| Resumo: |
Este projecto tem por objectivo a reciclagem das cinzas de combustão do carvão (CCA) atráves de uma solução integrada composta por um conjunto de soluções que fornecem uma
resposta ao problema ambiental gerado pelo aterro das CCA mas, também, à sustentabilidade de recursos naturais. Para este fim, será necessário realizar uma caracterização
avançada e beneficiação dos materiais e testar aplicações ambientais. Tendo em consideração a especificidade das CCA geradas no estado de Odisha (Índia), a necessidade de
eliminar os aterros das centrais termoeléctricas portuguesas a carvão e a sustentabilidade ambiental dos depósitos de grafite e de argila. Assim, serão consideradas seis aplicações:
a) Verificar o potencial das CCA de Odisha como um recurso secundário de elementos terras raras, indispensáveis às teconologias de energia renovável;
b) Utilizar o resíduo carbonoso sólido (char) das CCA como um substituto da grafite natural em reacções catalíticas nas tecnologias de energia verde;
c) Utilizar as ferrosferas das CCA na redução de nitroarenos em águas poluídas com estes poluentes;
d) Utilizar cinzas volantes e char para produzir levulinatos de alquilo para biocombustíveis;
e) Utilizar diferents fracções granulométricas de CCA pobres em char e ferrosferas para produzir tijolos de alta qualidade com características específicas;
f) Utilizar diferents fracções granulométricas de CCA pobres em char e ferrosferas para produzir cerâmicas de alta qualidade com características específicas.
A Índia procura atingir 100% de utilização das CCA. No entanto, a maior parte das cinzas de fundo ainda vão para aterro e somente 67 % das cinzas volantes são utilizadas (metade
pela indústria cimenteira). Contido, estes números poderão se aumentados se as CCA forem beneficiadas para recuperação de elementos críticos, char para substituir a grafite
natural, morfotipos ricos em Fe para melhorar as reacções de catálise e fracções purificadas para produzir tijolos e cerâmicas esp  |
Resumo
Este projecto tem por objectivo a reciclagem das cinzas de combustão do carvão (CCA) atráves de uma solução integrada composta por um conjunto de soluções que fornecem uma
resposta ao problema ambiental gerado pelo aterro das CCA mas, também, à sustentabilidade de recursos naturais. Para este fim, será necessário realizar uma caracterização
avançada e beneficiação dos materiais e testar aplicações ambientais. Tendo em consideração a especificidade das CCA geradas no estado de Odisha (Índia), a necessidade de
eliminar os aterros das centrais termoeléctricas portuguesas a carvão e a sustentabilidade ambiental dos depósitos de grafite e de argila. Assim, serão consideradas seis aplicações:
a) Verificar o potencial das CCA de Odisha como um recurso secundário de elementos terras raras, indispensáveis às teconologias de energia renovável;
b) Utilizar o resíduo carbonoso sólido (char) das CCA como um substituto da grafite natural em reacções catalíticas nas tecnologias de energia verde;
c) Utilizar as ferrosferas das CCA na redução de nitroarenos em águas poluídas com estes poluentes;
d) Utilizar cinzas volantes e char para produzir levulinatos de alquilo para biocombustíveis;
e) Utilizar diferents fracções granulométricas de CCA pobres em char e ferrosferas para produzir tijolos de alta qualidade com características específicas;
f) Utilizar diferents fracções granulométricas de CCA pobres em char e ferrosferas para produzir cerâmicas de alta qualidade com características específicas.
A Índia procura atingir 100% de utilização das CCA. No entanto, a maior parte das cinzas de fundo ainda vão para aterro e somente 67 % das cinzas volantes são utilizadas (metade
pela indústria cimenteira). Contido, estes números poderão se aumentados se as CCA forem beneficiadas para recuperação de elementos críticos, char para substituir a grafite
natural, morfotipos ricos em Fe para melhorar as reacções de catálise e fracções purificadas para produzir tijolos e cerâmicas específicas e de elevada qualidade.
Portugal irá encerrar as suas centrais termoeléctricas a carvão até 2023, deixando assim de produzir CCA, mas ficando com grandes aterros de CCA rica em carbono não queimado
que não foi utilizada em materiais de construção devido à ausência de estratégias de beneficiação das CCA. No entanto, estas podem ter potencial para serem utilizadas na produção
de tijolos e cerâmicas, uma vez removido o char e as ferrosferas.
A reciclagem plena das CCA, e a sua valorização, vai requerer a beneficiação destas para se recuperarem elementos terras raras e outros elementos críticos, char e ferrosferas, o que
por sua vez requer uma caracterização detalhada através de uma combinação de técnicas (e.g., SEM/EDS, XRD) para optimizar a beneficiação e as aplicações.
A separação das CCA pode ser realizada através de uma sequência constituída por separação electrostática, magnética via húmida e peneiração via húmida. Sendo que cada um
destes métodos tem dois propósitos relacionados: a obtenção de concentrados de elementos (e.g. críticos, C e Fe) e a obtenção de fracções pobres em C e Fe. No primeiro caso será
avaliado o potencial em elementos terras raras e outros elementos críticos, e, realizados ensaios de dopagem de char (em substituição da grafite natural), de concentrados de
ferrosferas com propriedades electrocatalíticas com vista a reacções de redução de nitroareno e funcionalização para produção de levulinatos de alquilo utilizados como catalizadores.
No Segundo caso, as fracções de CCA serão testadas como substitutas de argila na manufactura de tijolos e cerâmicas.
O pro |
| Resultados: |
This project aims an integrated approach to the recycling of coal combustion ash (CCA) via an environmentally integrated solution involving advanced characterization, beneficiation
and environmental applications taking into account the specific coal ash of Odisha coals and the need to eliminate the Portuguese landfills of Pego and Sines power plants, and the
environmental sustainability on natural graphite and clay deposits. Six applications will be considered:
a) CCA as a secondary source of rare earth elements;
b) CCA char (unburned carbon) as a substitute of natural graphite in green energy catalytic reactions;
c) CCA ferrospheres in water pollutants (nitroarene) reduction;
d) Coal fly ash and char in alkyl-levulinate production for biofuels;
e) Different size-fractions CCA free of char and ferrospheres for bricks making;
f) Different size-fractions CCA free of char and ferrospheres for ceramics making.
India is pursuing for 100 % utilization of the CCA. However, most of the bottom ash is landfilled and only 67 % of the total generation of fly ash is used, and half of it in cement
industry, a number that could be increased if CCA is beneficiated and used to obtain critical elements, carbon to replace graphene, Fe-morphotypes to improve catalysis and
manufacturing high-quality bricks and ceramics.
On the other hand, Portugal will close its coal power plants until 2023, which will leave behind large landfills with C-rich CCA that was not consumed by the cement industry due to a
lack of CCA beneficiation policies. However, these may have a potential to be used in the production of bricks and ceramics once char and ferrospheres are removed.
For CCA full recycling and valorization, beneficiation is needed in order to recover REE-rich fractions, char and ferrospheres, which must be done using a combination of
characterization techniques (e.g., SEM/EDS, XRD) to optimize beneficiation and the applications.
The CCA separation may be obtained via a sequence consisting of electrostatic separation, wet-magnetic separation, and wet-sieving. Each one of these separation methods has two
purposes: one is to concentrate elements such as REE, C and Fe, while the other is to obtain fractions poor in these elements. The former will be assessed (REE-rich fractions) and
tested in the synthesis of doped chars (as a substitute of graphite) and ferrospheres concentrates with improved electrocatalytic properties towards oxygen reduction reactions
(ORR) and the functionalization by incorporation of sulfonic acid groups and active metals sites for subsequent application in nitroarene reduction and alkyl-levulinates production
used as catalysts, while the latter will be tested to substitute clay in making high quality bricks and ceramics.
This project will be developed by a multidisciplinary team from different institutions: geologists, chemical engineers, metallurgists and chemists (Faculty of Sciences of Porto
University, Institute of Earth Sciences, REQUIMTE, CSIR-Institute of Minerals and Materials Technology (Bhubaneswar, Odisha)). The risks of this project implementation are very low
owing to the availability of samples, equipment, and expertise. |