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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38277| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Estudo cinético da pirólise do caroço de açaí (Euterpe Oleracea Mart.) uma primeira fase para obtenção de bio-óleo |
| Autor(es): | Silva, Daniel Arnóbio Dantas da |
| Orientador: | Silva, Giovanilton Ferreira da |
| Coorientador: | Santos, Nataly Albuquerque dos |
| Membro da Banca: | Ferreira, Andrea Lopes de Oliveira |
| Membro da Banca: | Silva, Marta Célia Dantas |
| Resumo: | O estudo cinético da reação de pirólise caracteriza-se como etapa primordial, já que o conhecimento de parâmetros como energia de ativação (Eaα), fator pré-exponencial (Aα) e modelo de reação (f(α)), permitem vislumbrar a viabilidade do processo, assim como a demanda energética, e seu dimensionamento em escala industrial. Sendo assim, objetivou-se avaliar o potencial do processo de pirólise rápida do caroço do açaí, o principal resíduo da indústria do açaí, para produção de bio-óleo, mediante estudo cinético, e caracterização físico-química pela análise imediata, termogravimetria (TG) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A determinação dos parâmetros cinéticos da reação de pirólise rápida do caroço do açaí foi realizada aplicando os métodos isoconversionais de Friedman (FR), Ozawa- Flynn-Wall (OFW), e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) à dados termogravimétricos obtidos em cinco razões de aquecimento distintas (2,5, 20, 50, 75 e 100 oC.min-1 ) e fluxos de N2 variando em 25, 50 e 75 mL.min-1 . Foi possível verificar que, em relação a composição química da biomassa estudada, pode-se afirmar que ela possui características promissoras caso seja direcionada para produção de bio-óleo, como baixo teor de umidade (9,30%), alto teor de material-volátil (83,5%) e baixa quantidade de cinzas (1,75%). O estudo da decomposição térmica do caroço do açaí em atmosfera inerte, evidenciou três regiões características de perda de massa definidas como, secagem, pirólise rápida e pirólise lenta, onde foi possível observar, respectivamente, perdas de massa para tais regiões de 11,91 ± 0,2 %, 77,71 ± 1,97 % e 9,01 ± 1,40 %. A análise da variação da energia de ativação em função da conversão em fluxo de N2 de 50 mL.min-1 , permitiu distinguir resultados de Eaα para a hemicelulose e celulose em concordância com resultados reportados na literatura. Para região de variação atribuída a hemicelulose, os valores de Eaα foram 177,00 ± 14,09 kJ.mol-1 , 167,32 ± 14,02 kJ.mol-1 e 166,30 ± 14,60 kJ.mol-1 , empregando os métodos de FR, FWO e KAS, respectivamente. Para zona de variação atribuída a decomposição térmica da celulose, os valores obtidos foram 189,83 ± 6,67 kJ.mol-1 , 184,79 ± 10,12 kJ.mol-1 , e 184,29 ± 10,46 kJ.mol-1, empregando os métodos de FR, FWO e KAS, respectivamente. Além disso, o estudo da influência do fluxo de N2 submetido a amostra indicou que a reatividade dos constituintes é modificada, sendo observada a redução do valor da energia de ativação aparente com o incremento do fluxo de N2 de 25 mL.min-1 para 75 mL.min-1 , para todos os métodos isoconversionais aplicados. Os resultados obtidos demonstraram que o caroço do açaí se destaca como uma biomassa promissora, onde os parâmetros cinéticos obtidos evidenciam-se como informação importante para o avanço na avaliação da viabilidade da rota de pirólise rápida como via para produção de bioquerosene de aviação. |
| Abstract: | The kinetic study of the pyrolysis reaction is characterized as a primordial step, since the knowledge of parameters such as activation energy (Eaα), pre-exponential factor (Aα) and reaction model (f(α)), allow us to glimpse the feasibility of the process, as well as the energy demand, and its dimensioning on an industrial scale. Therefore, the objective was to evaluate the potential of the process of fast pyrolysis of the açaí seed, the main residue of the açaí industry, for the production of bio-oil, through a kinetic study, and physical-chemical characterization by immediate analysis, thermogravimetry (TG ) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).The determination of the kinetic parameters of the reaction was carried out by applying the isoconversional methods of Friedman (FR), Ozawa-Flynn-Wall (OFW), and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) to thermogravimetric data obtained in five different heating ratios (2, 5, 20, 50, 75 and 100 oC.min-1 ) and N2 fluxes varying in 25, 50 and 75 mL.min- 1. It was possible to verify that, in relation to the chemical composition of the studied biomass, it can be said that it has promising characteristics if it is directed to the production of bio-oil, such as low moisture content (9.30%), high content of volatile material (83.5%) and low amount of ash (1.75%). The study of the thermal decomposition of the açaí seed in an inert atmosphere showed three characteristic regions of mass loss defined as drying, fast pyrolysis and slow pyrolysis, where it was possible to observe, respectively, mass losses for such regions of 11.91 ± 0.2 %, 77.71 ± 1.97 % and 9.01 ± 1.40%. The analysis of the variation of activation energy as a function of the conversion in N2 flux of 50 mL.min-1 , allowed to distinguish Eaα results for hemicellulose and cellulose in agreement with results reported in the literature. For the region of variation attributed to hemicellulose, the Eaα values were 177.00 ± 14.09 kJ.mol-1 , 167.32 ± 14.02 kJ.mol-1 and 166.30 ± 14.60 kJ.mol-1 , using the FR, FWO and KAS methods, respectively. For the variation zone attributed to the thermal decomposition of cellulose, the values obtained were 189.83 ± 6.67 kJ.mol-1 , 184.79 ± 10,12 kJ.mol-1 , and 184.29 ± 10.46 kJ.mol-1 , using the FR, FWO and KAS methods, respectively. In addition, the study of the influence of the flow of N2 submitted to the sample indicated that the reactivity of the constituents is modified, being observed the reduction of the value of the apparent activation energy with the increase of the flow of N2 25 mL.min-1 to 75 mL.min-1 , for all isoconversional methods applied. The results obtained showed that the açaí seed stands out as a promising biomass, where the kinetic parameters obtained are evidenced as important information for the advancement in the evaluation of the viability of the fast pyrolysis route to produce aviation biokerosene. |
| Palavras-chave: | Biomassa Método isoconversional Parâmetros cinéticos Hidrocarbonetos renováveis Biomass Isoconversional method Kinetic parameters Renewable hydrocarbons |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Engenharia Química |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38277 |
| Data do documento: | 23-Fev-2022 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Arquivos associados a este item:
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