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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Caracterizações física e química de resíduos sólidos da cajucultura e avaliação do potencial energético em processos de conversão térmica
metadata.dc.creator: Tavares, Priscilla Torquato
metadata.dc.contributor.advisor1: Andersen, Silvia Layara Floriani
metadata.dc.description.resumo: O aumento da demanda energética e a crescente necessidade de produção sustentável de energia tem mostrado a importância da diversificação das fontes energéticas. A biomassa tem se destacado por suas características econômicas, físicas e químicas, podendo ser considerada como a fonte energética do futuro. Os resíduos agrícolas são uma forma de biomassa apropriada para produção energética. A geração de resíduos proveniente do cultivo e beneficiamento do caju produziu em 2015, no Brasil, entre 1,4 e 1,5 toneladas de casca de castanha de caju (CCC) e entre 4,2 e 5,0 toneladas de resíduo de pseudofruto de caju (BC). Portanto, a utilização de resíduos sólidos da cajucultura para produção de energia, reduziria a problemática da destinação desses resíduos e poderia substituir a lenha para aplicação energética utilizada no próprio beneficiamento ou em outras indústrias. O objetivo deste trabalho é verificar a possibilidade de utilização dos resíduos sólidos da cajucultura como fonte alternativa e renovável de energia em processos de conversão termoquímica, por meio das caracterizações física e química (análise imediata, análise elementar, densidade, poder calorífico, microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raios X), observando também a probabilidade de fusão das cinzas. O comportamento térmico dos resíduos foi avaliado por meio de análise termogravimétrica. A CCC é mais energética que o BC, pois apesar de possuírem a mesma relação H/C (0,13), a CCC possui menor relação O/C (0,67) que o BC (0,89). Os teores de N e S encontrados foram altos para ambos BC (3,59 and 0,98%, respectivamente) e CCC (0,85% and 0,89 respectivamente), indicando lançamento de poluentes durante a conversão termoquímica que deve ser contida. Verificou-se que os resíduos analisados apresentam potencial para utilização em processos de conversão térmica, devido a alta densidade, elevado percentual de voláteis, baixa temperatura de ignição (BC = 167 ºC e CCC = 199 oC). Observou-se também um baixo teor de cinzas (BC = 3,55% e CCC = 2,16%), com probabilidade de baixas temperaturas de fusão destas, devido à elevada concentração de potássio (BC = 61,29 e CCC = 50,57%). O comportamento térmico das amostras mostrou que durante a pirólise, há três picos principais de perda de massa para a casca da castanha de caju (CCC) (em torno de 240, 300 e 440 °C) e um pico bem definido para o bagaço de caju (BC) (em torno de 300 °C); já durante a combustão, verificaram-se três picos predominantes para a CCC (aproximadamente 240, 450 e 490 °C), o que indica a perda de hemicelulose, celulose e lignina, predominantemente, e dois picos preponderantes para o BC (300 e 500 °C, aproximadamente), correspondendo à perda da hemicelulose e celulose para a oxidação da celulose. Os resíduos sólidos em questão tem potencial para serem usados como fonte alternativa de energia renovável e podem colaborar com a diversificação energética, dando um descarte sustentável aos resíduos da cajucultura.
Abstract: The exponential increase in energy demand and the growing need for sustainable energy production require diversification of energy sources. Biomass has stood out due to their economic and physicochemical particulars, and may be considered as the energy source of the future. Agricultural waste is a form of biomass suitable for energy production. The cultivation and beneficiation of cashew generated, in 2015, between 1.4 and 1.5 million tons of cashew nut shell (CNS) and between 4.2 and 5.0 million tons of cashew apple bagasse (CAB) (IBGE, 2016). Therefore, the use of these waste for energy purposes would reduce disposal issues of these and could substitute others fuels in industries. The objective of this study is to verify the possibility of using solid waste from cashew culture as an alternative and renewable energy source in thermal conversion processes, characterizing them physically and chemically (immediate analysis, elemental analysis, density measurement, calculation of calorific value, SEM and XRF), and verifying the probability of ash melt. Furthermore, the thermal behavior of the residues was evaluated by thermogravimetric analysis carried out in inert and oxidizing atmosphere in order to analyze the processes of pyrolysis and combustion, respectively. The thermal behavior of waste was evaluated by thermal gravimetric analysis. CNS is more energetic than the CAB, because despite having the same H/C ratio (0.13), CNS has lower O/C ratio (0.67) than CAB (0.89). The N and S found were high for both CAB (3.59 and 0.98%, respectively) and CNS (0.85% and 0.89 respectively), indicating the release of pollutants during thermochemical conversion which must be contained. The CAB and the CNS showed a high density, high volatile matter content and low ignition temperature, 167 ºC and 199 ºC respectively, as well as low ash content, 3.55 and 2.16% for CAB and CNS, respectively. The pyrolysis curve showed that there were three major peaks for CNS, relating to the degradation of hemicellulose, cellulose and lignin fraction, respectively; while for CAB it was observed the presence of a well defined peak at 300 ºC, representing the superposition of simultaneous degradation of lignocellulosic components. During the combustion, there are three peaks for CNS, which indicates loss of hemicellulose, cellulose and lignin, predominantly, and for CAB there were two predominant peaks, corresponding to the loss of the hemicellulose and cellulose to the oxidation of the cellulose. In conclusion, it was found that the solid wastes in question have potential to be used as an alternative and renewable energy source and may collaborate with energy diversification, giving a sustainable disposal for cashew cultivation residues.
Keywords: Biomassa
Caju
Energias Renováveis
Resíduos Sólidos
Biomass
Cashew
Renewable Energy
Solid Waste
metadata.dc.subject.cnpq: ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Engenharias Renováveis
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
Citation: TAVARES, Priscilla Torquato. Caracterizações física e química de resíduos sólidos da cajucultura e avaliação do potencial energético em processos de conversão térmica. 2016. 93f. Dissertação (Mestrado em Energias Renováveis) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2016.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/8791
Issue Date: 4-Nov-2016
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