Pirólise de Spirulina maxima: valores de energia de ativação e catálise in-situ aumentando a seletividade para hidrocarbonetos aromáticos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Simão, Bárbara Lopes
• Orientador(a): Ataíde, Carlos Henrique
• Banca de defesa: Vieira, Luiz Gustavo Martins, Coutinho Filho, Ubirajara, Carvalho, Wender Santana
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia Química; Spirulina; Microalga; Cianobacteria; Pirólise catalítica in-situ; Modelos de energia de ativação; Análise termogravimétrica (TGA); Melhoramento do bio-óleo; Microalgae; Cyanobacteria; In-situ catalytic pyrolysis; Activation energy models; Thermal gravimetric analysis (TGA); Upgrading of bio-oil
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28333; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.89

O uso de microalgas e cianobactérias como fonte de produção de bicombustíveis e outros produtos químicos de interesse comercial tem sido largamente reportada como uma tecnologia sustentável promissora. Em decorrência desse fato, as fontes de energia renováveis, como a biomassa, têm papel fundamental no contexto energético, ambiental e sócioeconômico. Uma vez que as microalgas estão entre os microorganismos fotossintéticos de crescimento mais rápido, além de terem a capacidade de se adaptar facilmente a várias condições climáticas e alta eficiência na fixação de CO2. A Spirulina maxima é considerada uma potencial matéria-prima para pirólise rápida, pois é uma cianobactéria que possui baixo teor de lipídios e alta quantidade de proteínas. Os hidrocarbonetos aromáticos, largamente empregados na indústria são os principais derivados da pirólise de proteínas. Neste estudo, análises termogravimétricas foram realizadas e os parâmetros cinéticos referentes à degradação térmica da biomassa foram identificados segundo três metodologias; dentre elas dois modelos globais isoconversionais (Friedman e Flynn-Wall-Ozawa) e um de energia de ativação distribuída (Miura-Maki). Observou-se concordância entre os resultados de energia de ativação obtidos pelas três metodologias, ou seja, 132,62, 143,77 e 130,04 kJ/mol, respectivamente para os modelos de Flynn-Wall-Ozawa, Friedman e Miura-Maki . Foram realizadas análises de micropirólise para biomassa pura em três diferentes temperaturas de reação (450, 550 e 650°C); assim, a composição dos vapores formados foi avaliada. As análises realizadas a 650°C apresentaram o maior rendimento de hidrocarbonetos aromáticos além de uma redução de compostos oxigenados. Variou-se também a taxa de aquecimento em 1, 5, 10, 15, e 20ºC/ms; ao analisar a composição dos vapores pôde-se observar que não houve mudanças significativas ao variar a taxa de aquecimento. Outro parâmetro analisado foi o tempo de reação, sendo realizadas análises em três diferentes tempos de reação (10, 20 e 30 s); assim analisou-se a composição dos vapores gerados. Com o aumento de tempo de reação houve uma diminuição dos compostos oxigenados, entretanto não houve mudanças significativas nos compostos aromáticos. Foi realizada também a micropirólise catalítica da Spirulina maxima com adição de dois tipos de catalisadores ácidos: zeolita (ZSM-5) e nióbio (HY-340). Nas condições estudadas, a Spirulina maxima adicionada de zeólita apresentou resultados expressivos para a seletividade de hidrocarbonetos aromáticos, para a razão biomassa/catalisador de 1:10, a produção foi aumentada em mais de cinco vezes em relação à biomassa pura. O catalisador à base de nióbio (HY-340) não apresentou efeito catalítico significativo em relação à produção de aromáticos. O nióbio é pouco explorado como catalisador para pirólise de biomassas, mas é promissor para estudos, pois apresenta alta acidez e um custo significativamente menor que as zeólitas comerciais. É importante ressaltar que os dados coletados no trabalho em questão podem ser útei para projetos de reatores.