Carbonização sustentável para valorização do bambu Bambusa tuldoide: produção de carvão ativado e caracterização do bio-óleo recuperado

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Brito, João Mauro Alves Lima
• Orientador(a): Ataíde, Carlos Henrique
• Banca de defesa: Cardoso, Cássia Regina , Faria, Anizio Marcio de , Duarte, Claudio Roberto
• 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: Carvão vegetal; Pirólise lenta; Bambusa Tuldoide; Ativação química; Superficial específica; Charcoal; Slow pyrolisys; Chemical activation; Specific surface area
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32471; https://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.776

As biomassas são fontes de energia renováveis que têm sido reconhecidas como recursos energéticos sustentáveis e alternativos aos combustíveis fósseis, por apresentarem vasta disponibilidade e variedade. O bambu, biomassa de origem florestal que cresce naturalmente em regiões tropicais, é uma das alternativas de biomassa que apresenta grande potencial, devido a sua alta taxa de crescimento quando comparado com outros tipos de biomassas. Uma das aplicações do bambu é a pirólise lenta ou carbonização que é definida como a degradação térmica de qualquer material orgânico na ausência total ou parcial de oxigênio que tem como objetivo principal a produção de carvão (fração sólida), sendo o bio-óleo e os gases não condensáveis subprodutos. O carvão vegetal produzido pela pirólise lenta é utilizado em várias atividades do nosso cotidiano, seja nas residências no preparo de um churrasco, na indústria farmacêutica, na produção de carvão ativado, na indústria química como fonte de carbono, grafite, filtros e principalmente nas indústrias siderúrgicas. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi a produção de carvão via pirólise lenta utilizando como biomassa o bambu da espécie Bambusa Tuldoide empregando três temperaturas finais de carbonização e três diferentes taxas de aquecimento do forno. Posteriormente o carvão produzido foi submetido à ativação química com cloreto de zinco. Em seguida a área superficial especifica do carvão ativado produzido foi determinada. O carvão e o bio-óleo produzidos na etapa de pirólise lenta e o carvão ativado foram caraterizados. A taxa de aquecimento e a temperatura final de carbonização foram avaliadas através de um planejamento fatorial ( ), que após tratamentos estatísticos dos dados forneceram correlações empíricas, capazes de prever o comportamento do processo estudado. O rendimento gravimétrico de carvão vegetal para os experimentos variou de 36,62 a 47,02% e o teor de carbono fixo variou de 59,99 a 74,54%. Os resultados mostraram que o carvão oriundo da carbonização apresentou resultados homogêneos quanto aos aspectos físicos e químicos, entretanto apresentou elevado teor de cinzas que inviabiliza a utilização na siderurgia e área superficial muita baixa, que indica a necessidade do processo de ativação. O procedimento de ativação apresentou uma produção de aproximadamente 60% (massa de carvão ativado/massa de carvão) para todos os testes realizados, mostrando uma tendência quanto ao rendimento. Após o processo de ativação, notou-se um aumento significativo na área superficial quando comparado com o carvão antes da ativação, atingindo até 849,99 m2/g. O carvão ativado produzido foi classificado como estrutura majoritariamente de microsporos (<2nm) o que garante ao carvão, juntamente com a elevada área superficial, alta capacidade para a operação de adsorção. O bio-óleo produzido na carbonização foi caracterizado e apresentou coloração marrom, odor característico, pH em torno de 3 e teor de água médio próximo a 50%. Os bio-óleos obtidos pela carbonização lenta do bambu mostraram-se uma mistura complexa constituída por uma grande variedade de compostos orgânicos, que em sua maioria são ácidos carboxílicos e fenóis (em torno de 50,00 e 15,00% da área do pico cromatográfico, respectivamente).