos de pirólisis obtenidas con ambos métodos, se puso de manifiesto que: (i) El residuo sólido resultante del tratamiento en microondas se encuentra parcialmente vitrificado, es menos poroso y más resistente a la lixiviación de compuestos orgánicos y metales pesados que su análogo obtenido en el horno eléctrico. (ii) Los aceites producidos en el tratamiento en horno microondas presentan un contenido en HAPs mucho menor que los obtenidos en el horno eléctrico a temperaturas similares. (iii) El tratamiento en microondas genera gases con unas proporciones de H2 (hasta el 40 %) y CO superiores a los gases obtenidos por pirólisis en horno eléctrico, los cuales son más ricos en hidrocarburos ligeros.

[EN] A study of the pyrolysis of sewage sludge from urban and industrial waste water residual plants has been carried out in the present work. Two experimental procedures at laboratory scale were developed in order to establish the optimum pyrolysis conditions based on the valorization of the by-products (solid residue, gases and oils). The first procedure involved pyrolysis using a conventional electric furnace and the recovery of the gas, liquid and solid fractions for subsequent characterization. A novel procedure consisting in the pyrolysis of sewage sludge using microwave energy was also developed. Two microwave devices (multi- and single-mode) were studied. By-products from microwave pyrolysis were also collected and characterised, and their characteristics were compared with those of the by-products obtained in the conventional pyrolysis. When wet sewage sludge was used, with moisture contents of up to 80 wt%, it was found that not only drying and pyrolysis but also partial gasification takes place. The pyrolysis process is particularly fast and energetically efficient when the microwave procedure is used. A comparison of the characteristics of the solid residues, oils and gases obtained using both pyrolysis methods resulted in several important findings. Firstly, solid residues obtained in the microwave are partially vitrified and are less porous and more resistant to the leaching of organic compounds and heavy metals than those obtained in the electric furnace. Secondly, oils produced by means of the microwave have a lower PAH content than those produced by conventional pyrolysis under similar conditions. Finally, microwave treatments produce gases with higher proportions of H2 (up to 40 vol%) and CO than those obtained in the electric furnace, which are richer in light hydrocarbons.