Degradação térmica de podas de árvores (Syzygium Cumini) visando a produção de carvão ativado para uso industrial

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Lôbo, Ranyere do Nascimento
• Orientador(a): Pedroza, Marcelo Mendes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Tocantins; Palmas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental - PPGEA
• País: BR
• Palavras-chave em Português: Poda de árvores; Syzygium cumini; Pirólise; Carvão ativado; Adsorção; Tree pruning; Syzygium cumini; Pyrolysis; Activated charcoal; Adsorption
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11612/4115

Este trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado utilizando como material precursor a poda de arborização urbana da cidade de Palmas - TO da espécie Suzygium cumini, em processo de pirólise. A pesquisa teve as seguintes fases: (a) caracterização da biomassa, (b) cinética de perda de massa, (c) planejamento de seleção de variáveis do processo de tratamento térmico, (d) caracterização do carvão ativado e (e) teste de adsorção. A biomassa foi caracterizada através da análise imediata, análise elementar, análise termogravimétrica (TG), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). O estudo da cinética de perda foi realizado na temperatura de 50 °C. Nos ensaios de pirólise da biomassa foram estudadas as seguintes variáveis de processo: temperatura da pirólise (350, 500 e 650 °C), vazão de gás inerte no reator de pirólise (4, 6 e 8 mL/min), taxa de aquecimento do reator de pirólise (25, 35 e 45 °C/min), diâmetro da partícula de biomassa (6,3, 8 e 12,5 mm), temperatura de aquecimento da biomassa em vapor úmido (110, 120 e 130 °C) e tempo de contato da biomassa com vapor úmido (20, 30 e 40 min). O carvão ativado foi caracterizado pelas análises imediatas e elementares, pH, ponto de carga zero (pHPCZ), número de iodo, termogravimétrica, espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier. O planejamento para o teste de adsorção de azul de metileno foi delineado com 7 fatores entre eles estão: temperatura (20, 25 e 30 °C), concentração do azul de metileno (5, 10 e 15 mg/L), tempo de adsorção (20, 40 e 60 min), massa de carvão ativado (0,5, 0,75 e 1 g), velocidade de agitação (71, 119 e 167 rpm), pH da solução de azul metileno (6,5, 7,5 e 8,5) e granulometria do adsorvente (0,45, 1,2 e 2 mm). A biomassa apresentou as seguintes características: (a) umidade = 5,97%, (b) material volátil = 81,90 %, (c) cinzas = 0,66 %, (d) carbono = 45,09 %, (e) nitrogênio = 0,19 % e (f) hidrogênio = 5,57 %. Nos testes de pirólise, o rendimento máximo de carvão foi de 78 % obtido nas seguintes condições: temperatura do reator = 350 ºC, taxa de aquecimento = 25 ºC / min e vazão de gás inerte = 4 mL/min. Na temperatura do reator de pirólise de 650 °C o rendimento médio de carvão foi de 15,87 %. O carvão apresentou pH entre 8,02 e 9,02, com relação de C/H igual a 31,09. O pHPCZ do material carbonáceo a 650 °C foi de pHPCZ 7,042. Adeterminação do número de iodo obteve resultados superiores a 1162,07 mgI2/g, valor bem superior do limite mínimo estabelecido pela norma para aceitação de carvão ativado. Nos testes de adsorção, os fatores que apresentaram significância foram a concentração de azul de metileno e massa de carvão. A capacidade máxima de adsorção foi de 1,48 mg/g de carvão nos testes. Os dados relacionados às características do carvão obtido no processo de pirólise a partir da biomassa residual Suzygium cumini apontam para a sua utilização como material adsorvente de micropoluentes.