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metadata.teses.dc.title: Pirólise de torta de macaúba: influência dos parâmetros experimentais e caracterização dos produtos
metadata.teses.dc.title.alternative: Pyrolysis of macauba cake: influence of experimental parametrs and characterization of products
metadata.teses.dc.creator: Teófilo, Carla Rhaira
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/5123451349481336
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Magriotis, Zuy Maria
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Oliveira, Tiago José Pires de
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Magriotis, Zuy Maria
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Trugilho, Paulo Fernando
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Ataíde, Carlos Henrique
metadata.teses.dc.subject: Biomassa lignocelulósica
Macaúba
Termogravimetria
Cinética
Pirólise analítica
Lignocellulosic biomass
Macauba
Kinetic
Thermogravimetric
Analytical pyrolysis
metadata.teses.dc.date.issued: 22-Apr-2019
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
metadata.teses.dc.identifier.citation: TEÓFILO, C. R. Pirólise de torta de macaúba: influência dos parâmetros experimentais e caracterização dos produtos. 2019. 133 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
metadata.teses.dc.description.resumo: No processo de extração do óleo de macaúba, são geradas grandes quantidades de resíduos. Para que a produção de biodiesel a partir do óleo de macaúba seja um processo econômico e sustentável, é fundamental agregar valor a estes resíduos. A pirólise é uma alternativa que pode ser utilizada para converter biomassa lignocelulósica em biocombustíveis e compostos de elevado valor agregado. Neste sentido, o objetivo neste trabalho foi estudar o processo de pirólise da torta de macaúba por meio da caracterização da biomassa, estudo dos parâmetros cinéticos da decomposição térmica da torta de macaúba, análise dos vapores produzidos na pirólise analítica da biomassa, análise dos efeitos dos parâmetros granulometria da biomassa, temperatura de reação e vazão de N 2 no rendimento dos produtos e caracterização do bio-óleo e do biocarvão. Modelos de reação global (Friedman, FWO, KAS e Starink) e o modelo de reações paralelas e independentes foram utilizados para estimar os parâmetros cinéticos. Os vapores produzidos na pirólise analítica foram analisados nas temperaturas de 400°C, 500°C e 600°C. Os efeitos dos parâmetros granulometria da biomassa, temperatura de reação e vazão de N 2 no rendimento de bio-óleo, biocarvão e gases (obtido por diferença) foram avaliados empregando planejamento fatorial completo. Os níveis mínimo, médio e máximo de temperatura de reação, granulometria da biomassa e vazão de N 2 foram de 400°C, 500°C e 600°C, 0,106 – 0,250 mm, 0,250 – 0,355 mm e 0,355 – 0,425 mm e 500 mL min -1 , 800 mL min -1 e 1100 mL min -1 , respectivamente. O bio-óleo foi caracterizado por Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de Massas (GC/MS) e o biocarvão por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise imediata. A energia de ativação obtida para os modelos de reação global apresentou valores entre 161,4 kJ mol -1 e 223,1 kJ mol -1 . O modelo de reações paralelas e independentes indicou que a decomposição da torta de macaúba consiste de três reações distintas correspondentes à decomposição de celulose, hemiceluloses e lignina. Os valores da energia de ativação e do fator pré-exponencial para a decomposição da celulose foram de 120,600 kJ mol -1 e 7,960x10 7 s -1 , respectivamente. Para as hemiceluloses, o valor da energia de ativação foi de 72,863 kJ mol -1 e o fator pré-exponencial variou de 8,955x10 3 s -1 a 16,915x10 3 s -1 . A energia de ativação para a lignina variou de 28,140 kJ mol -1 a 44,220 kJ mol -1 e o fator pré-exponencial variou de 0,458 mol -1 L s -1 a 0,896 mol -1 L s -1 . Os compostos que apresentaram maior pico de área nos cromatogramas da pirólise analítica foram o ácido acético, 2-propanona-1-hidróxi e ácidos graxos. A melhor condição para a pirólise da torta de macaúba foi determinada de modo a obter o maior rendimento de bio-óleo. Esta condição foi obtida no ensaio de temperatura de 400°C, granulometria de 0,106 – 0,250 mm e vazão de N 2 de 500 mL min -1 . Os compostos identificados no bio-óleo foram, principalmente, cetonas, furanos e fenóis. A torta de macaúba mostrou-se adequada para o processo de pirólise e os produtos obtidos apresentam importantes aplicações industriais.
metadata.teses.dc.description.abstract: In the process of macauba oil extraction, great amounts of waste are generated. In order for the biodiesel production from macauba oil to be an economical and sustainable process, it is fundamental to add value to said waste. Pyrolysis is an alternative that can be used to convert lignocellulosic biomass into biofuels and compounds with high added value. In this sense, the aim of this work was to study the process of macauba cake pyrolysis through biomass characterization, investigation of the kinetic parameters of macauba cake thermal decomposition, analysis of vapors produced from analytical pyrolysis of biomass, analysis of the effects of parameters such as biomass granulometry, reaction temperature and N 2 flow rate in the products yield, and bio-oil and biochar characterization. Global reaction models (Friedman, FWO, KAS and Starink) and the independent parallel reactions model were used to stimulate the kinetic parameters. The vapors produced from analytical pyrolysis were analyzed in the temperatures of 400°C, 500°C and 600°C. The effects of the parameters such as biomass granulometry, reaction temperature and N 2 flow rate in the yield of bio-oil, biochar and gases (obtained by difference) were assessed using complete factorial planning. The minimum, medium and maximum reaction temperature, biomass granulometry and N2 flow rate were 400°C, 500°C and 600°C, 0,106 – 0,250 mm, 0,250 – 0,355 mm and 0,355 – 0,425 mm, and 500 mL min -1 , 800 mL min -1 and 1100 mL min -1 , respectively. The bio-oil was characterized by Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC/MS) and the biochar by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM) and proximate analysis. The activation energy obtained for the global reaction models presented values between 161,4 kJ mol -1 and 223,1 kJ mol -1 . The independent parallel reactions model indicated that the macauba cake decomposition consists of three different reactions corresponding to the decomposition of cellulose, hemicelluloses and lignin. The activation energy and pre-exponential factor values for the cellulose decomposition were 120,600 kJ mol -1 and 7,960x10 7 s -1 , respectively. For the hemicelluloses, the activation value was 72,863 kJ mol -1 and the pre-exponential factor ranged from 8,955x10 3 s -1 to 16,915x10 3 s -1 . The activation energy for the lignin ranged from 28,140 kJ mol -1 to 44,220 kJ mol -1 and the preexponential factor from 0,458 mol -1 L s -1 to 0,896 mol -1 L s -1 . The compounds that presented greatest peak areas in the analytical pyrolysis chromatograms were acetic acid, 2-propanone-1-hydroxy and fatty acids. The best condition for the macauba cake pyrolysis was determined in order to obtain the greatest bio-oil yield. Such condition was obtained in the assay with 400°C temperature, 0,106 – 0,250 mm granulometry and 500 mL min -1 N2 flow rate. The compounds identified in the bio-oil were, mainly, ketones, furans and phenols. The macauba cake proved to be adequate for the pyrolysis process and the products obtained present important industrial applications.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido da autora, até abril de 2020.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/33629
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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