Development of high-efficiency rotors for processing economically sustainable urban solid waste

• Grant number: 21/12646-9
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: October 01, 2021
• End date: June 30, 2022
• Field of knowledge: Interdisciplinary Subjects
• Principal Investigator: Jorge Luis Mangolini Neves
• Grantee: Jorge Luis Mangolini Neves
• Company: Sofien Soluções Tecnológicas para Agroindústria Ltda
• CNAE: Atividades de apoio à agricultura ; Atividades de apoio à pecuária ; Atividades relacionadas a esgoto, exceto a gestão de redes ; Tratamento e disposição de resíduos não-perigosos
• Associated research grant: 20/09651-8 - Development of high-efficiency rotors for processing economically sustainable urban solid waste, AP.PIPE

Abstract

O Brasil produz de 1,0 a 1,2 kg de resíduos sólidos domiciliares por habitante/dia, com umidade entre 40 e 50% com densidade de 1000 a 1300 kg m-³. Sendo que 80% dos resíduos sólidos domiciliares é de restos de comida, resultando num produto com 40% de matéria orgânica mais alguns compostos químicos. O gerenciamento desse composto é uma atividade complexa e de alta demanda energética, que quando mal executada, pode comprometer seus benefícios ambientais e sanitários. Um dos Requisitos Críticos do Sistema (RCS) atual para o aproveitamento dos resíduos para a obtenção de produtos de qualidade a preço competitivo encontra-se a necessidade de equipamentos para compostagem eficientes. Nesse sentido torna-se fundamental a utilização de tecnologia, de maquinário especializados e compatíveis com o manejo adequado, englobando questões como tratamento de resíduos, viabilidade econômica, preservação ambiental, manutenção da qualidade da saúde pública, paisagem urbana e até mesmo geração de emprego e renda. Para resolver este problema a SOFIEN apresenta este projeto de pesquisa, fase 1 do programa PIPE, para desenvolver um rotor em escala reduzida, aplicando lei de similitude específico para trabalhar na Compostagem Urbana Brasileira (CUB), com resíduos proveniente de feiras livres e CEASA, Lodo de Esgoto (LE) e serragem utilizando-se de métodos numéricos para prototipagem virtual. O objetivo é, como prova de conceito, comprovar, que a metodologia desenvolvida é adequada para projeto de rotores para compostador. Para isto deverá quantificar as propriedades físico-mecânicas de compostos na condição inicial, a variação temporal dessas propriedades e o tempo mínimo para estabilização do composto em condições ideais de processamento e ambiente controlado. Determinar os parâmetros de entrada e calibrar o modelo numérico elaborado utilizando o método dos elementos discretos (DEM) para simular o comportamento mecânico do composto, desenvolver cenários de simulação e otimizar rotor misturador para o composto. Validar o modelo de rotor misturador através da realização e observação de experimentos. Neste projeto pretendemos inicialmente caracterizar as propriedades do CUB, modelar o composto utilizando o DEM, no qual a equipe SOFIEN tem experiência, utilizando o software a Yade (www.yade-dem.org - open source). Das simulações será selecionado o rotor que apresentar melhor desempenho operacional e qualidade de compostagem. Esse rotor selecionado será então construído em escala reduzida para a realização dos ensaios laboratoriais. Espera-se ao final desta pesquisa comprovar o desempenho desta metodologia, para na fase 2 projetar rotores em tamanho real para diferentes tipos de compostos e lançar no mercado nacional. (AU)