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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38865
Tipo: Dissertação
Título: Pirólise lenta do aguapé (Eichhornia crassipes) para obtenção de biocarvão visando ao sequestro de carbono
Autor(es): Pimentel, Maxwell de Arandas
Orientador: Andersen, Silvia Layara Floriani
Coorientador: Alves, José Luiz Francisco
Membro da Banca: Mendes, Gabriela Paupitz
Membro da Banca: Sena, Rennio Felix de
Membro da Banca: Silva, Jean Constantino Gomes da
Resumo: O aguapé (Eichhornia crassipes), macrófita aquática invasora de alta taxa de crescimento e associada à eutrofização, configura-se como uma fonte abundante e subexplorada de carbono renovável. O presente estudo teve como objetivo avaliar o rendimento, as propriedades físicoquímicas e o potencial de sequestro de carbono do biocarvão obtido por pirólise lenta do aguapé, investigando os efeitos da temperatura final (400, 500 e 600 °C) e do tempo de residência (30 e 60 min) sobre as emissões específicas de Gases do Efeito Estufa (GEE) evitadas por tonelada de biomassa seca. A análise imediata indicou teores moderados de carbono fixo (13,07%) e de cinzas (27,41%), associados a concentrações relevantes de K (676,9 mgK/gcinzas), Ca (65 mgCa/gcinzas) e P (27,3 mgP/gcinzas), reforçando a adequação do aguapé para a produção de biocarvão com aplicação agronômica e contribuição para a ciclagem de nutrientes. A análise elementar revelou proporções razoáveis de C (30,61%), O (35,53%), H (3,78%), N (2,35%) e S (0,32%), valores compatíveis com matérias-primas tipicamente utilizadas na produção de biocarvão por pirólise lenta. No entanto, sua baixa densidade aparente (145,33 kg/m³) impõe limitações logísticas, exigindo, em aplicações reais, etapas adicionais de pré-processamento, como briquetagem ou peletização. O rendimento de biocarvão decresceu de 0,48 tbiocarvão/tbiomassa (400 °C; 30 min) para 0,34 tbiocarvão/tbiomassa (600 °C; 60 min), refletindo maior intensidade das reações de devolatilização e de craqueamento. A fração de carbono elementar variou de 0,36 a 0,18, enquanto a razão molar H/C diminuiu de 0,71 para 0,48, caracterizando aumento da aromaticidade e da recalcitrância da matriz carbonosa. A fração estável de carbono (Fperm) oscilou entre 0,51 e 0,66, com valores mais elevados observados a altas temperaturas e em tempos de residência prolongados. As emissões específicas de GEE evitadas situaram-se entre 0,32 e 0,15 tCO₂eq/t de biomassa seca, indicando que condições de temperatura brandas, combinadas a tempos de residência mais longos, maximizam o potencial de sequestro de carbono. Sob a perspectiva da viabilidade econômico-ambiental, o biocarvão de aguapé revela o potencial de geração de créditos entre US$ 22,89 e US$ 50,37 por tonelada. Conclui-se que o biocarvão derivado do aguapé possui características compatíveis com aplicações no sequestro de carbono e na melhoria da qualidade do solo, além de representar uma alternativa estratégica para o manejo sustentável de plantas aquáticas invasoras no âmbito da bioeconomia de baixo carbono.
Abstract: Water hyacinth (Eichhornia crassipes), an invasive aquatic macrophyte characterized by rapid growth and commonly associated with eutrophication processes, represents an abundant and underexploited source of renewable carbon. This study aimed to evaluate the yield, physicochemical properties, and carbon sequestration potential of biochar produced via slow pyrolysis of water hyacinth biomass. In particular, the effects of final pyrolysis temperature (400, 500, and 600 °C) and residence time (30 and 60 min) on the specific greenhouse gas (GHG) emissions avoided per ton of dry biomass were investigated. Proximate analysis revealed moderate contents of fixed carbon (13.07%) and ash (27.41%), associated with significant concentrations of K (676.9 mgK/gash), Ca (65 mgCa/gash), and P (27.3 mgP/gash). These results highlight the suitability of water hyacinth as a feedstock for biochar production with potential agronomic applications and contributions to nutrient cycling. Elemental analysis indicated proportions of C (30.61%), O (35.53%), H (3.78%), N (2.35%), and S (0.32%), values consistent with those typically reported for biomass feedstocks used in slow pyrolysis processes. However, the low bulk density of the biomass (145.33 kg/m⁻³) imposes logistical constraints, requiring additional preprocessing steps in practical applications, such as briquetting or pelletization. Biochar yield decreased from 0.48 tbiochar/tbiomass (400 °C; 30 min) to 0.34 tbiochar/tbiomass (600 °C; 60 min), reflecting the increased intensity of devolatilization and thermal cracking reactions at higher temperatures and longer residence times. The elemental carbon fraction ranged from 0.36 to 0.18, while the molar H/C ratio decreased from 0.71 to 0.48, indicating increased aromaticity and recalcitrance of the carbon matrix. The stable carbon fraction (Fperm) ranged from 0.51 to 0.66, with higher values observed at elevated temperatures and longer residence times. Specific avoided GHG emissions ranged from 0.32 to 0.15 tCO₂eq/ t of dry biomass, suggesting that milder temperature conditions combined with longer residence times may enhance the overall carbon sequestration potential. From an economic– environmental feasibility perspective, water hyacinth-derived biochar shows the potential to generate carbon credits ranging from US$ 22.89 to US$ 50.37 per ton. Overall, the findings indicate that biochar produced from water hyacinth exhibits physicochemical characteristics compatible with applications in carbon sequestration and soil quality improvement. Moreover, its production represents a promising strategy for the sustainable management of invasive aquatic plants within the framework of a low-carbon bioeconomy.
Palavras-chave: Aguapé
Biomassa
Pirólise lenta
Biocarvão
Sequestro de carbono
Water hyacinth
Biomass
Slow pyrolysis
Biochar
Carbon sequestration
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Energias Renováveis
Programa: Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
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/123456789/38865
Data do documento: 10-Dez-2025
Aparece nas coleções:Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis



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