Cinética e mecanismo de decomposição térmica de huminas obtidas a partir de resíduos agroindustriais e carboidratos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Gariboti, Julio César de Jesus [UNIFESP]
• Orientador(a): Gomes, Eliezer Ladeia [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• dARK ID: ark:/48912/001300001qgww
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Huminas; Métodos isoconversionais; Processos termoquímicos; Reações paralelas; Reações consecutivas
• Palavras-chave em Inglês: Humins; Isoconversional methods; Thermochemical processes; Parallel reactions; Consecutive reactions
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11600/63549

A valorização de subprodutos obtidos de reações laterais durante o biorrefino de resíduos agroindústrias, como as huminas, é de grande importância para a viabilidade econômica das biorrefinarias e o processamento de biomassas. Abordam-se neste estudo dois cenários da síntese de huminas concomitante com a formação de ácido levulínico: o cenário A diz respeito as huminas obtidas do biorrefino em três etapas do bagaço de cana-de-açúcar (BCA) e da casca de arroz (CA) (H-BCAA e H-CAA, respectivamente), enquanto o cenário B, abrange as huminas obtidas do biorrefino do BCA em uma etapa (H-BCAB). A decomposição termoquímica das huminas é investigada por análise termogravimétricas não isotérmica (20 a 800°C). Em processos de conversão termoquímica, o potencial das huminas como fonte alternativa e renovável de energia é confirmado por suas caracterizações na análise imediata e elementar e na determinação do poder calorífico superior. Para o cenário A, a decomposição térmica das huminas foi examinada pelo modelo de reação global. A energia de ativação (Eα) foi estimada usando os métodos isoconversionais integrais de Ozawa–Flynn–Wall (FWO), Starink (STK) e Vyazovkin (VYZ). A Eα mostrou uma forte dependência da conversão com valores médios entre 210,14 e 211,53 para H-BCAA e 183,31 a 185,02 kJ mol-1 para H-CAA. Em relação ao cenário B, a decomposição térmica da H-BCAB foi largamente investigada considerando o modelo cinético de reações paralelas independentes, bem como reações consecutivas. Identificou-se na primeira abordagem a presença de oito pseudocomponentes, com Ea médias entre 40,8 a 81,3 kJ mol-1 utilizando o método isoconversional de Friedman. A segunda abordagem foi examinada por meio do modelo modificado de Kilzer e Broido e apresentou Ea média entre 24,94 e 167,38 kJ mol-1. O método master-plot sugeriu que o mecanismo de reação de decomposição térmica das huminas ocorre por meio de mecanismos de ordem de reação, difusão tridimensional e nucleação randômica. Esses resultados foram interpretados através dos parâmetros termodinâmicos revelando que o processo de decomposição não-isotérmica das huminas é endotérmico e favorável para a formação dos produtos. Baseado nesses resultados, mais estudos são necessários ao aproveitamento máximo dos subprodutos laterais, tendo em vista a atratividade de sua rica matriz de carbono. Os desafios adicionais na tecnologia de materiais carbonáceos para energia e hidrocarbonetos trazem importantes caminhos à inovação e ampliação por meio de plataforma integradas que potencializem os subprodutos laterais, como as huminas.