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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12992

Title: Aplicação da espectroscopia no infravermelho próximo para avaliação do carvão vegetal
???metadata.dc.creator???: Costa, Lívia Ribeiro
???metadata.dc.creator.Lattes???: http://lattes.cnpq.br/6376737534581799
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Hein, Paulo Ricardo Gherardi
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: Trugilho, Paulo Fernando
???metadata.dc.contributor.referee1???: Hein, Paulo Ricardo Gherardi
???metadata.dc.contributor.referee2???: Sales, Priscila Ferreira de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Oliveira, Tiago José Pires de
Keywords: Carvão vegetal
Espectroscopia no NIR
Regressão PLS
Principal Component Analysis (PCA)
Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA)
Charcoal
NIR spectroscopy
Regression PLS
???metadata.dc.date.submitted???: 20-Mar-2017
Issue Date: 17-May-2017
???metadata.dc.description.sponsorship???: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Citation: COSTA, L. R. Aplicação da espectroscopia no infravermelho próximo para avaliação do carvão vegetal. 2017. 61 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
???metadata.dc.description.resumo???: Para controlar a qualidade de seus produtos, as siderurgias a carvão vegetal necessitam de tecnologias capazes de estimar as características de seu agente bioredutor de forma rápida e confiável, pois as análises convencionais são onerosas e demoradas. A espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) tem sido aplicada com sucesso na determinação de propriedades do carvão vegetal, permitindo a classificação do material em tempo real. Não há na literatura estudos que aplicaram a técnica para avaliar a temperatura de carbonização e a densidade do material carbonáceo. Assim, o objetivo deste estudo foi estabelecer modelos multivariados para estimativa do rendimento gravimétrico da carbonização (RGC), densidade relativa aparente (DRA) e temperatura final de carbonização (TFC) do carvão vegetal por meio da espectroscopia no NIR. Clones de Eucalyptus provenientes de plantios comerciais manejados para fins energéticos e produção de celulose e papel foram utilizados. Corpos de prova prismáticos de madeiras com dimensões nominais de 25 mm x 25 mm x 80 mm foram carbonizados em temperaturas finais de 400ºC, 500ºC, 600ºC e 700ºC. Espectros no NIR medidos diretamente sobre 160 amostras de carvão foram correlacionados com valores de RGC e DRA obtidos por meio de análises convencionais realizados em laboratório. Análise de componentes principais (PCA), regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS-R) e análise discriminante por mínimos quadrados parciais (PLS-DA) foram utilizadas a partir das informações espectrais e experimentais. A técnica NIRS associada a PLS-R foi capaz de predizer a TFC e RGC apresentando coeficientes de determinação na validação cruzada (R²cv) de 0,96 e 0,85, respectivamente. Não foi possível predizer a densidade relativa aparente do carvão vegetal com base na assinatura espectral dos carvões. Os tratamentos matemáticos não forneceram melhores calibrações para as propriedades avaliadas do carvão vegetal. Validações cruzadas e externas apresentaram estatísticas semelhantes, confirmando a capacidade da espectroscopia no NIR associada à estatística multivariada em controlar a qualidade do carvão. A classificação das amostras em grupos de temperatura de carbonização através da PLS-DA obteve 100% de classificação correta, exceto para temperatura de 500°C (97,5%). A partir dos modelos desenvolvidos, é possível predizer as características do carvão como o rendimento gravimétrico e a temperatura de pirólise. Esse trabalho servirá como uma referência para o desenvolvimento de novos estudos e aplicações da técnica no NIR em carvão vegetal.
Abstract: For controling the quality of their products, charcoal steels mills require technologies capable of predicting the characteristics of their bioreducing agent quickly and reliably, since conventional analyzes are expensive and time-consuming. Near infrared spectroscopy (NIR) has been successfully applied to determine charcoal properties, allowing material classification in real time. There are no studies in the literature that applied the technique to evaluate the carbonization temperature and the density of the carbonaceous material. Thus, this study aimed to establish multivariate models to estimate gravimetric carbonization yield (GCY), apparent relative density (ARD) and final carbonization temperature (FTC of Eucalyptus charcoal by NIR spectroscopy. Eucalyptus clones from commercial plantations managed for energy purposes and pulp and paper production were used. Wood prismatic specimens with nominal dimensions of 25 mm x 25 mm x 80 mm were carbonized at final temperatures of 400°C, 500°C, 600°C and 700°C. NIR spectra measured directly on 160 charcoal specimens were correlated with GCY and ARD values obtained through conventional laboratory analyzes. Principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS-R) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) were utilized based in spectral and experimental information. The NIRS technique associated with PLS-R was able to predict FTP and GCY presenting cross-validation coefficients (R²cv) of 0.96 and 0.85, respectively. It was not possible to predict apparent relative density based on charcoal spectral signature. Mathematical treatments did not provide better calibrations for the charcoal properties evaluated. Crossed and independent validations presented similar statistics, confirming NIR spectroscopy capacity associated with multivariate statistics at controlling charcoal quality. Specimen’s classifications into carbonization temperature groups through PLS-DA obtained 100% correct classification, except for 500°C temperature (97.5%). From the developed models, it is possible to predict charcoal characteristics such as gravimetric carbonization yield and final pyrolysis temperature. This work will serve as a reference for the development of new studies and applications of the technique NIR in charcoal.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12992
Publisher: Universidade Federal de Lavras
???metadata.dc.language???: por
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