Análise físico-química e pirólise da fibra de coco e da casca de cebola
Ano de defesa: | 2021 |
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Orientador(a): | |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE Brasil UFTM Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais |
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País: |
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Palavras-chave em Português: | |
Link de acesso: | http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1277 |
Resumo: | A biomassa lignocelulósica representa uma fonte de matéria-prima abundante e de baixo custo para produção de energia renovável e diversos materiais. Ela é composta de uma mistura complexa de celulose, hemicelulose, lignina, além de extrativos e cinzas. A pirólise é um processo termoquímico para exploração da biomassa, no qual ocorre a sua decomposição química, pelo calor, na ausência total ou parcial de oxigênio, produzindo bio-óleo, bio-gás e bio-carvão. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi realizar a caracterização química e física da fibra de coco e da casca de cebola e estudar a pirólise de ambas as biomassas analisando o efeito da temperatura pirolítica e da adição de cloreto de magnésio (MgCl2) nos produtos pirolíticos. As propriedades físicas e químicas da fibra de coco e casca de cebola foram avaliadas através de distribuição granulométrica, análise de forma da partícula, densidade, além de análises: imediata, de composição lignocelulósica, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e termogravimétrica. As cinéticas de degradação térmica das biomassas foram avaliadas utilizando o modelo de Reação Global Reparametrizado (RGR) a partir dos dados experimentais das análises termogravimétricas para as taxas de aquecimento de 20, 30, 40 e 50 °C.min-1 . Cada biomassa foi submetida a seis experimentos de pirólise em leito fixo através de um planejamento experimental 2² com duas réplicas no ponto central, a fim de avaliar os efeitos da temperatura de pirólise (350, 400 e 450 °C) e da adição de MgCl2 (0, 5 e 10 %) no rendimento dos produtos líquidos, bio-carvão e bio-gás. Para ambas as biomassas observou-se que o rendimento dos produtos líquidos é favorecido pelo aumento da temperatura de pirólise e baixas concentrações do sal; já para o bio-carvão observou-se que quanto maior a concentração de MgCl2 e menor a temperatura de pirólise, maior será seu rendimento; quanto ao bio-gás o maior rendimento observado foi para altas temperaturas e baixas concentrações do sal. Pela análise dos espectros de FTIR dos produtos pirolíticos das biomassas obteve-se com principais estruturas químicas presentes na fase aquosa o alongamento O-H, ligações aromáticas C=C e C-H; já nos bio-carvões identificou-se a presença de alongamentos O-H, ligações C-Hn, C=C aromáticas, CH2, C-O, C-O-C e C-H aromáticas. |
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Análise físico-química e pirólise da fibra de coco e da casca de cebolaPirólise.Lignocelulose.Modelo de reação global reparametrizado.Cloreto de magnésio.FTIR.Global reparametrized reaction model.Magnesium chloride.Lignocellulose.CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAA biomassa lignocelulósica representa uma fonte de matéria-prima abundante e de baixo custo para produção de energia renovável e diversos materiais. Ela é composta de uma mistura complexa de celulose, hemicelulose, lignina, além de extrativos e cinzas. A pirólise é um processo termoquímico para exploração da biomassa, no qual ocorre a sua decomposição química, pelo calor, na ausência total ou parcial de oxigênio, produzindo bio-óleo, bio-gás e bio-carvão. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi realizar a caracterização química e física da fibra de coco e da casca de cebola e estudar a pirólise de ambas as biomassas analisando o efeito da temperatura pirolítica e da adição de cloreto de magnésio (MgCl2) nos produtos pirolíticos. As propriedades físicas e químicas da fibra de coco e casca de cebola foram avaliadas através de distribuição granulométrica, análise de forma da partícula, densidade, além de análises: imediata, de composição lignocelulósica, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e termogravimétrica. As cinéticas de degradação térmica das biomassas foram avaliadas utilizando o modelo de Reação Global Reparametrizado (RGR) a partir dos dados experimentais das análises termogravimétricas para as taxas de aquecimento de 20, 30, 40 e 50 °C.min-1 . Cada biomassa foi submetida a seis experimentos de pirólise em leito fixo através de um planejamento experimental 2² com duas réplicas no ponto central, a fim de avaliar os efeitos da temperatura de pirólise (350, 400 e 450 °C) e da adição de MgCl2 (0, 5 e 10 %) no rendimento dos produtos líquidos, bio-carvão e bio-gás. Para ambas as biomassas observou-se que o rendimento dos produtos líquidos é favorecido pelo aumento da temperatura de pirólise e baixas concentrações do sal; já para o bio-carvão observou-se que quanto maior a concentração de MgCl2 e menor a temperatura de pirólise, maior será seu rendimento; quanto ao bio-gás o maior rendimento observado foi para altas temperaturas e baixas concentrações do sal. Pela análise dos espectros de FTIR dos produtos pirolíticos das biomassas obteve-se com principais estruturas químicas presentes na fase aquosa o alongamento O-H, ligações aromáticas C=C e C-H; já nos bio-carvões identificou-se a presença de alongamentos O-H, ligações C-Hn, C=C aromáticas, CH2, C-O, C-O-C e C-H aromáticas.Lignocellulosic biomass represents an abundant and low-cost source of raw material for the production of renewable energy and various materials. It is composed of a complex mixture of cellulose, hemicellulose, lignin, in addition to extracts and ashes. Pyrolysis is a thermochemical process for the exploration of biomass, in which its chemical decomposition occurs, by heat, in the absence of oxygen, producing biooil, bio-gas and bio-char. Thus, the objective of this work was to perform the chemical and physical characterization of coconut fiber and onion peel and to study a pyrolysis of both as biomasses by analyzing the effect of pyrolytic temperature and the addition of magnesium chloride (MgCl2) on pyrolytic products. The physical and composite properties of coconut fiber and onion skin were evaluated through particle size distribution, particle shape analysis, density, in addition to analyzes: immediate, lignocellulosic composition, Infra-Red Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) and thermogravimetric. The kinetics of thermal degradation of the biomasses were evaluated using the Global Reaction Reparametrized model from the experimental data of the thermogravimetric analyzes for the heating rates of 20, 30, 40 and 50 °C.min-1 . Each biomass was subjected to six fixed bed pyrolysis experiments through a 2² experimental design with two replicates at the central point, in order to evaluate the pyrolysis temperature effects (350, 400 and 450 °C) and the addition of MgCl2 (0, 5 and 10%) in the yield of liquid products, bio-coal and bio-gas. For both as biomasses it was observed that the yield of liquid products is favored by the increase in the temperature of pyrolysis and lowering of the salt; for bio-char, it is observed that the higher the concentration of MgCl2 and the lower the pyrolysis temperature, the greater its yield; as for bio-gas, the highest yield observed for high rates and low lows of salt. By analyzing the FTIR spectra of the pyrolytic products of the biomasses obtained with the main structures present in the aqueous phase, the O-H elongation, aromatic bonds C = C and C-H; in the bio-chars, the presence of O-H elongations, CHn, C = C aromatic bonds, CH2, C-O, C-O-C and C-H aromatics was identified.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Triângulo MineiroInstituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENEBrasilUFTMPrograma de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas GeraisSANTOS, Kássia Graciele dos05897527660http://lattes.cnpq.br/9680475824447820LUZ, Mário Sérgio da02998119646http://lattes.cnpq.br/3211921907360668SPIRANDELI, Adjentina Benigna de Lima2022-07-08T13:44:33Z2021-06-102022-07-08T13:44:33Z2021-06-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1277porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTMinstname:Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)instacron:UFTM2022-07-09T02:02:26Zoai:bdtd.uftm.edu.br:123456789/1277Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.uftm.edu.br/PUBhttp://bdtd.uftm.edu.br/oai/requestbdtd@uftm.edu.br||bdtd@uftm.edu.bropendoar:2022-07-09T02:02:26Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTM - Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)false |
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