Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/33607
metadata.teses.dc.title: Biomassa residual cafeeira como alternativa para produção de biocombustíveis
metadata.teses.dc.title.alternative: Residual biomass coffee as an alternative for biofuel production
metadata.teses.dc.creator: Setter, Carine
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/1359836504994633
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Oliveira, Tiago José Pires de
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Ataíde, Carlos Henrique
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Cardoso, Cássia Regina
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Magriotis, Zuy Maria
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Ataíde, Carlos Henrique
metadata.teses.dc.subject: Energia renovável
Biomassa
Carbono
Bio-óleo
Renewable energy
Biomass
Carbon
Bio-oil
metadata.teses.dc.date.issued: 16-Apr-2019
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: SETTER, C. Biomassa residual cafeeira como alternativa para produção de biocombustíveis. 2019. 125 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
metadata.teses.dc.description.resumo: Os problemas ambientais causados pelas emissões de gases do efeito estufa em decorrência, principalmente do uso de fontes não renováveis, bem como a destinação final dos resíduos agroindustriais, tem instigado a busca por novas tecnologias e alternativas que possam contribuir na mitigação dos impactos ambientais provocados por esses fatores. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar a qualidade e o potencial energético da casca de café, bem como transformar os resíduos agroindustriais cafeeiros em produtos de maior valor agregado (biocombustíveis) por meio de duas tecnologias: briquetagem e pirólise lenta. Primeiramente, foram realizadas caracterizações da casca de café: química molecular (lignina, holocelulose e extrativos), química imediata (carbono fixo, materiais voláteis e cinzas), química elementar (C, H, N, S e O), física (densidade a granel), energética (poder calorífico) e térmica (análise termogravimétrica). Estas características químicas forneceram os parâmetros de qualidade da biomassa cafeeira na conversão de biocombustíveis.Foi desenvolvido um modelo de produção de briquetes utilizando três granulometrias (partículas >1,8 mm; 1,8 mm > partículas > 1,2 mm e partículas < 1,2 mm) de resíduos agroindustriais cafeeiros. As características físico-mecânicase energéticas tais como: resistência mecânica, durabilidade, expansão volumétrica e densidade aparente, densidade energética e características de combustão, foram avaliadas. O efeito da redução das partículas da casca de café foi pronunciado para as características de densidade aparente, resistência mecânica à compressão e densidade energética, sendo melhores para os briquetes confeccionados com as partículas < 1,2 mm. Em uma segunda etapa, os briquetes foram pirolisados/carbonizados com finalidade de avaliar o potencial energético desses resíduos na geração de biocombustíveis líquidos (bio-óleo) e sólidos (biochar). Para cada processo de pirólise foram utilizados aproximadamente 1,5 kg de briquetes produzidos com as partículas menores que 1,2 mm. Os briquetes foram carbonizados nas seguintes temperaturas finais: 350°C, 400°C e 450°C na taxa de aquecimento 0,5°C min-1. Em seguida, os produtos obtidos no final do processo foram quantificados ea frações sólidas foram caracterizadas por meio de análises químicas (química imediata e química elementar), energéticas (poder calorifico) e morfológica (microscopia eletrônica de varredura). A composição do bio-óleo foi identificada em cromatografia gasosa com espectrômetro de massa (GC/MS). Os resultados encontrados na pesquisa evidenciaram o efeito da temperatura final de pirólise na distribuição e nas propriedades dos produtos finais da pirólise. A pirólise realizada nas temperaturas finais maiores (450°C) aumentou, consideravelmente, o teor de carbono fixo do biochar e reduziu a quantidade de ácido acético no bio-óleo, ou seja, altas temperaturas são mais favoráveis para a produção de biocombustíveis mais energéticos e menos corrosivos. Os resultados encontrados podem contribuir para a destinação final dos resíduos agroindustriais, bem como para o setor energético e indústria química, devido a extração de compostos valiosos, como os compostos fenólicos, aromáticos e cafeína, que constituem os produtos finais da carbonização e são de interesse para este setor.
metadata.teses.dc.description.abstract: The environmental problems caused by greenhouse gas emissions, mainly due to the use of non-renewable sources, as well as the final destination of agroindustrial waste, have instigated the search for new technologies and alternatives that may contribute to the mitigation of the environmental impacts caused by these factors. Thus, the objective of the study was to evaluate the quality and energy potential of the coffee husk, as well as to transform coffee agroindustrial residues into higher added value products (biofuels) through two technologies: briquetting and slow pyrolysis. Firstly, characterization of the coffee husk was carried out: composition analysis (lignin, holocellulose and extractives), proximate analysis (fixed carbon, volatile materials and ashes), ultimate analysis (C, H, N, S and O), physics bulk), energy (gross calorific value) and thermal (thermogravimetric analysis).These chemical characteristics provided the parameters of coffee biomass quality in the conversion of biofuels. A model of briquette production was developed using three particle sizes (particles> 1.8 mm, 1.8 mm> particles> 1.2 mm and particles <1.2 mm) of coffee agroindustrial residues. The physical-mechanical and energetic characteristics such as: mechanical strength, durability, volumetric expansion and apparent density, energy density and combustion characteristics were evaluated. The effect of the reduction of the coffee bark particles was pronounced for the characteristics of apparent density, mechanical resistance to compression and energy density, being better for the briquettes made with the particles <1,2 mm.In a second step, the briquettes were pyrolyzed / charred to evaluate the energy potential of these residues in the generation of liquid biofuels (bio-oil) and solids (biochar). Approximately 1.5 kg of briquettes produced with particles smaller than 1.2 mm were used for each pyrolysis process. The briquettes were charred at the following final temperatures: 350 ° C, 400 ° C and 450 ° C at the heating rate 0.5° C/min. Then, the products obtained at the end of the process were quantified and solid fractions were characterized by chemical analyzes (proximate analysis and ultimate analysis), energetic (gross calorific value) and morphological (scanning electron microscopy). The composition of the bio-oil was identified in gas chromatography-mass spectrometer (GC / MS). The results found in the research evidenced the effect of the final pyrolysis temperature on the distribution and properties of the pyrolysis final products. Pyrolysis at higher final temperatures (450 ° C) considerably increased the fixed carbon content of the biochar and reduced the amount of acetic acid in the bio-oil, ie high temperatures are more favorable for the production of more energetic biofuels and less corrosive. The results can contribute to the final destination of agroindustrial waste, as well as to the energy and chemical industry, due to the extraction of valuable compounds, such as phenolic compounds, aromatics and caffeine, which are the end products of carbonization and are of interest for this sector.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido do autor(a), até abril de 2020.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/33607
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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