Neste trabalho, estudou-se a pirólise da palha de cana-de-açúcar, um resíduo orgânico de considerável impacto ambiental. A biomassa foi submetida a um processo de pirólise rápida, a uma taxa de aquecimento que promova a maior formação de produtos voláteis e semi-voláteis. Usou-se um forno elétrico tubular e um reator de quartzo de leito fixo. Foram definidas as principais variáveis do processo de pirólise e seus respectivos valores (5 g de palha de cana-de-açúcar em granulometria fina, temperatura de pirólise de 700 ºC, taxa de aquecimento de 60 ºC min-1 e fluxo de nitrogênio de 1 mLmin-1) foram obtidos e analisados o produto sólido, líquido e gasoso. O resíduo sólido mostrou-se rico em matéria mineral, predominando a sílica, confirmando a queima total do material carbonoso. A composição química do bio-óleo e dos voláteis foi determinada usando cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (mono e bidimensional) e microextração em fase sólida. O bio-óleo e material volátil apresentaram composições químicas semelhantes com predominância de compostos oxigenados (fenóis, cetonas, aldeídos, éteres, açúcares e ácidos carboxílicos) e alguns hidrocarbonetos. A biomassa mostrou-se interessante tanto para fins energéticos como para a indústria química e de fármacos, pela presença marcante de fenóis, especialmente guaiacóis. / In this work it was studied the pyrolysis of sugar cane straw, an organic waste with considerable environmental impact. The biomass was subjected to a fast pyrolysis, at a relativelly high heating rate, sufficient to promote a formation of volatile and semi-volatile compounds. It was used a electrical vertical oven and a quartz fixed bed reactor. The main variables and their values were defined as 5 g of sugar cane straw ground, maximum pyrolysis temperature at 700 ºC, heating rate at 60 ºC min-1 and a nitrogen flow of 1 mL min-1. It was obtained three main products of the pyrolysis: solid, liquid and gases. The solid residue showed to be rich in mineral material, mainly silica, which confirms the total burning of the carbonous material. The composition of bio-oil and volatile fraction were determined by gas chromatography coupled to mass spectrometric detector (mono and bi dimensional) and solid phase microextraction. The bio-oil and the volatile fraction showed similar composition with predominance of oxigenated compounds (phenols, ketones, aldehydes, ethers, carboxylic acids, sugars) and some hydrocarbons. The studied biomass showed to be intersting for energetic purposes and also for chemical and pharmaceutical industry, due to the presence of phenols and, specially, guaiacols.

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.

Este trabalho investigou a deposição de filmes finos de ferrita de bismuto (BFO) através da técnica spray pirólise utilizando sais inorgânicos como precursores em diferentes solventes e silício como substrato, visando a deposição em menor temperatura e a obtenção de diferentes morfologias de superfície. Para tanto, foram utilizados água, etilenoglicol e etanol/butil carbitol (1:1) como solventes na preparação da solução a ser aspergida. Foram realizadas deposições com diferentes temperaturas do substrato: 200, 250, 300 e 350ºC para cada solvente utilizado. A deposição de filmes BFO em baixas temperaturas (200ºC) favoreceu a formação de filme. Para o solvente etilenoglicol (maior ponto de ebulição), verifica-se a formação de filmes porosos, já para o solvente etanol/butil carbitol (1:1) foi verificada a formação de filmes densos com a presença de trincas. As análises termogravimétricas (ATG) e termodiferenciais (ATD) foram realizadas para os filmes como-depositados a 200ºC com diferentes solventes. Após a deposição, as amostras foram tratadas termicamente a 550ºC por 1h, visando a formação da fase cristalina BiFeO3 com estrutura romboédrica. Os filmes foram analisados por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram a obtenção da fase cristalina do BiFeO3 após o tratamento térmico a 550ºC/1h com a presença de fase secundária. As imagens de MEV evidenciaram a formação de filmes independente do solvente utilizado para a temperatura de 200ºC. Contudo, o aumento da temperatura promoveu a formação de partículas sobre o substrato e não uma formação contínua de filme, evidenciada pela composição elementar medida através de espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX). A caracterização elétrica dos filmes foi realizada utilizando espectroscopia de impedância (EI) em função da temperatura, sendo observada maior condutividade para o filme depositado com etilenoglicol. A fase BFO não estequiométrica evidenciada por DRX pode explicar as diferentes condutividades elétricas mensuradas por EI quando utilizado diferentes solventes. As propriedades ópticas foram medidas utilizando-se espectroscopia de reflectância difusa, encontrando-se um band gap entre 2,23 – 2,26 eV. / This research investigated the deposition of thin films of bismuth ferrite (BFO) on silicon substrate using the spray pyrolysis technique based on inorganic salts as precursors. For this purpose water, ethylene glycol and ethanol/butyl carbytol (1:1) were used as solvents to prepare the solution for spraying. The depositions were carried out with different substrate temperatures for each solvent used: 200, 250, 300 and 350ºC. The film deposition at low temperatures (200°C) promotes the formation of cracks due to the arrival of the liquid state from droplets sprayed by the atomizer. When using solvent ethanol/butyl carbytol (1:1) the formation of dense films was verified for the different depositions. The thermal gravimetric (TGA) and differential thermal analysis (DTA) were performed for the as-deposited films at 200°C with different solvents for the study of possible reactions of thermal decomposition. The BFO films were heated at 550°C for one hour aiming to the formation of the crystalline state BiFeO3 with rhombohedral structure. The films were analyzed by Xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) before and after treatment. The XRD showed the crystalline state obtained after the heat treatment at 550°C/1h. It was observed the formation of non-stoichiometric composition on the film. The SEM images showed formation of films regardless of the solvent used for the temperature to 200°C. However, the increase temperature promotes the formation of particles on the substrate. Applying the ethylene glycol solvent the formation of porous films appeared, since for ethanol/butyl carbytol (1:1) was observed the formation of dense films with the presence of cracks. The electrical characterization of the films will be performed using impedance spectroscopy (IS) coupled to a furnace in order to vary the temperature of the measures. The film deposited with ethylene glycol presents a major electrical conductivity than films deposited using ethanol/butyl carbytol or water. This behavior can be associated with a non-stoichiometric composition of BFO. Moreover, the optical properties were obtained by diffuse reflectance spectroscopy. The films present a band gap between 2.23 and 2.26 eV, approximately.

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.

O caroço de manga (Mangifera Indica L.), constituído por endocarpo (EN) e amêndoa (AM), representa um considerável problema ambiental no Brasil, devido à grande quantidade de resíduo gerada na indústria de processamento desta fruta. Uma interessante alternativa para este tipo de resíduo sólido é a geração de bio-óleo através do processo de pirólise, o qual pode ser utilizado como biocombustível de segunda geração e material de partida para obtenção de inúmeros produtos químicos. Neste trabalho, estuda-se o aproveitamento do resíduo (caroço) de manga através do processo de pirólise rápida, visando à obtenção de bio-óleo, e sua caracterização cromatográfica. Foram testadas três temperaturas de pirólise optando-se pela realização da pirólise a 450 ºC, na qual se obteve bom rendimento em bio-óleo com menor gasto energético, tanto para a AM como para o EN do caroço de manga. O emprego da cromatografia em fase gasosa bidimensional abrangente com detecção por espectrometria de massas com analisador por tempo de voo (GC×GC/TOFMS) permitiu a identificação tentativa de 120 compostos no bio-óleo do endocarpo e 108 compostos no bio-óleo da amêndoa. No primeiro caso os compostos majoritários foram os fenóis (32,6%), seguidos das cetonas (23,0%) e aldeídos (10,4%), sendo o 2(5H) furanona, com 9,4% de área cromatográfica, o constituinte majoritário nesta amostra. Para o bio-óleo de amêndoa, as cetonas (20,6%), os ácidos carboxílicos (16,8%) e os fenóis (15,5%) foram as classes predominantes. Esta composição permite que se indique o uso potencial do bio-óleo do endocarpo na produção de derivados químicos (como as resinas fenol-formaldeído e flavorizantes na indústria alimentícia) enquanto o bio-óleo da amêndoa, após processos de upgrading1, pode ser indicado para uso na produção de biocombustível de segunda geração. / The mango seed (Mangifera Indica L.), consisting of endocarp (EN) and almond (AM), represents a considerable environmental problem in Brazil, due to large amounts of residue produced in the industrial processing of this fruit. An interesting alternative to this type of solid residue is the production of bio-oil by pyrolysis process. This bio-oil can be used as second generation biofuel or as starting material to obtain numerous chemicals. In this work, it is studied the use of the residue (seed) of mango by fast pyrolysis process, in order to obtain bio-oil, and its chromatographic characterization. Three temperatures of pyrolysis were tested and it was made an option for performing the pyrolysis at 450 ° C, in which it was obtained a good yield on bio-oil with less energy expenditure, for both, AM or EN mango seed. The use of comprehensive two-dimensional gas chromatography with detection by mass spectrometry with time of flight analyzer (GC × GC / TOFMS) allowed the identification of 120 compounds in the bio-oil from endocarp and 108 compounds in bio-oil of almond. In the first case the major compounds were phenols (32.6%), followed by ketone (23.0%) and aldehydes (10.4%), and the 2(5H) furanone (at 9,4% chromatographic area) was the major constituent. For the bio-oil of almond, ketones (20.6%), carboxylic acids (16.8%) and phenols (15.5%) were the predominant classes. This composition allows to indicate the potential use of bio-oil endocarp material in the production of chemical derivatives (such as phenol formaldehyde resins and flavorings in food industry) while the almond bio-oil, after upgrading processes, can be indicated for use in the production of second-generation biofuels.

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.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T14:03:14Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇAOFINAL(rodrigomelo).pdf: 1315734 bytes, checksum: bf963feee2c9d7f48e3f5093845b2e07 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T14:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇAOFINAL(rodrigomelo).pdf: 1315734 bytes, checksum: bf963feee2c9d7f48e3f5093845b2e07 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-06-21 / CNPq / O uso da biomassa para obtenção de energia, combustíveis e produtos derivados do petróleo de uma maneira sustentável e renovável está sendo uma alternativa buscada para a diversificação energética e futura substituição a combustíveis não renováveis. Novas tecnologias para gaseificação e pirólise da biomassa e também para combustão do gás natural vem sendo desenvolvidas, e o reator a leito fluidizado desempenha papel importante na produção desses três processos, por permitir um bom controle de temperatura, um bom rendimento e menos emissão de poluentes. Neste trabalho, foram estudados modelos matemáticos para sistemas termoquímicos da gaseificação e pirólise da biomassa e combustão do gás natural em reatores a leito fluidizado. Dois modelos matemáticos transientes e unidimensionais foram desenvolvidos para os processos citados no reator a leito fluidizado nos regimes borbulhante e circulante. Os modelos matemáticos são compostos por equações diferenciais parciais e foram resolvidos numericamente através da discretização pelo método das linhas e implementados no Matlab® através de uma S-function. Um diagrama de bloco representando o reator de leito fluidizado foi construído no Simulink, e a integração das equações foi feita através do integrador ode15s. Simulações para os três processos foram feitas com o objetivo de mostrar a qualidade do modelo matemático desenvolvido. Foi possível acompanhar a concentração e temperatura ao longo do reator para os três processos estudados e verificar a grande capacidade do reator de leito fluidizado de reter a energia térmica através de sólidos inertes e possibilitar a operação de sistemas termoquímicos em temperaturas mais baixas, evitando a emissão de poluentes atmosféricos. No processo de gaseificação da biomassa, foi analisada a concentração dos componentes do gás de síntese gerado e a influência da temperatura de operação do reator e da vazão do agente gaseificador para o processo. Na simulação do modelo matemático para o processo de pirólise da biomassa, verificou-se a composição da produção de gás, alcatrão e carvão vegetal e que a temperatura de maximização de produção de gás ou de alcatrão pode ser obtida através da simulação. Na simulação do processo de combustão do gás natural, foi visto que esse tipo de reator consegue operar em temperaturas abaixo das quais se verifica a produção de poluentes como NOx. Os modelos matemáticos desenvolvidos servirão como um gerador de dados para uma futura aplicação em controle de processos.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:26:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1153_1.pdf: 2002669 bytes, checksum: 013d2d0e3ba433dcecf75273dcbb5fed (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A sinvastatina (SV) é um pó cristalino branco ou quase branco, praticamente insolúvel em água, muito solúvel em cloreto de metileno e solúvel em álcool. É uma das estatinas mais comumente utilizada para tratar diversas formas de hipercolesterolemia. Este estudo teve como objetivo aplicar a análise térmica [Termogravimetria (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Calorimetria Exploratória Diferencial acoplado ao sistema Fotovisual (DSC-fotovisual) e Análise Térmica Diferencial (DTA)], Pirólise acoplada à Cromatografia Gasosa/Espectrometria de Massa (Pir-CG/EM) e dissolução na caracterização da sinvastatina matéria-prima farmacêutica, misturas binárias com diferentes celuloses de diferentes fabricantes e pré formulados. Foram utilizadas três diferentes amostras SV (denominadas SVA, SVB e SVC), misturas do fármaco com amostras de celulose (PH101 e PH102) e preformulados. Os estudos termogravimétricos dinâmicos foram realizados nas razões de aquecimento de 10, 20 e 40 °C/min. Os estudos isotérmicos foram realizados nas temperaturas de 165, 175, 185, 195 e 205 ° C. Os estudos de DSC das amostras SV foram feitos nas razões de aquecimento de 2, 5, 10, 20 e 40 ° C/min. Foram feitos estudos de DTA na razão de aquecimento de 10 ° C/min para a SV e misturas binárias (1:1) com as diferentes celuloses. Os preformulados foram preparados variando apenas a celulose microcristalina utilizada em cada um deles. Os lotes de celulose utilizados no preparo dos preformulados foram: MCR102, MCB102, MCR101, e MCB101 para os preformulados A, B, C e D, respectivamente. A mistura foi feita via seca em misturador em V e a compressão em uma máquina compressora rotativa. Os resultados mostraram diferenças no comportamento das amostras de SV na fase de transição do processo de fusão e na energia de ativação de decomposição térmica, que foram diretamente correlacionados com a estabilidade térmica das mesmas. O processo de decomposição térmica da SV foi analisado por Pir-CG/EM e seus resultados mostraram que a quebra da SV ocorre com a formação de dois novos compostos de m/z 284 e m/z 207, em proporções que dependem das temperaturas do pirolisador. Os resultados de DTA mostraram não haver interação da celulose com a sinvastatina no processo de fusão do fármaco. O dados termogravimétrico mostraram alteração na estabilidade térmica da sinvastatina nas misturas binárias com diferentes celuloses. Foi demonstrado também diferença entre as diferentes misturas. A ordem de estabilidade térmica para as amostras estudadas foi SV > SVMCB102 ≥ SVMCB102 ≥ SVMCB101 > SVMCR101. Os dados de dissolução intrínseca analisados pelo fator de diferença (F1) e fator de semelhança (F2) mostraram não haver diferença entre os perfis de dissolução intrínseca dos diferentes lotes de sinvastatina. Os perfis de dissolução dos preformulados, analisados pelo mesmo modelo, demonstraram haver diferença entre os perfis de dissolução quando utilizados diferentes tipos de celulose, porém não houve diferença quando utilizado o mesmo tipo de celulose de difentes fabricantes