Biocrude production by hydrothermal co-liquefaction of sugarcane bagasse, brewer’s spent grain, sludge from a paper recycling mill, and microalgae.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Bassoli, Sara Cangussú
Orientador(a): Amaral, Mateus de Souza, Baeta, Bruno Eduardo Lobo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Biocombustíveis
Liquefação
Bio-óleo
Microalga
Bagaço de cana
Link de acesso: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/18727
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Bassoli, Sara CangussúAmaral, Mateus de SouzaAquino, Sergio Francisco deNaves, Fabiano LuizAmaral, Mateus de SouzaBaeta, Bruno Eduardo Lobo2024-10-02T21:15:57Z2024-10-02T21:15:57Z2023BASSOLI, Sara Cangussú. Biocrude production by hydrothermal co-liquefaction of sugarcane bagasse, brewer’s spent grain, sludge from a paper recycling mill, and microalgae. 2023. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/18727Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.A procura crescente de uma fonte de energia sustentável orienta os pesquisadores a entender sobre a produção de biocombustíveis. A biomassa e os resíduos sólidos podem ser utilizados como fontes de energia através de processos de conversão termoquímicos. O processo de liquefação hidrotérmica (HTL) é uma alternativa para a obtenção de bio-óleo a partir de diferentes tipos de biomassa renovável e pode mitigar alguns impactos ambientais. O bio-óleo é considerado o substituto sustentável do petróleo e pode ser refinado em diferentes combustíveis ou componentes químicos. No entanto, o fornecimento e a dependência de apenas uma biomassa para a produção de biocombustíveis pode ser um obstáculo devido à sua sazonalidade, disponibilidade e custos logísticos. Neste sentido, o principal objetivo deste projeto é analisar a influência do rendimento do bio-óleo no processo de co-liquefação hidrotérmica (co-HTL) a partir de uma mistura quaternária de diferentes biomassas, tais como bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de malte, lodo de uma fábrica de reciclagem de papel e microalga (Chlorella vulgaris). Assim, uma revisão bibliométrica foi utilizada para analisar o estado da arte de HTL e co-HTL e observar novas tendências. Observou-se que nenhum artigo na literatura trata de uma mistura quaternária entre essas biomassas supracitadas. Desta forma, foi realizado um planejamento de mistura (simplex lattice) e as experiências de co-HTL foram realizadas num reator de autoclave agitado de alta pressão de 2000 mL a 275 ̊C durante 60 min, considerando 15% da relação matéria-prima/água. Os efeitos significativos de cada matéria- prima e das suas misturas foram analisados. O rendimento do biocarvão, o rendimento da fase gasosa e a conversão também foram modelados e discutidos. O HTL utilizando 100% de microalgas obteve o maior rendimento de bio-óleo, cerca de 52%. No entanto, uma vez que a compra de microalgas é mais difícil de obter do que as outras, foram analisados diferentes cenários, de forma a minimizar a concentração de microalgas e substituí-la por bagaço de malte e lodo, visando a maximização de bio-óleo. Verificou-se que a adição de microalgas na mistura de co-HTL só é significativa quando considerada mais de 50% para aumentar o rendimento do bio-óleo. No entanto, de acordo com a análise energética efetuada, a eficiência energética do bio-óleo aumenta quando a concentração de microalgas aumenta no processo.The rising demand to settle a sustainable energy source is guiding researchers for the production of biofuels. Biomass and solid residues can be used as energy sources using thermochemical conversion processes. The hydrothermal liquefaction (HTL) process is an alternative to obtaining biocrude from different types of renewable biomass and can mitigate environmental impacts. Biocrude is considered the sustainable substitute for petroleum, and can therefore be refined to different fuels or chemical components. However, the supply and dependence on only one biomass for biofuel production can be an obstacle due to its seasonality, availability, and logistics costs. In this sense, the main objective of this research project is to analyze the biocrude yield influence of the hydrothermal co-liquefaction process (co-HTL) from a quaternary blend of different biomasses, such as sugarcane bagasse, brewer’s spent grain (BSG), sludge from a paper recycling mill (PRM), and microalgae (Chlorella vulgaris). Thus, a bibliometric review was used to analyze the state-of-the-art of HTL and co-HTL and to observe new trends in the field. It was observed that no article in the literature deals with a quaternary blend between microalgae, PRM sludge, sugarcane bagasse, and BSG for biocrude production. In this way, a simplex lattice design was employed and co-HTL experiments were carried out in a 2000 mL high-pressure stirred autoclave reactor under 275 ̊C for 60 min, considering 15% of feedstock/water ratio. Significant effects in each feedstock and their blends were analyzed aiming to increase biocrude yield. Biochar yield, gas phase yield, and conversion were also modeled and discussed in the results. The HTL using 100% microalgae obtained the highest biocrude yield of 52%. However, since microalgae purchase is harder to obtain than the others, different scenarios were analyzed in order to minimize the microalgae concentration and substitute it with BSG and PRM sludge. It was found that the addition of microalgae in the co-HTL blend is only significant when considered more than 50% to increase biocrude yield. However, according to the energy analysis performed, the energy efficiency of biocrude increases when the microalgae concentration increases in the process.Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Stateshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 18/09/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessBiocombustíveisLiquefaçãoBio-óleoMicroalgaBagaço de canaBiocrude production by hydrothermal co-liquefaction of sugarcane bagasse, brewer’s spent grain, sludge from a paper recycling mill, and microalgae.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdfDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdfapplication/pdf3080039https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/eb20f062-3d21-4afe-958b-2d59f23e8da5/download35e2a8936f8a31fb01a7e75768ead683MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/b461e647-eccf-4bea-961e-abde115a0340/download2f656a26de8af8c32aaacd5e2a33538cMD52falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/1a68279e-0f24-4bee-84c8-01c53e88a748/downloadbb9bdc0b3349e4284e09149f943790b4MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdf.jpgDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2816https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/1922bf13-64e0-4133-925b-1d32d7ddb805/download53dfca41a2052744ce4fff7fc0f63232MD54falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdf.txtDISSERTAÇÃO_ProduçãoBioóleoColiquefação .pdf.txtExtracted texttext/plain101640https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/d93d4abb-75dd-41f4-a7fd-647768032934/download533e9481c5bc0ebba703aff45b38c10eMD55falseAnonymousREAD123456789/187272025-08-16 01:30:25.482http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/abertoopen.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/18727https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332025-08-16T04:30:25Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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