Wood waste energetic recovery : experimental and modeling study of the thermal degradation

The biomass incineration for energy production and the waste managing are two environmental themes on which the research is focusing. This work has the aim to understand if the energetic recovery of the wood waste is a possible way of recovery. The research was started France, and, through a bibliographic work, it studies the availability of wood waste in the country and the legislation at the european and national level, regarding incineration of this kind of waste. The wood waste was divided in four raw material waste types: packaging wood, furniture wood, demolition wood and others (utility poles, railway sleepers, etc…); for each one of them the immediate availability and the annual flux was accounted . In the second part of this study the composition differences between wood waste with few addictives and natural wood was analyzed. At first a list of wood polluting compounds coming from the treatments was done, furthermore, through an experimental work of thermogravimertic analysis (TGA), some differences between the natural wood and the wood waste were found. One of the main differences is the presence of the melamine and the resins, especially in the furniture waste, which changes the thermal degradation behavior of the wood. Since waste biomasses are several and very different, the CRECK Laboratory developed a model to characterize the biomasses biochemically and simulate their TGA. A comparison of the TGA was done experimentally and then simulated to validate the model on non-natural biomasses, the results show that the model simulate with a good accuracy the real thermal behavior of the wood waste. Considering that some biomasses (in which several wood waste biomasses) have an high hydrogen content because of the presence of hydrogen rich extractives as terpenes and they could not be characterized by the model, the last step of this study was a development phase, in order to comprise these biomasses. A study on the terpenes was made to insert them in the model; moreover some TGA were simulated and compared to the former model simulation. The results of the comparisons show an improvement in describing biomass thermal degradation.

La valorizzazione energetica delle biomasse e la gestione dei rifiuti sono due tematiche su cui la ricerca si sta concentrando. Questo lavoro ha lo scopo di capire se la valorizzazione energetica del legno di rifiuto sia una via di recupero possibile. La ricerca è cominciata in Francia e, attraverso un lavoro bibliografico, si occupa di studiare la disponibilità del legno di rifiuto nel paese e il quadro legislativo a livello europeo e nazionale per quanto riguada questi tipi di rifiuto. Il legno di rifiuto è stato diviso in quattro tipi di materie prime: legno da imballaggio, legno da mobilio, legno proveniente da demolizioni e altro (pali telefonici e elettrici, traverse ferroviarie, ecc…); per ognuno dei quali si è valutata la disponibilità immediate ed il flusso annuo. Nella seconda parte di questo studio sono state analizzate le differenze di composizione tra il legno naturale ed il legno debolmente trattato con additivi. Inizialmente è stato fatto un elenco di composti inquinanti presenti nel legno derivanti da specifici trattamenti, in seguito, attraverso un lavoro sperimentale di analisi termogravimetriche (TGA), sono state trovate delle differenze tra il legno naturale ed il legno di rifiuto. Una delle più grandi differenze è la presenza di melamina e resine, specialmente nel legno da mobilio, che cambia il comportamento di decomposizione termica del legno. Dato che le molteplici biomasse sono molto differenti tra loro, il laboratorio CRECK ha sviluppato un modello per stimare le composizione biochimica delle biomasse e simularne la TGA. Le TGA analitiche e quelle simulate sono state cofrontate al fine di validare il modello su biomasse non naturali, i risultati mostrano che il modello simula con buona accuratezza il comportamento di decomposizione reale del legno di rifiuto In ragion del fatto che alcune biomasse (tra le quali molti tipi di legno di rifiuto) hanno un alto livello di idrogeno a causa della presenza di estrattivi ricchi in idrogeno come i terpeni e non possono essere caratterizzate dal modello, l’ultimo passo di questo studio è stata una fase di sviluppo modellistico, al fine di inserire queste biomasse. E’ stato fatto uno studio sui terpeni, al fine di inserirli nel modello; inoltre sono state simulate delle TGA e confrontate al modello precedente. I risultati dei confronti indicato un miglioramento nella descrizione del comportamento di degradazione delle biomasse.