Análise do Carbono-14 e Método de Dissolução Seletiva

  • O Método de Dissolução Seletiva não pode ser usado com muitas amostras
  • A análise do carbono-14 não está limitada à biodegradabilidade da amostra, ao contrário do MDS
  • A Beta Analytic presta serviços de análise utilizando o método EN 15440, ao invés do MDS

A necessidade de distinguir as frações biogênicas e de origem fóssil das emissões de dióxido de carbono tornou-se aparente no início da comercialização de emissões de CO2 não apenas na Europa, mas também na América do Norte e em outras partes do mundo. Os governos e as indústrias precisam cumprir os regulamentos voltados a limitar suas emissões anuais de CO2. Eles precisam saber a fração biogênica dos combustíveis que utilizam para cumprir os regulamentos e fazer uso de certos incentivos – estes são esforços voltados a mitigar as mudanças climáticas ao redor do mundo, diminuindo as emissões de gases de efeito estufa.

Determinar as frações biogênicas dos combustíveis era difícil para as indústrias que usavam combustíveis mistos/heterogêneos, tais como os combustíveis sólidos recuperados (CSRs) ou combustíveis derivados de resíduos (CDRs). Diferentes métodos foram desenvolvidos para resolver esta questão. Um dos primeiros métodos desenvolvidos para medir as frações biogênicas dos combustíveis mistos foi o método de dissolução seletiva.

Determinação do Conteúdo de Biomassa dos CSRs

Combustíveis sólidos recuperados ou combustíveis derivados de resíduos são combustíveis sólidos processados a partir de resíduos não perigosos e que são usados na recuperação de energia em instalações de incineração e co-incineração. Eles podem ser resíduos domésticos, comerciais ou industriais e são usados como substitutos aos combustíveis fósseis em fornos de cimento, usinas de energia e caldeiras industriais.

O mandato da Comissão Européia de 2002 ao Comitê Europeu de Padronização – CEP (ou “CEN”, em inglês), descreve os CSRs como “podendo ser compostos de uma variedade de materiais dos quais alguns, apesar de serem recicláveis, podem ter sido disponibilizados de tal forma que a reciclagem não seja ambientalmente saudável. Os materiais coletados e/ou separados e preparados de uma forma reciclável não devem ser considerados CSRs. Por outro lado, os materiais recicláveis não devem ser excluídos da categoria de CSRs porque isto poderia levar à eliminação destes materiais e ao desperdício dos recursos neles encontrados.”

Este mandato de 2002 levou ao desenvolvimento pelo CEN de especificações técnicas denominadas CEN/TS 15440, que delineou os métodos para a determinação do teor de biomassa de CSR. Os métodos da CEN/TS 15440:2006 incluem método de dissolução seletiva, o método de separação manual e o método reducionista. Com base nesta especificação técnica, foi criada a norma EN 15440, publicada em 2011. Esta norma inclui método de dissolução seletiva, o método de separação manual, e o método do carbono-14.

Método de Dissolução Seletiva

O método de dissolução seletiva supõe que os componentes dos combustíveis de biomassa encontrados nos CSRs se dissolverão em ácido sulfúrico ou peróxido de nitrogêneo e que o mesmo não acontece com os componentes dos combustíveis fósseis. O MDS foi originalmente desenvolvido como um método de determinação do conteúdo biodegradável dos adubos. Quando o mesmo foi utilizado com os CSRs, foi suposto que a “biomassa” era equivalente à “biodegradabidade”, o que não é totalmente correto.

A suposição feita no MDS é verdadeira em muitos casos, mas surgem incertezas quando os CSRs têm componentes biodegradáveis que não são de biomassa, tal como o náilon, ou quando os materiais de biomassa presentes não são totalmente biodegradáveis, tal como a lã. O padrão CEN 15440 reconheceu que o MDS não pode ser utilizado com alguns materiais que, costumeira e possivelmente, estão presentes nos CSRs e suas limitações precisam ser consideradas.

A CEN/TS 15540:2006 indicava que a análise do carbono-14 é um método alternativo para a determinação do teor de biomassa expresso no percentagem do teor de carbono. Em 2006 o método do C14 para CSR estava em seus estágios iniciais de desenvolvimento, mas os méritos desse método já tinham sido reconhecidos pelo CEN e levaram ao desenvolvimento de um relatório técnico chamado CEN/TR 15591: determinação do teor de biomassa em CSR com base no método de datação por radiocarbono. O CEN 15591 foi aprovado em janeiro de 2007, e este relatório técnico tornou-se finalmente uma especificação técnica em 2008: a CEN/TS 15747. Em 2011, a CEN/TS 15747 foi substituída pela norma EM 15440.

Vantagens do Método Baseado no Carbono-14 em comparação com o MDS

O padrão CEN/TR 15591 reconhece que as limitações do método de dissolução seletiva fazem com que o mesmo não seja o mais eficaz na determinação do conteúdo de biomassa dos CSRs que contêm materiais com carbono fóssil e de biomassa no nível molecular. Apesar dos métodos de datação por radiocarbono serem mais caros e requererem pessoal treinado, eles são capazes de resolver problemas analíticos que teriam sido impossíveis de resolver através da seleção manual e do MDS como métodos.

As diretrizes técnicas conhecidas como “National Greenhouse and Energy Reporting (Measurement) Technical Guidelines” e emitidas pelo Departamento Australiano de Mudanças Climáticas em 2008 consideram a técnica de datação por radiocarbono como sendo uma alternativa melhor do que o MDS. A datação por carbono pode ser aplicada a qualquer tipo de mistura de combustível, incluindo combustíveis gasosos, líquidos e sólidos. Ela também pode analisar os combustíveis misturados propriamente ditos ou seus gases de combustão, o que é especialmente útil para as instalações localizadas onde existem sistemas de monitoramento de emissões em funcionamento. Onde a coleta dos combustíveis é difícil, a análise do carbono-14 é bem mais vantajosa porque ela não requer uma quantidade tão grande de amostra como o MDS.

Conteúdo de Biomassapelo Poder Calorífico

Apesar das suas limitações, o MDS pode estimar o conteúdo de biomassa dos CSRs através do poder calorífico, enquanto que os métodos de datação por carbono não podem fazer o mesmo porque as partes das amostras que não são de biomassa não são separadas durante a análise do carbono-14. Os métodos de datação por carbono também não podem determinar o conteúdo de biomassa de acordo com o peso.

A porcentagem de energia de biomassa encontrada nos combustíveis mistos, no entanto, pode ser calculada a partir dos resultados da análise do carbono-14. Detalhes sobre o cálculo foram incluídos em um relatório encomendado pela organização “UK Renewable Energy Association”, em cooperação com a Universidade de Columbia. Consulte as páginas 8 e 9.

A Beta Analytic Não Faz Testes Pelo MDS

Sediada em Miami, na Flórida, a Beta Analytic é um laboratório de datação por radiocarbono com certificação ISO/IEC 17025:2005. O laboratório faz análises pela técnica EN 15440, a qual é uma aplicação industrial de datação por radiocarbono, para os usuários dos combustíveis sólidos recuperados na Europa. A empresa não realiza testes pelo método de dissolução seletiva.