Determinação da composição química de biomassas lignocelulósicas por meio da análise térmica - Oliveira, Miriam Ricciulli [UNESP] (2025)
A biomassa lignocelulósica representa uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis devido à sua natureza renovável, de baixo custo e ampla disponibilidade. Seus principais componentes, como celulose, hemicelulose e lignina, apresentam propriedades distintas que afetam diretamente a eficiência dos processos de conversão, tornando sua quantificação essencial. Metodologias convencionais para determinar a composição da biomassa são demoradas, custosas e geram quantidades significativas de resíduos. A análise termogravimétrica (TGA, thermogravimetric analysis) proporciona uma abordagem mais rápida, produzindo curvas TG (thermogravimetry) e DTG (derivative thermogravimetry) que indicam as proporções relativas de cada componente da biomassa. Nesta tese, modelos matemáticos foram desenvolvidos a partir do processamento das curvas TG/DTG de diferentes biomassas, combinados com regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), para prever o conteúdo dos principais constituintes na biomassa bruta. Para expandir o conjunto de dados para a construção do modelo, 15 biomassas sintéticas foram preparadas utilizando componentes isolados de biomassa e padrões comerciais. Os resultados obtidos pelas técnicas de caracterização química e físico-químicas indicaram que os tratamentos químicos empregados foram eficazes para o isolamento dos componentes lignocelulósicos. Os resultados também revelaram sobreajuste nos modelos, com valores de erro de predição excedendo os valores de erro de calibração. Sob atmosfera inerte, os valores do erro de calibração e predição variaram de 0,2 a 4,7% e 3,19 a 9,6%, respectivamente, enquanto sob atmosfera oxidante, variaram de 0,04 a 3,8% e 3,86 a 10,19%, respectivamente. No entanto, ao comparar os valores de referência e previstos, os modelos demonstraram, de modo geral, bom desempenho, com resultados ligeiramente melhores em condições inertes. Considerando a diferença entre os valores medidos e estimados, a média do erro máximo foi de aproximadamente 6,5%. A menor precisão foi observada na previsão da hemicelulose em condições oxidantes, enquanto a melhor previsão foi obtida para a lignina em condições inertes, com erros abaixo de 2,5%. Concluindo, a técnica TGA-PLS representa uma alternativa promissora aos métodos convencionais, apresentando bons resultados em diversos casos avaliados. No entanto, casos de menor acurácia ainda requerem investigação mais aprofundada por meio da aplicação de técnicas complementares.