Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesse estudo foi realizado o processo de co-pirólise de resíduo de plástico de polietileno com gás-óleo com variação de temperatura. Primeiramente, as amostras de polietileno e gás-óleo foram submetidas a co-pirólise térmica em atmosfera inerte a 550C e depois foram avaliada a eficiência do processo a 500C e 450C. Os líquidos pirolíticos obtidos por este tratamento térmico foram caracterizados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG/EM) objetivando a avaliação do potencial energético destes líquidos. Os picos identificados no espectro de massas indicam a elevada geração de parafinas e olefinas, comprovando que o processo é promissor na utilização de resíduos plásticos na obtenção de óleos combustíveis que podem servir como insumos para a indústria petroquímica. / In this study the process of co-pyrolysis of plastic polyethylene residue was carried through with gas-oil under temperature variation. Initially the two samples had been submitted the thermal co-pyrolysis in inert atmosphere 550C, furtherly evaluated the efficiency of the process 500C and 450C. The pyrolysed liquids produced by this thermal treatment had been characterized by gaseous chromatography connected to the spectrometry of masses (CG/EM) objectifying the evaluation of the energy potential of these liquids. The peaks identified in the spectra of masses indicated the high paraffin generation and olefinas, proving that the process is promising in the use of plastic residues in the combustible oil attainment that can serve as feedstock for the petrochemical industry.

O presente trabalho buscou avaliar o processo de co-pirólise de resíduos de polipropileno com gasóleo, variando a temperatura e a quantidade de polipropileno no meio reacional. A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria-prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. As amostras de polipropileno e gasóleo foram submetidas à co-pirólise térmica em atmosfera inerte, em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando a temperatura de 400C a 500C e a quantidade de PP no meio reacional de 0,1 a 1,0 g. A influência do gasóleo no meio foi avaliada pelos testes na ausência de PP. Os líquidos pirolíticos obtidos foram caracterizados por cromatografia gasosa modificada, com o objetivo de avaliar a geração de frações na faixa da destilação do diesel. De uma maneira geral, pôde-se observar que o aumento da quantidade de PP no meio reacional favorece a redução do rendimento de líquido pirolítico e o aumento da quantidade de sólido gerado, efeito inverso ao do aumento da temperatura. Com relação ao rendimento geral de produtos na faixa de destilação do diesel na co-pirólise, a adição de PP ao meio não interfere muito no resultado. Já o aumento de temperatura favorece o aumento do rendimento de produtos nessa faixa de destilação. Os resultados obtidos comprovam o potencial da co-pirólise como método de reciclagem química de artefatos de polipropileno pós-consumo / In this study, the process of co-pyrolysis of polypropylene (PP) residues with gas-oil was evaluated, varying the temperature and the amount of polypropylene fed to the reactor. The co-pyrolysis is a promising route to minimize the environmental impact caused by the inadequate disposal of plastics, preventing its accumulation in landfields and giving a better use of the non renewable raw material (oil). The polypropylene samples and gas-oil were submitted to the thermal co-pyrolysis in an inert atmosphere, varying the temperature from 400C to 500C and the amount of PP from 0,1 to 1,0g. The influence of the gas-oil was evaluated carrying the co-pyrolysis in the absence of PP. The pyrolysed liquids produced by this thermal treatment were characterized by modified gaseous chromatography in order to evaluate the yield in the range of distillation of diesel. As a result, the increase of PP amount lead to a reduction in the yield of the pyrolytic liquid and to an increase of the amount of solid generated. The effect of temperature increase showed an inverse result. The addition of PP in the reactor showed little influence in the yield of diesel in the co-pyrolysis. On the other hand, an increase in temperature favors the increase of products in this range of destillation. The results show that plastic residue co-pyrolysys is a potential method for chemical recycling of plastic products

Brazil has a fairly diversified energy matrix, whose main sources consist of the use of the hydroelectric potential of its rivers and oil reserves, the latter being a non-renewable energy and very polluting. Even if Whimsy percentage when compared to the usual forms of energy in Brazil (hydroelectric and oil), the country have meteorological and agro-industrial conditions suitable to be a great producer, potential, solar energy and chemical energy coming from biomass. With regard to biomass, Brazil is one of the biggest producers of this form of energy, especially in the form of waste. If the purpose is not the direct combustion, biomass can be converted into fuels or even the noblest same in chemical precursors to other sectors of the economy. That said this thesis was to investigate the pyrolysis characteristics of mango seed and then evaluate the viability of pyrolysis process using techniques of solar concentration. Was used as the residual biomass core sleeve due to the highlight of the fruit on the world stage and also regionally where about 1300 t/year are discarded this waste in the region. The sleeve core is divided into two main parts: the kernel and the husk, being rich in the first and second bioactive compounds mainly composed of lignin, cellulose and hemicellulose. With regard to the kernel, there was a significant range of bioactive compounds (phenolic, flavonoids, ascorbic acid and citric acid), with emphasis on phenolic compounds with a content of about 3000 mg/100 g and is high compared to other fruits studied as acerola seed, soursop and guava. Concerning the integument, this presented a good indicator for the formation of liquid products, high volatile content and low ash content. With respect to thermogravimetric analysis, it was evaluated in two stages: the first related to the loss of water (drying) and the second referring to the pyrolysis reactions . For the first stage, after studies nonlinear model best described the drying step was Henderson, yielding an average activation energy of about 20 kJ/mol. As for the second stage, isoconversionais models showed activation energy for 157-175 kJ/mol. The Independent Reactions model (RPI) showed activation energy between 70 and 78 kJ/mol, 160 and 190 kJ/mol and 90 and 97 kJ/mol for lignin, cellulose and hemicellulose, respectively. There was also a tendency of decrease in activation energy with decreasing particle size both in the drying step as described in the second step isocorversionais models (Ozawa and Kinssinger). For the RPI model this trend was observed only for the major component of biomass (cellulose). Analytical pyrolysis has shown that the temperature at 500°C was the most suitable for production of liquid. In the temperature to 350°C, had become a low energy cost and the production of furfural which is of commercial interest. Concerning the study of the feasibility of solar pyrolysis by Response Surface technique was possible to predict simulations the best combination of the size of the solar collector (D), the system size to be heated (d) and solar radiation (G ) for significant temperature levels for industrial applications requiring this condition (for example, pyrolysis). Numerical simulations showed good agreement with the experimental data of solar heating, showing that with the optimization of operating conditions, particularly the effective area of the paraboloid, it would be possible to reach temperatures capable of providing the pyrolytic conversions. / O Brasil tem uma matriz energética razoavelmente diversificada, cujas principais fontes consistem no aproveitamento do potencial hidroelétrico de seus rios e reservas de petróleo, sendo esta última uma energia não renovável e bastante poluente. Mesmo que em menores percentuais quando comparadas a outras formas de energia utilizadas no Brasil (hidroelétrica e petróleo), o país dispõem de condições meteorológicas e agroindustriais adequadas para ser um grande produtor, em potencial, de energia solar e energia química vinda de biomassas. No que se refere às biomassas, o Brasil é um dos maiores produtores dessa forma de energia, especialmente sob a forma de resíduos. Se a finalidade não for a combustão direta, a biomassa pode ser convertida em combustíveis mais nobres ou até mesmo em precursores químicos para outros setores da economia. Isto posto, esta dissertação teve como objetivo investigar as características da pirólise do tegumento de manga e posteriormente avaliar viabilidade do processo de pirólise utilizando-se técnicas de concentração solar. Foi utilizada como biomassa residual o caroço de manga devido ao grande destaque da fruta no cenário mundial e também regionalmente onde cerca de 1300 t/ano são descartadas desse resíduo na região. O caroço de manga é dividido em duas principais partes: a amêndoa e o tegumento, sendo a primeira rica em compostos bioativos e a segunda majoritariamente formada por lignina, celulose e hemicelulose. Com relação à amêndoa, verificou-se uma gama significativa de compostos bioativos (fenólicos, flavonóides, ácido ascórbico e ácido cítrico), tendo destaque aos compostos fenólicos com um teor de cerca de 3000 mg/100 g de amostra, sendo alto se comparado aos demais frutos como semente de acerola, graviola e goiaba. Referente ao tegumento, este apresentou um bom indicativo para formação de produtos líquidos, altos teores de voláteis e baixos teores de cinzas. Com relação à análise termogravimétrica, a mesma foi avaliada em dois estágios: o primeiro referente à perda de água (secagem) e o segundo referente às reações de pirólise (devolatilização). Para o primeiro estágio, após estudos de não linearidade, o modelo que melhor descreveu a etapa de secagem foi o de Henderson, obtendo-se energias de ativação média de cerca de 20 kJ/mol. Já para o segundo estágio, os modelos isoconversionais apresentaram energia de ativação entre 157-175 kJ/mol. O modelo de Reações Paralelas Independentes (RPI) apresentou energia de ativação entre 70 e 78 kJ/mol, 160 e 190 kJ/mol e 90 e 97 kJ/mol para lignina, celulose e hemicelulose, respectivamente. Observou-se ainda uma tendência da diminuição da energia de ativação com a diminuição do tamanho de partícula tanto na etapa de secagem quanto na de devolatilização descritas pelos modelos isocorversionais (Ozawa e Kinssinger). Para o modelo RPI essa tendência foi observada apenas para o componente majoritário da biomassa (celulose). A pirólise analítica mostrou que a temperatura de 500°C foi a mais adequada para produção de líquidos devido a maior quantidade e intensidade de picos detectados pelo GCMC, quando comparada às temperaturas de 350°C e 700°C. Na temperatura de 350°C teve-se um baixo custo energético e a produção de furfural que é de interesse comercial. Com relação ao estudo da viabilidade da pirólise solar, através da Técnica de Superfície de Resposta foi possível prever por simulações que o diâmetro do coletor (D) e o diâmetro do corpo de prova (d) foram os fatores que mais influenciaram na dinâmica de aquecimento. As simulações numéricas tiveram boa concordância com os dados experimentais de aquecimento solar, mostrando que com a otimização das condições operacionais, em especial da área efetiva do parabolóide, seria possível alcançar temperaturas capazes de prover as conversões pirolíticas. / Mestre em Engenharia Química

O esgotamento de reservas de petróleo e a crescente poluição ambiental têm proporcionado um crescimento nas pesquisas sobre a utilização de biomassas, como fontes renováveis para obtenção de biocombustíveis e uma série de produtos químicos de maior valor agregado. O bio-óleo produzido na pirólise de biomassa é uma mistura complexa de compostos orgânicos, em especial os oxigenados. Esses óleos de pirólise podem apresentar em torno de 400 compostos, o que dificulta sua caracterização completa. Diversas técnicas cromatográficas já são empregadas para avaliação destas amostras. Neste trabalho, foram comparados os resultados obtidos na análise de seis diferentes bio-óleos, usando a cromatografia gasosa com detector de espectrometria de massas com analisador quadrupolar e a cromatografia gasosa bidimensional abrangente com detetor de espectrometria de massas por tempo de vôo. Verificou-se a presença de sete classes de compostos oxigenados predominantes nesses bio-óleos: ácidos, álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, éteres e fenóis, além de hidrocarbonetos e compostos nitrogenados. Os bio-óleos mostraram composição distinta conforme a biomassa original e também de acordo com o processo de pirólise usado. A GC × GC mostrou-se mais eficiente para a completa caracterização dos bio-óleos analisados em comparação com a GC/qMS, especialmente quanto ao número de compostos identificados e a sensibilidade. A partir da análise detalhada dos constituintes dos bioóleos é possível indicar aplicações adequadas para os mesmos. / The depletion of oil reserves and increasing environmental pollution, have provided an increase in the researches on the use of biomass as renewable sources for production of biofuels and a series of chemicals with higher added value. These biomasses sources have been largely used in the production of bio-oils through pyrolisis processes. The bio-oil is a complex mixture of organic compounds belonging to different classes, mainly oxygenateds. These bio-oils can present around 400 compounds which difficult their complete characterization. Several techniques are described in the literature for evaluating bio-oils, mainly gas chromatography. In this work it was compared the results obtained in the analysis of six different bio-oils, using gas chromatography with quadrupole mass spectrometry (GC/qMS) and comprehensive two dimensional gas chromatography with time of flight mass spectrometry (GC × GC/TOFMS). It was verified the presence of seven major oxygenated compound classes: acids, alcohols, aldehydes, ketones, esters, ethers and phenols besides hydrocarbons and nitrogenated compounds. The bio-oils showed a distinct composition according the original biomass and also according the pyrolisis process used. GC × GC showed to be mor efficient for the complete characterizatin of bio-oils if compared with GC/qMS, mainly in the number of and in the sensitivity of the technique. From the detailed analysis of constituents of bio-oils is possible to indicate suitable applications for them.

Bio-óleos obtidos através de pirólise de biomassas lignocelulósicas são uma alternativa complementar às fontes fósseis no processo de fabricação de combustíveis e outros produtos químicos. Foi feita uma comparação entre os bio-óleos obtidos em reatores de leito fixo (FB) e leito fluidizado borbulhante (BFB), empregando-se serragem de Eucalyptus sp (hardwood) e de Picea abies (softwood), resíduos produzidos em larga escala em diversos países. Observou-se maior rendimento do produto líquido (bio-óleo bruto) da pirólise em reator BFB (~70 %) do que no reator FB (~50 %). As cetonas e os fenóis foram os compostos majoritários obtidos nos bio-óleos, respectivamente. A predominância destes compostos químicos sugere que estes bio-óleos apresentam potencial para a indústria de polímeros, alimentícia entre outras. A análise realizada por GC×GC/TOFMS se mostrou importante para o estudo de três bio-óleos obtidos a partir de BFB, visto que foram verificadas imprecisões na análise dos mesmos bio-óleos quando a 1D-GCqMS foi utilizada, devido a co-eluições. O emprego de zeólita ZSM-5 em reator BFB aumentou o percentual de hidrocarbonetos aromáticos no bio-óleo, mostrando o potencial deste tipo de processo e resíduo para produção de combustível e a presença de hidrocarbonetos poliaromáticos trouxe um alerta para o correto gerenciamento da pirólise a fim de evitar a produção de compostos tóxicos. / Bio-oils obtained by pyrolysis of lignocellulosic biomass are a complementary alternative to fossil fuels in the manufacturing process of fuels and other chemicals. A comparison was made between the bio-oils obtained in fixed bed (FB) and bubbling fluidized bed (BFB) reactors, using sawdust of Eucalyptus sp. (hardwood) and Picea abies (softwood), waste produced on a large scale in different countries. It was observed a higher yield of liquid product in BFB reactor (~ 70%) than in the FB reactor (~ 50%). The ketones and phenols were the major compounds obtained in these bio-oils, respectively. The prevalence of these chemical compounds suggests that these bio-oils have potential for the polymer industry, food and others. The analysis by GC×GC/TOFMS was important for the study of the three bio-oils obtained from BFB, as inaccuracies in the 1D-GCqMS analysis were verified due to co-elutions. The use of zeolite ZSM-5 as a catalyst on the BFB reactor increased the percentage of aromatic hydrocarbons in the bio-oil, showing the potential of this type of process and residue for fuel production and the presence of polyaromatic hydrocarbons brought an alert to the proper management of pyrolysis in order to avoid the production of toxic compounds.

A palha de cana-de-açúcar e o caroço de pêssego constituem-se em resíduos agroindustriais produzidos em larga escala no país e que se traduzem em potenciais fontes energéticas e de insumos industriais. Logo, existem perspectivas para o uso mais eficiente destes resíduos, objetivando o seu melhor gerenciamento ambiental aliado às eventuais vantagens econômicas. Neste trabalho, aplicou-se a cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas por tempo de voo no estudo dos bio-óleos - obtidos pela pirólise da palha de cana-de-açúcar e do caroço de pêssego- e de suas frações aquosas, a fim de analisá-los qualitativamente e semi-quantitativamente. Considerando a alta sensibilidade e resolução desta técnica analítica, os resultados proporcionaram uma caracterização detalhada da composição dos bio-óleos produzidos e de suas frações aquosas, permitindo a identificação tentativa de 201 compostos na amostra de bio-óleo de palha de cana-de-açúcar e 277 compostos na amostra de bio-óleo de caroço de pêssego. Produtos de importância industrial e de significativo valor agregado, como os compostos fenólicos e cetônicos, foram identificados entre os componentes dos bio-óleos e de suas respectivas frações aquosas, indicando seu uso potencial como fonte destas matéria-primas. Os primeiros são aplicados na produção de resinas poliméricas, os segundos são amplamente empregados como solventes, na produção de metacrilato de metila, ácido metracrílico e matecrilados superiores, medicamentos e amplicações famacológicas. / The Sugar cane straw and peach stone are agro-industrial waste produced on a large scale in Brazil, especially in Rio Grande do Sul, the largest national peach producer. Therefore, there are prospects for more efficient use of these wastes, aiming his best environmental management combined with any economic advantages, as these tailings translate into potential energy and industrial inputs sources. In this work, we applied the comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to mass spectrometry by time of flight in the study of bio-oils - obtained by pyrolysis of cane sugar straw and peach stones and its aqueous fractions, in order to analyze them qualitatively and semi-quantitatively. Considering the high sensitivity and resolution of this method of analysis, the results were satisfactory, providing a detailed characterization of the composition of the produced bio-oil fractions and their aqueous allowing attempt to identify the sample of 201 compounds of cane straw bio-oil sugar and 277 compounds of the peach stone sample of bio-oil. Industrial importance of products such as phenols, were identified among the major components of both bio-oils and their respective aqueous fractions, indicating its potential as a source of this raw material.

A utilização de resíduos agrícolas como fonte de biomassa para a produção de bio-óleo é muito relevante, principalmente para o Brasil, que é um grande produtor agrícola. Para avaliar as potencialidades do bio-óleo torna-se necessário um profundo conhecimento da composição química do mesmo. Entretanto, este apresenta elevada complexidade química. Técnicas de fracionamento representam uma alternativa para diminuir a complexidade da amostra e também separar os compostos em frações, de acordo as suas polaridades. Neste trabalho foi analisado a composição química de bio-óleos produzidos a partir da pirólise rápida de serragem de lignocel e de bagaço de cana-de-açúcar e avaliado a influência do uso de catalisador sobre a composição dos produtos da pirólise do bagaço de cana-de-açúcar. Para tal, foi realizado um fracionamento dos bio-óleos baseado na cromatografia líquida preparativa em coluna aberta e extração dos compostos orgânicos presentes nas fases aquosas dos respectivos bio-óleos. A anáilise dos compostos foi realizada empregando a GC×GC/TOFMS. Utilizou-se também o sistema de LTPRI (Índice de Retenção com Programação Linear de Temperatura) para a confirmação da identificação de alguns compostos nos bio-óleos, nas frações e nos extratos orgânicos das fases aquosas do bio-óleo. De acordo com os resultados, os bio-óleos apresentaram composição química muito parecida, com grande variedade de compostos, principalmente hidrocarbonetos e compostos oxigenados como cetonas e fenóis. O fracionamento dos bio-óleos promoveu melhor seletividade dos compostos nas frações, permitindo a identificação de um maior número de compostos. As fases aquosas dos bio-óleos apresentaram principalmente compostos derivados de fenóis e de cetonas. Em relação ao uso do catalisador ZSM-5 no processo de pirólise do bagaço da cana-de-açúcar, o bio-óleo obtido apresentou menor quantidade de compostos oxigenados e maior quantidade de hidrocarbonetos aromáticos. A utilização da técnica GC×GC, aliada com os gráficos de dispersão (Microsoft ExcelTM) permitiu uma classificação espacial dos constituintes das amostras que favorece a caracterização completa de amostras complexas, como é o caso do bio-óleo. / The use of agricultural waste as a source of biomass for bio-oil production is very relevant, especially for Brazil, which is a major agricultural producer. To evaluate the potential of bio-oil, a thorough knowledge of the chemical composition of the same is necessary. However, these samples show a high chemical complexity. Fractionation techniques represent an alternative to reduce the complexity of the sample, but also to separate the compounds into fractions according to their polarities. This study evaluated the chemical composition of bio-oils produced from the fast pyrolysis of eucalyptus sawdust and sugar cane bagasse, and evaluated the influence of catalyst use on the composition of pyrolysis products. A fractionation of bio-oils based on preparative liquid chromatography open column and extraction of organic compounds in aqueous phases of their bio-oils was executed. The analysis of the compounds was done by GC×GC/TOFMS. The LTPRI (linear temperature programmed retention index) system was used to confirm the identification of some compounds in the bio-oils, in the fractions of the organic extracts and aqueous phases of the bio-oil. According to the results, the bio-oils had very similar chemical composition, with a variety of compounds, especially hydrocarbons and oxygenated compounds, such as ketones and phenols. Fractionation of bio-oils provided better selectivity of the compounds of the fractions, permitting the identification of a larger number of compounds. Both the aqueous phases derived of the bio-oils showed mainly phenols and ketones compounds. Regarding the use of ZSM-5 catalyst in the pyrolysis process of bagasse from cane sugar, the bio-oil showed a lower amount of oxygen compounds and larger amount of aromatic hydrocarbons. The use of GC×GC technique, coupled with the scatter plots allowed a classification of the spatial components of the sample, which is essential for full characterization of complex samples.

A utilização da biomassa como fonte de energia renovável pode ser considerada uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis. Através do processo de pirólise, produtos com maior valor agregado podem ser obtidos. Na primeira etapa deste trabalho realizou-se a pirólise em reator de quartzo da biomassa da fibra de coco e o fracionamento do bio-óleo obtido utilizando-se uma coluna de resina de troca iônica. A caracterização das frações e do bio-óleo não fracionado foi realizada através de cromatografia gasosa bidimensional abrangente. O fracionamento foi essencial para o enriquecimento das frações do bio-óleo, separando-o em classes específicas de compostos apolares e polares. Na segunda etapa, realizou-se a pirólise em reator de aço inox das biomassas da fibra de coco, palha e bagaço da cana-de-açúcar. A caracterização dos bio-óleos foi realizada utilizando-se cromatografia gasosa bidimensional abrangente, com confirmação de alguns compostos através de LTPRI (Índice de Retenção com Programação Linear de Temperatura). De acordo com os resultados, os bio-óleos apresentaram composição química semelhante, com grande variedade de compostos, principalmente compostos oxigenados como fenóis e cetonas, além de hidrocarbonetos aromáticos. As frações aquosas obtidas foram caracterizadas por cromatografia líquida bidimensional abrangente e por nano cromatografia líquida de forma complementar. Compostos de importância industrial como fenóis, cetonas, e furanos foram identificados também nas fases aquosas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas de cromatografia, especialmente as bidimensionais, proporcionaram uma boa caracterização das amostras. Também é possível concluir que os bio-óleos são interessantes fontes de produtos químicos como os fenóis, aldeídos e cetonas, além dos hidrocarbonetos. / The use of biomass as a renewable energy source can be considered a promising alternative to fossil fuels. Through the pyrolysis process, higher value-added products can be obtained. In the first step of this work, the pyrolysis in a quartz reactor of coconut fibers and the fractionation of bio-oil obtained using an ion exchange resin column, were realized. The characterization of the fractions and the crude bio-oil was performed by comprehensive two-dimensional gas chromatography. Fractionation was essential to the enrichment of bio-oil fractions, separating it into specific classes of non-polar and polar compounds. In the second step, the pyrolysis in a stainless steel reactor of coconut fibers, sugarcane straw and sugarcane bagasse were realized. The characterization of the bio-oils was realized using comprehensive two-dimensional gas chromatography. In these samples, some compounds were confirmed by LTPRI (Linear Temperature Programmed Retention Index). According to the results, the bio-oils showed a similar chemical composition, with a variety of compounds mainly oxygenates such as phenols and ketones, and also aromatic hydrocarbons. The aqueous fractions obtained were characterized by comprehensive two-dimensional liquid chromatography and nano liquid chromatography system. Compounds of industrial importance as phenols, ketones, and furans were also identified in these samples. The obtained results showed that the chromatographic techniques, specially the two-dimensional ones, produced a very good characterization of the samples. It is also possible to conclude that the bio-oils are interesting sources of chemicals like phenols, aldehydes and ketones, beside the hydrocarbons.

Os fornos de pirólise, feitos a partir da liga HP modificada, são equipamentos destinados à produção de hidrocarbonetos leves na indústria petroquímica. A partir da pirólise, é possível obter etileno e outros produtos que são matérias-primas para obtenção de manufaturados formados por polímeros. Nesse processo, grandes moléculas de hidrocarbonetos, na forma gasosa, são craqueadas em condições especiais de temperatura e pressão. Durante o craqueamento, o teor de carbono dos materiais que constituem os fornos é aumentado por meio do ingresso de carbono através da superfície interna dos tubos, sendo oriundo da massa reativa que atravessa as colunas e, como consequência disso, ocorre uma alteração das propriedades mecânicas do material. Aliado a esse fato, existe o depósito nocivo de uma camada de coque a partir da superfície interna das tubulações, que funciona como um isolante térmico, diminuindo a temperatura do gás e exigindo uma maior temperatura de trabalho para o forno, além de causar tensões que podem resultar em trincas ou danos para as colunas dos fornos de pirólise. Durante a carburização, a liga metálica dos fornos de pirólise desenvolve propriedades tipo ferromagnéticas, as quais são resultado do processo de ingresso de carbono. Nesta etapa, a camada magnetizada do material coincide com a região onde houve propagação da carburização. Sendo assim, uma medida da magnetização do material pode resultar em uma medida direta do nível de carburização em que o forno se encontra. Neste trabalho, serão apresentadas técnicas para simulação de ambientes carburizantes em alta temperatura, e as amostras serão testadas tendo o tempo de exposição ao carbono como sua principal variável e as suas propriedades mecânicas serão avaliadas, além da alteração de sua composição química e sua microestrutura. / The pyrolysis heaters, made of HP-modified alloy, are equipments designed to produce lightweight hydrocarbon in the petrochemical industry. Because of the pyrolysis, it is possible to obtain ethylene and other products that are raw material to gain manufactured polymer. In this process, big gaseous hydrocarbon molecules suffer a cracking process under special conditions of temperature and pressure. During the steam cracking process, the amount of carbon from the constituent material of the heaters is increasing as a consequence of the carbon entrance through the inside surface of the tubes. This carbon comes from the reactive mass that crows the columns and, eventually, produces a change in the mechanical proprieties of the material. Besides that, there is a harmful deposit of a coke layer that comes from the internal surface of the heater tubes. This layer works as a thermal insulation and is responsible for the decreasing of the gas temperature and as a consequence, the heater demands a higher temperature to work properly. As a result, rupture or damages can occur in the pyrolysis heater columns. During the carburization, the above mentioned alloy presents magnetic properties in consequence of the increase of the carbon amount in the material. The magnetic layer is observed in the region where the carburization process happened. Therefore, a measure of the material magnetization can lead to a direct measure of the carburization level in which the heater is on. In this work, simulation techniques of the carburizing environment under high temperature will be presented, and the samples will be tested regarding the correlation between carbon exposition time and the mechanical properties, microstructural changes and chemical composition that occur as a result.

O aproveitamento da palha do café por meio da conversão térmica apresenta-se com uma alternativa para o problema ambiental de descarte e queimadas a céu aberto, evitando a emissão dos gases poluentes na atmosfera, mais conhecidos como gases do efeito estufa (GEE), agregando valor aos resíduos. A palha do café, também conhecida como casca do café, foi utilizada in natura, e submetida à pirólise em reator de leito fixo, em escala laboratorial. Os experimentos foram realizados em sistema de bateladas, uma vez que o equipamento é totalmente fechado; a massa de palha do café utilizada foi de 54g e parâmetros como pressão de alimentação do gás de aquecimento (5,5 Kgf/cm2), taxa de aquecimento (20 °C/min), temperatura de operação do reator de pirólise (Tmáx = 708 0C) e rendimento gravimétrico tanto da fase sólida quanto da fase líquida, foram estudados definindo as melhores condições de controle do processo. Várias caracterizações utilizando as seguintes técnicas: análise imediata, análise elementar, análise térmica (TG/DTG e DSC) e GC/MS foram realizadas com a palha do café, para que fossem inferidos parâmetros de partida para a pirólise da biomassa. Os produtos sólido (cinzas), líquido (bio-óleo) e gasoso foram coletados avaliando-se os rendimentos e relacionando-os com os parâmetros previamente estabelecidos, sendo submetidos a análises com o objetivo de obter informações que possam contribuir para a sua melhor utilização. Quanto à caracterização dos produtos sólidos, os mesmos apresentaram alto poder calorífico, podendo ser utilizado como combustível. A fração liquida é composta basicamente de hidrocarbonetos oxigenados e aromáticos, caracterizando o bio-óleo como insumo para indústria química. O hidrogênio, objetivo deste trabalho, foi obtido em frações significativas e os resultados mostraram que a temperatura, bem como a taxa de aquecimento influem no rendimento do mesmo. / The use of coffee straw through the thermal conversion is presented as an alternative to the environmental problem of disposal and burning in the open, avoiding the emission of greenhouse gases in the atmosphere, better known as greenhouse gases (GHGs), and adding value to waste. The coffee straw, also known as \"shell\" coffee, was used in nature, and subjected to a fixed bed pyrolysis reactor at laboratory scale. The experiments were carried out in batch system, once the equipment is completely closed; the coffee straw weight used was about 54g and parameters such as feed pressure process (5.5 kgf/cm2), heating rate (20 0C/min), the operating temperature pyrolysis reactor (Tmax = 708 °C) and gravimetric yield of both the solid phase and liquid phase were studied by defining the best conditions for the process control. Several characterizations using the following techniques: proximate analysis, elemental analysis (CHN), thermal analysis (TG / DTG and DSC), and GC-MS analysis were performed with coffee straw, to be inferred starting parameters for the pyrolysis of biomass. The solid product (ash), liquid (bio-oil) and gases were collected by assessing incomes and linking them with the previously established parameters, being subjected to analysis in order to obtain information that can contribute to improved utilization. The solid products characterization, presented a high calorific value and can be used as fuel. The liquid fraction is composed primarily of aromatics and oxygenated hydrocarbons, characterizing the bio-oil as a feedstock for chemical industry. Hydrogen, objective of this study was obtained in significant fractions, the results showed that the temperature and the heating rate improves the hydrogen yield.