Efeitos estruturais e moleculares da carbonização hidrotérmica no comportamento pirolítico de Corymbia Torelliana Via Py/Gcms
| dc.contributor.advisor | Oliveira, Tiago Jose Pires de | |
| dc.contributor.co-advisor | Cardoso, Cássia Regina | |
| dc.contributor.referee | Protásio, Thiago de Paula | |
| dc.contributor.referee | Silveira, Edgar Amaral | |
| dc.creator | Rosário, Bianca Bueno | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2651028544421961 | |
| dc.date.accessioned | 2025-11-11T16:38:51Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-09 | |
| dc.description.abstract | This work aimed to evaluate the effects of hydrothermal carbonization (HTC) pretreatment on the pyrolysis of Corymbia torelliana wood waste, using the technique of fast pyrolysis coupled with gas chromatography and mass spectrometry (Py-GC/MS). The biomass was subjected to HTC at temperatures of 180∘C, 220∘C, and 240∘C, with a residence time of 60 minutes, under autogenous pressure and a biomass-to-water ratio of 1:4. The raw biomass and the produced hydrochars were characterized using proximate, ultimate, GCV, FTIR, XRD, ICP-OES, and TGA analyses. The gravimetric hydrochar yield reduced with increasing temperature: 70.49% (180∘C), 60.31% (220∘C), and 41.94% (240∘C). The gross calorific value (GCV) increased from 19.34 MJ/kg in the biomass to 28.53 MJ/kg in the hydrochar treated at 240∘C. The fixed carbon content increased from 14.09% to 50.48%, while volatile matter reduced from 84.48% to 48.91%. The ultimate analysis indicated an increase in carbon content from 47.14% to 64.59%, a reduction in oxygen from 45.38% to 28.98%, and a decrease in the atomic ratios H/C (1.39 to 0.92) and O/C (0.72 to 0.34), suggesting increased aromaticity and thermal stability. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed that the hydrochars possess greater thermal stability, with less mass loss in the temperature ranges up to 500∘C and a higher residue content above 400∘C. X-ray diffraction (XRD) analysis indicated an increase in relative crystallinity index (CRI) from 51.36% (biomass) to 66.45% (HTC-240∘C). FTIR analysis confirmed the degradation of −OH, C–O, and C–H groups, along with the enrichment of the aromatic structure. The evaluation of volatile products by Py-GC/MS, performed at temperatures of 450∘C, 550∘C, and 650∘C, demonstrated that the raw biomass generated higher proportions of oxygenated compounds, such as acids and phenols. In contrast, the hydrochars, especially those treated at 240∘C, showed an increased formation of anhydro-sugars (e.g., D-Allose) and valuable phenolic compounds, with a reduction in undesirable oxygenated compounds. It is concluded that HTC is an efficient strategy to enhance the physicochemical properties of biomass, making it more suitable for thermochemical processes, such as pyrolysis, with the generation of energetic and chemical products of higher quality and added value. The HTC temperature of 240∘C demonstrated the best results regarding favorable characteristics for applications such as bio-oil. | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Meio ambiente | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Tecnologia e produção | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Trabalho | |
| dc.description.notes | Arquivo retido a pedido da autoria, até novembro de 2026. | |
| dc.description.ods | ODS 7: Energia limpa e acessível | |
| dc.description.ods | ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura | |
| dc.description.ods | ODS 12: Consumo e produção responsáveis | |
| dc.description.ods | ODS 13: Ação contra a mudança global do clima | |
| dc.description.ods | ODS 15: Vida terrestre | |
| dc.description.resumo | Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do pré-tratamento por carbonização hidrotérmica (CHT) na pirólise de resíduos madeireiros de Corymbia torelliana, utilizando a técnica de pirólise rápida acoplada à cromatografia gasosa e espectrometria de massas (Py- GC/MS). A biomassa foi submetida à CHT em temperaturas de 180 °C, 220 °C e 240 °C, com tempo de residência de 60 minutos, sob pressão autógena e razão biomassa:água de 1:4. A biomassa in natura e os hidrochars produzidos foram caracterizados quanto às análises imediata, elementar, PCS, FTIR, DRX, ICP-OES e TGA. O rendimento gravimétrico de hidrochar reduziu com o acréscimo da temperatura: 70,49% (180 °C), 60,31% (220 °C) e 41,94% (240 °C). O PCS aumentou de 19,34 MJ/kg na biomassa para 28,53 MJ/kg no hidrochar tratado a 240 °C. O teor de carbono fixo apresentou elevação de 14,09% para 50,48%, enquanto os materiais voláteis reduziram de 84,48% para 48,91%. A composição elementar indicou aumento do teor de carbono de 47,14% para 64,59%, redução do oxigênio de 45,38% para 28,98%, e das razões atômicas H/C (1,39 para 0,92) e O/C (0,72 para 0,34), indicando maior aromaticidade e estabilidade térmica. A análise termogravimétrica (TGA) revelou que os hidrochars possuem maior estabilidade térmica, com menor perda de massa nas faixas de temperaturas até 500 °C e maior teor de resíduos acima de 400 °C. A análise por difração de raios X indicou aumento da cristalinidade relativa (CRI) de 51,36% (biomassa) para 66,45% (CHT-240 °C). A análise por FTIR confirmou a degradação de grupos –OH, C–O e C–H, juntamente com o enriquecimento da estrutura aromática. A avaliação dos produtos voláteis por Py-GC/MS, realizada nas temperaturas de 450 °C, 550 °C e 650 °C, demonstrou que a biomassa in natura gerou maiores proporções de compostos oxigenados, como ácidos e fenóis. Já os hidrochars, especialmente os tratados a 240 °C, apresentaram aumento na formação de anidroaçúcares (ex.: D-Allose) e compostos fenólicos valiosos, com redução dos compostos oxigenados indesejáveis. Conclui-se que a CHT é uma estratégia eficiente para aprimorar as propriedades fisicoquímicas da biomassa, tornando-a mais adequada para processos termoquímicos, como a pirólise, com geração de produtos energéticos e químicos de maior valor agregado e melhor qualidade. A temperatura de CHT que demonstrou melhores resultados em relação a características favoráveis para aplicações como bio-óleo, foi de 240°C. | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | |
| dc.description.tipodeimpacto | Sociais | |
| dc.description.tipodeimpacto | Tecnológico | |
| dc.description.tipodeimpacto | Econômicos | |
| dc.identifier.citation | ROSÁRIO, Bianca Bueno. Efeitos Estruturais E Moleculares Da Carbonização Hidrotérmica No Comportamento Pirolítico De Corymbia Torelliana Via Py/Gcms. 2025. 60 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia e Ciência da Madeira) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufla.br/handle/1/60453 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Lavras | |
| dc.publisher.college | Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL) | |
| dc.publisher.country | brasil | |
| dc.publisher.initials | UFLA | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Biomassa lignocelulósica | |
| dc.subject | Conversão | |
| dc.subject | Pirólise | |
| dc.subject | Pré-tratamento | |
| dc.subject | Lignocellulosic biomass | |
| dc.subject | Conversion | |
| dc.subject | Pyrolysis | |
| dc.subject | Pretreatment | |
| dc.subject.cnpq | Ciências Agrárias | |
| dc.title | Efeitos estruturais e moleculares da carbonização hidrotérmica no comportamento pirolítico de Corymbia Torelliana Via Py/Gcms | |
| dc.title.alternative | Structural and molecular effects of hydrothermal cabonization on the pyrolytic behavior of corymbia torelliana via Py/Gcms | |
| dc.type | dissertação |
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