A busca por combustíveis renováveis tem se expandido cada vez mais no mundo moderno, devido à preocupação com a redução do volume de emissões de gases causadores do efeito estufa. No presente trabalho descreve-se a caracterização físico-quíca e espectroscópica de gramíneas com potencial para geração de Etanol 2G (Sorgo Biomassa, Capim Elefante, Capim Marandu, Capim Mombaça). As matrizes vegetais foram caracterizadas por diferentes técnicas, incluindo Análise Elementar, Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C, difração de raios X (DR-X), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura acoplada com detector de energia dispersiva (MEV-EDS). Os componentes extraídos foram avaliados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e por espectroscopia de absorção eletrônica (UV-VIS). O bagaço de cana apresentou maior teor de C com 45,0%, o colmo do Capim-Marandu apresentou maior concentração de O com 46,1%; a concentração de H para todos os materiais ficaram próximas dos 5%; as folhas do Capim-Marandu apresentaram 4,5% de teor de S; as folhas de Capim-Elefante e do Sorgo apresentaram maior concentração de N que tiveram como média 2%. As análises da composição lignocelulósica por via ácida diluída mostraram que os colmos possuem maior concentração de celulose, hemicelulose e lignina, enquanto as folhas apresentaram maiores teores de inorgânicos (cinzas). As análises por RMN dos materiais brutos mostraram as mesmas tendências de composição orgânica. A DR-X mostrou uma maior presença de celulose cristalina nos colmos, bem como a presença de materiais silicatados na folhas. As análises por FTIR indicaram nos colmos as maiores intensidades de sinal na região das bandas de polissacarídeos (1030-1100 cm-1). As folhas apresentaram um sinal peculiar de ligações C-O-C em carbonatos na forma fina e intensa (sharp) na região de 1380 cm-1. Também foi empregado o método de Van Soest para caracterização da composição geral da biomassa, sendo os resultados não comparáveis com os observados pelo método em via ácida, superestimando a quantidade de celulose e subestimando os valores de lignina. Com as imagens de MEV foi possível identificar estruturas internas dos materiais estudados, comprovando o ordenamento das fibras vegetais. Apesar das folhas possuirem menor teor de celulose, este polissacarídeo está mais amorfo, comparada com os colmos. No geral, os resutados mostraram que as diferentes gramíneas possuem muita similaridade química-estrutural, fato que deve possibilitar o uso de um mesmo processo de hidrólise, independentemente da fonte. / The search for renewable fuels has been increasing in the modern world, due to this worring about the reduction in the volume of emissions of greenhouse. In this study we describe the physical-chemical and spectroscopic characterization and the grass potential in generating 2G Ethanol (Sorgum, Marandu, Elephant and Mombaça). The plant matrices were characterized by different techniques, including Elemental Analysis, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 13C, X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), scanning electron microscopy coupled with energy dispersive detector (SEM-EDS). The extracted components were evaluated by high performance liquid chromatography (HPLC) and spectroscopy of electronic absorption (UV-VIS). Sugarcane bagasse showed higher C content with 45.0%, the stem Marandugrass had the higher O with 46.1%; H concentration for all materials were closer than 5%; the Marandugrass leaves showed 4.5% of the sulfur content; leaves Elephantgrass and sorghum showed higher N which had the average 2%. Analyses of lignocellulosic composition by acid way showed that stems contain higher concentrations of cellulose, hemicellulose and lignin, since leafs presented higher contents of inorganics (ash). NMR analyses of the raw materials showed the same tendence of organic composition. XRD showed higher content of cristaline cellulose in the stem, as well as, the presence of silicate materials in the leafs. FTIR indicated the major stems signal intensities of the bands in the region of polysaccharides (1030-1100 cm-1). The leaves had a peculiar C-O-C signal connection in the form of sharp carbonates in the region 1380 cm-1. It was also used the Van Soest melthod regaring to general characterization of the biomass, but the resultas were not comparable to the acid way method, because it overvalues the cellulose contents and undervalues the lignin ones. By the SEM images, they were identified internal structures of the studied materials, proving the system of the ordenated plant fibers. Despite leafs presented lower contents of cellulose, this polysacharide is amorfous, comparing to stems. In general, results showed that these different grasses have chemical-structural similarities, which probably makes possible the use of the same hydrolysis process, independently of the biomass source.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-02-17T16:06:10Z No. of bitstreams: 1 Guilherme Alfredo Genehr_.pdf: 3248455 bytes, checksum: 2c7c7d772f1c7cc1743b696d11f69d05 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-17T16:06:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme Alfredo Genehr_.pdf: 3248455 bytes, checksum: 2c7c7d772f1c7cc1743b696d11f69d05 (MD5) Previous issue date: 2015-11-20 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Este trabalho apresenta a caracterização física de amostras de biomassas e inertes e a caracterização da fluidodinâmica de misturas binárias entre biomassa e areia, através da determinação das curvas de fluidização destas misturas. Como biomassa foram utilizadas casca de eucalipto (Eucalyptus) e casca de pinus (Pinus elliotti). Os experimentos foram realizados em um leito de bancada desenvolvido na Unisinos com diâmetro interno de 9,4 cm e 1,2 m de comprimento. A amostra de pinus possui um tamanho de partícula médio de 579,13 μm e a amostra de eucalipto um tamanho médio de partícula de 537,50 μm com massas específicas de 1,271 g/cm³ e 1,386 g/cm³ respectivamente. As misturas foram feitas com proporções entre 1,43% até 41,89% de massa de biomassa. Para os ensaios fluidodinâmicos foram determinadas as velocidades características inicial (ufi), aparente (ufa) e completa (ufc), além da velocidade de mínima fluidização (umf). Os métodos empregados foram o gráfico de queda de pressão em função da velocidade do gás e observações. As análises foram feitas com base na influência da natureza da biomassa, a fração de massa de biomassa contida na mistura e a comparação dos resultados experimentais em relação a correlação proposta na literatura. Os resultados mostraram que com o aumento da proporção de biomassa as velocidades características tendem a aumentar, com exceção das amostras de areia 01 com pinus. A correlação proposta pelos autores Paudel e Feng (2013) apresentou uma boa estimativa para a previsão da velocidade de mínima fluidização de misturas de biomassa e inerte com erros relativos médios absolutos de 12,70%, 31,90%, 140,33% e 19,10% para as misturas de areia 01 com eucalipto, areia 02 com eucalipto, areia 01 com pinus e areia 02 com pinus, respectivamente. / This paper presents the physical characterization of samples of biomass and inert and the characterization of fluid dynamics of binary mixtures of sand and biomass, by determining the fluidization curves from these mixtures. Eucalyptus bark (Eucalyptus) and pine bark (Pinus elliottii) were used as biomass. The experiments were performed in a bench bed developed at the Unisinos with an internal diameter of 94 cm and 1.2 m in length. The biomass samples have an average particle size of 579.13 μm for pine and 537.50 μm for eucalyptus with specific real mass of 1,271 g/cm³ and 1.386 g/cm³ respectively. The mixtures were prepared with proportions between 1.43% to 41.89% by weight of biomass. The initial (ufi), the apparent (ufa), the complete (ufc), and the minimum fluidization velocity (umf) were determined for fluid dynamic tests. The methods employed were the pressure drop graph as a function of gas velocity and observations. The analyzes have been performed concerning the influence of the nature of the biomass, the mass fraction of biomass contained in the mixture and comparison of the experimental results regarding the correlation proposed in the literature. The results showed that with the increase of the proportion of biomass characteristics speeds tend to increase, with the exception of the sand 01 with pine mixtures. The correlation proposed by the authors Paudel and Feng (2013) presented a good estimate for the prediction of the minimum fluidization velocity of mixtures of biomass and inert with absolute average relative errors of 12.70%, 31.90%, 140.33% and 19.10% for mixtures of sand 01 with eucalyptus, sand 02 with eucalyptus, sand 01 with pine and sand 02 with pine respectively.

A busca por combustíveis renováveis tem se expandido cada vez mais no mundo moderno, devido à preocupação com a redução do volume de emissões de gases causadores do efeito estufa. No presente trabalho descreve-se a caracterização físico-quíca e espectroscópica de gramíneas com potencial para geração de Etanol 2G (Sorgo Biomassa, Capim Elefante, Capim Marandu, Capim Mombaça). As matrizes vegetais foram caracterizadas por diferentes técnicas, incluindo Análise Elementar, Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C, difração de raios X (DR-X), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura acoplada com detector de energia dispersiva (MEV-EDS). Os componentes extraídos foram avaliados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e por espectroscopia de absorção eletrônica (UV-VIS). O bagaço de cana apresentou maior teor de C com 45,0%, o colmo do Capim-Marandu apresentou maior concentração de O com 46,1%; a concentração de H para todos os materiais ficaram próximas dos 5%; as folhas do Capim-Marandu apresentaram 4,5% de teor de S; as folhas de Capim-Elefante e do Sorgo apresentaram maior concentração de N que tiveram como média 2%. As análises da composição lignocelulósica por via ácida diluída mostraram que os colmos possuem maior concentração de celulose, hemicelulose e lignina, enquanto as folhas apresentaram maiores teores de inorgânicos (cinzas). As análises por RMN dos materiais brutos mostraram as mesmas tendências de composição orgânica. A DR-X mostrou uma maior presença de celulose cristalina nos colmos, bem como a presença de materiais silicatados na folhas. As análises por FTIR indicaram nos colmos as maiores intensidades de sinal na região das bandas de polissacarídeos (1030-1100 cm-1). As folhas apresentaram um sinal peculiar de ligações C-O-C em carbonatos na forma fina e intensa (sharp) na região de 1380 cm-1. Também foi empregado o método de Van Soest para caracterização da composição geral da biomassa, sendo os resultados não comparáveis com os observados pelo método em via ácida, superestimando a quantidade de celulose e subestimando os valores de lignina. Com as imagens de MEV foi possível identificar estruturas internas dos materiais estudados, comprovando o ordenamento das fibras vegetais. Apesar das folhas possuirem menor teor de celulose, este polissacarídeo está mais amorfo, comparada com os colmos. No geral, os resutados mostraram que as diferentes gramíneas possuem muita similaridade química-estrutural, fato que deve possibilitar o uso de um mesmo processo de hidrólise, independentemente da fonte. / The search for renewable fuels has been increasing in the modern world, due to this worring about the reduction in the volume of emissions of greenhouse. In this study we describe the physical-chemical and spectroscopic characterization and the grass potential in generating 2G Ethanol (Sorgum, Marandu, Elephant and Mombaça). The plant matrices were characterized by different techniques, including Elemental Analysis, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 13C, X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), scanning electron microscopy coupled with energy dispersive detector (SEM-EDS). The extracted components were evaluated by high performance liquid chromatography (HPLC) and spectroscopy of electronic absorption (UV-VIS). Sugarcane bagasse showed higher C content with 45.0%, the stem Marandugrass had the higher O with 46.1%; H concentration for all materials were closer than 5%; the Marandugrass leaves showed 4.5% of the sulfur content; leaves Elephantgrass and sorghum showed higher N which had the average 2%. Analyses of lignocellulosic composition by acid way showed that stems contain higher concentrations of cellulose, hemicellulose and lignin, since leafs presented higher contents of inorganics (ash). NMR analyses of the raw materials showed the same tendence of organic composition. XRD showed higher content of cristaline cellulose in the stem, as well as, the presence of silicate materials in the leafs. FTIR indicated the major stems signal intensities of the bands in the region of polysaccharides (1030-1100 cm-1). The leaves had a peculiar C-O-C signal connection in the form of sharp carbonates in the region 1380 cm-1. It was also used the Van Soest melthod regaring to general characterization of the biomass, but the resultas were not comparable to the acid way method, because it overvalues the cellulose contents and undervalues the lignin ones. By the SEM images, they were identified internal structures of the studied materials, proving the system of the ordenated plant fibers. Despite leafs presented lower contents of cellulose, this polysacharide is amorfous, comparing to stems. In general, results showed that these different grasses have chemical-structural similarities, which probably makes possible the use of the same hydrolysis process, independently of the biomass source.