A indústria de celulose do Brasil progrediu muito nas últimas décadas no que tange ao gerenciamento ambiental de seus resíduos. Entretanto, existem perspectivas para usos mais nobres destes resíduos, objetivando-se um gerenciamento ambiental ainda melhor e, eventualmente, economicamente vantajoso. Neste trabalho, a serragem, o resíduo do digestor e o lodo da ETE foram submetidos a condições de pirólise. O processo de pirólise foi desenvolvido para o resíduo do digestor, e após, foi aplicado para as demais biomassas, a fim de avaliar o potencial de todos os resíduos para a produção de bio-óleos. As cromatografias gasosas monodimensional (1D-GC/qMS) e bidimensional abrangente (GC×GC/TOFMS) foram utilizadas para análise qualitativa e semiquantitativa dos bio-óleos. A maior eficiência da GC×GC/TOFMS proporcionou um estudo detalhado da composição dos bio-óleos, indicando a presença de um maior número de compostos detectados e tentativamente identificados e de coeluições que ocorreram na 1D-GC/qMS, aprimorando a investigação de caracterização dos bio-óleos. Por outro lado, a 1D-GC implica em uma análise mais simples e de menor custo, que forneceu uma visão geral dos componentes majoritários dos bio-óleos. Produtos de importância industrial, como fenóis, foram identificados como componentes majoritários nos bio-óleos, da serragem e do resíduo do digestor, indicando seu uso potencial como fontes destas matérias-primas para a indústria, e a semelhança química entre eles abre perspectivas para a pirólise conjunta destas biomassas. / Brazilian pulp industry has greatly improved in the last decades regarding environmental residues management. However, there is still perspective for a better use of its residues, having in mind an improved environmental management and a potential economic advantage. This study, sawdust, digester residue and the wastewater treatment sludge underwent pyrolysis conditions. The pyrolysis process was developed for digester residue, and than, was applied to the others biomasses, in order to investigate the potential of resulting bio-oils for further applications. One-dimension (1D-GC/qMS) and comprehensive two-dimension gas chromatography (GC×GC/TOFMS) have been employed for qualitative and semi-quantitative analysis of these bio-oils. The higher chromatographic efficiency of GC×GC provided a detailed study of the composition of bio-oils, resulting in a higher number of compounds detected and tentatively identified, and it also unveiled co-elutions that happened in 1D-GC, providing a higher quality characterization of these matrices. On the other hand, 1D-GC resulted in a simpler and cheaper analysis that has provided a general view of the major components of the bio-oils. Products of industrial importance, such as phenols, were identified as major components in the bio-oils of sawdust and digester residue, indicating the potential use of these bio-oils as sources of raw material for the industry, and chemical similarity between them opens prospects for the combination of these biomasses pyrolysis.

Atualmente existe um número crescente de estudos acerca da transformação de resíduos agroindustriais em novos produtos de maior valor agregado. Dentre estas transformações encontra-se o processo de pirólise, que converte o material residual em produtos sólidos, líquidos (bio-óleo + fase aquosa) e gasosos. No presente estudo, foram caracterizados os produtos gerados na pirólise de casca de arroz em reator de leito fixo. A composição química do bio-óleo obtido foi avaliada mediante a técnica de cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas quadrupolar (GC×GC/qMS), aliada à utilização de padrões e de índices de retenção. A determinação da porosidade e da área superficial do produto sólido foi realizada pela técnica de Brunauer–Emmett–Teller (BET) e também através do método BJH (Barret, Joyner e Halenda). O produto sólido gerado foi ativado utilizando diferentes proporções de carbonato de sódio, a fim de obter-se um material de elevada área superficial. O processo de ativação química do produto sólido oriundo da pirólise da casca de arroz em proporção mássica 1:3/800 °C/2h, apresentou excelentes resultados, aumentando significativamente a sua área de superfície de 3,8 m2g-1 para 1848 m2g-1 . Nos testes realizados nas razões mássicas de 1:2 e 1:1, ocorreu uma diminuição da área de superfície quando comparado com a área de superfície encontrada na razão mássica de 1:3, o que demonstra que o processo foi na condição 1:3/800 °C/2h, caracterizando ser um material com propriedades adsorventes Este material foi utilizado no processo de SPE para a adsorção dos compostos presentes na fase aquosa do bio-óleo analisados por HPLC-PDA. O carvão ativado produzido neste estudo foi eficiente para a adsorção de compostos identificados na fase aquosa da casca de arroz (fenóis, furanos e cetonas), que podem ser prejudicial para o meio ambiente, ou que podem futuramente ser recuperados para aplicações futuras. / Currently there are a growing number of studies on the transformation of agro-industrial waste in new products of higher added value. Among these transformations, the pyrolysis process converts the waste material into solid products, liquid (bio-oil) and gaseous. In this study, the products generated in the rice husk pyrolysis in fixed bed reactor were studied. The chemical composition of the bio-oil obtained was accomplished by comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to quadrupole mass spectrometry (GC×GC/qMS), allied to the use standards and retention indices. The determination of the porosity and the surface area of the solid product was performed by the technique of Brunauer-Emmett-Teller (BET) and also through the BJH method (Barrett, Joyner and Halenda). The solid product produced was activated using different proportions of sodium carbonate in order to obtain a high surface area material. The chemical activation of the solid product from the pyrolysis of the rice husk in the ratio 1: 3/800 ° C / 2h presented excellent results, significantly increasing its surface area from 3.8 m2g-1 to 1848 m2g- 1 . In the tests performed in the 1: 2 and 1: 1 mass ratios, a decrease in the surface area occurred when compared to the surface area found in the 1: 3 mass ratio, which shows that the process was in the 1: 3 condition / 800 ° C / 2h, characterizing to be a material with adsorbent properties This material was used in the SPE process as solid phase for adsorption of the compounds present in the aqueous phase of the bio-oil analyzed by HPLC-PDA. The activated carbon produced in this study may be effective for the adsorption of identified compounds in the aqueous phase of rice husk (phenols, furans and ketones) which may be harmful to the environment, or may be recovered for future applications.

O uso de biomassa assume relevante importância no Brasil devido à intensa atividade agrícola e às grandes quantidades de resíduos agroindustriaisgerados. A solução desse problema é um grande desafio para os pesquisadores e o objetivo dos processos propostos não deve apenas reduzir a quantidade de resíduos, mas também agregar valor a esses materiais. A pirólise é uma técnica já estabelecida para transformação da biomassa em produtos sólidos (biochar), líquidos (bio-óleo) e gasosos por aquecimento em atmosfera inerte. A caracterização dos principais produtos (bio-óleo e biochar) a partir da pirólise, o aprimoramento das propriedades do biochar por ativação da sua superfície e sua utilização como adsorvente para metais em solução aquosa foram objetos de estudo desse trabalho. Foram utilizadas as biomassas de fibra de coco verde (FCV), resíduo da indústria do café (pele de prata - RIC), palha e bagaço de cana-de-açúcar (PC e BC). Os bio-óleos produzidos foram caracterizados por GC×GC/qMS O biochar foi ativado quimicamente, caracterizado e avaliado como adsorvente de cobre (II) em soluções aquosas. Os resultados mostram bio-óleos com grandes quantidades de fenóis, com potencial uso na indústria da química fina. No bio-óleo de pele de prata, também foi encontrada uma quantidade considerável de compostos nitrogenadosos quais têm possibilidade de uso em indústrias farmacêuticas. Os biochars ativados apresentaramelevada área superficial, formados por micro e meso poros e comexcelente capacidade de adsorção, principalmente para os carvões ativadosoriundos da pele de prata (RIC) e da palha de cana-de-açúcar (PC). Estes resultados indicam a possibilidade de uso integrado dos produtos da pirólise dentro de um conceito de biorrefinaria, onde se parte de um resíduo descartável e se chega a produtos de elevado valor agregado, com rejeito mínimo ao final do processo. / The use of biomass is very important in Brazil due to the intense agricultural activity and the large amounts of agroindustrial residues generated. The solution to this problem is a major challenge for researchers and the aim of the proposed processes should not only reduce the amount of waste but also add value to these materials. Pyrolysis is an established technique for transforming biomass into solid (biochar), liquid (bio-oil) and gaseous products by heating in an inert atmosphere. The characterization of the main products (bio-oil and biochar) from pyrolysis, the enhancement of the properties of the biochar by surface activation and its use as an adsorbent for metals in aqueous solution are objects of study of this work. The biomass of green coconut fiber, coffee industry residue (silverskin) and sugar cane residues (bagasse and straw) were used. The biooils produced were characterized by GC×GC/qMS Biochar was chemically activated, characterized and evaluated as a copper (II) adsorbent from aqueous solutions. The results showed bio-oils with high amounts of phenols, which can be used in the fine chemicals industry. On the bio-oil from silverskin, considerabe amounts of nitrogen compounds were also found and these compounds have possibility of use in pharmaceutical industries. The activated biochars showed high surface area, formed by micro and meso pores and with excellent adsorption capacity, mainly for biochars originating from silverskin and sugarcane straw. These results indicate the possibility of integrated use of these materials within a concept of biorefinery, beginning with a disposable waste and ending with products of high added value and minimum waste at the end of the process.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-09T16:32:39Z No. of bitstreams: 1 Tese - Roberto Batista da Silva Junior - Versão Homologação.pdf: 4025126 bytes, checksum: 1c3358ebc9955dc51b8b94f1ff7fa7c3 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-17T17:10:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Roberto Batista da Silva Junior - Versão Homologação.pdf: 4025126 bytes, checksum: 1c3358ebc9955dc51b8b94f1ff7fa7c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T17:10:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Roberto Batista da Silva Junior - Versão Homologação.pdf: 4025126 bytes, checksum: 1c3358ebc9955dc51b8b94f1ff7fa7c3 (MD5) / Dada a abundância de recursos naturais, principalmente biomássicos, existentes no Brasil e suas potencialidades, também visto a necessidade do desenvolvimento de vias renováveis de geração energética, processos de conversão da mesma a produtos de maior valor agregado tem sido estudados nos últimos anos. A biomassa, após ser submetida a processo de pirólise rápida, é convertida a bio-óleo que por sua vez possui fração aquosa rica em ácido acético e outros componentes, sendo o teor deste ácido carboxílico significativamente elevado, não importando a natureza da biomassa de partida. Neste cenário, a conversão catalítica de ácido acético à hidrogênio e produtos secundários foi estudada neste trabalho. Inicialmente os precursores do tipo perovskitas La1-xCaxNiO3 com x = 0; 0,15; 0,3 e 0,5 foram sintetizados pelos método dos citratos e submetidos a reforma a vapor do ácido acético. A reforma a vapor (SR) foi conduzida em testes de 24 horas de duração. Todas as amostras se apresentaram seletivas a hidrogênio e a adição de cálcio favoreceu a maior conversão de água. Na segunda parte do trabalho, objetivando aprofundamento na cinética e na proposição de mecanismos, decidiu-se estudar os sistemas Rh/Al2O3 e Rh/MgAl2O4 aplicados na oxidação parcial (CPO) e reforma a vapor (SR) do ácido acético em regime transiente. Os catalisadores foram depositados em tubos sinterizados de alumina por via dip-coating, sendo assim obtidos os chamados tubos catalíticos. Os tubos catalíticos foram testados em reator anular especialmente desenvolvido para operações em altas velocidades espaciais. Foram testados os efeitos da velocidade espacial, das concentrações dos reagentes e do tipo do suporte empregado. Propostas mecanísticas foram realizadas a partir dos dados obtidos e sem dúvida, os sistemas são promissores a geração de gás de síntese. Foi também verificada dependência do tipo de suporte na seletividade a coque e também na ativação das moléculas de água. O trabalho desenvolvido nesta tese contribuiu com a literatura no que diz respeito à aplicação dos catalisadores propostos, também apresentando propostas mecanísticas coerentes com o já conhecido na literatura

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5423_Dissertação_Marco_Aurelio_B_Zanoni_05_03_2012.pdf: 18602750 bytes, checksum: 72079deefb882e9a0b68fad2493b88dc (MD5) Previous issue date: 2012-03-05 / Tecnologias avançadas para a geração de energia usando combustíveis não convencionais xisto betuminoso e seu semi-coque, areias betuminosas, petróleo extra-pesado e biomassa proveniente de resíduos sólidos urbanos e de lodo de esgoto - têm em comum processos termoquímicos compostos de complexas reações químicas. Este trabalho trata da formulação e otimização de mecanismos químicos normalmente envolvidos na pirólise do xisto betuminoso e na combustão do xisto betuminoso e seu semi-coque. Problemas inversos (usando o algoritmo de Levenberg-Marquardt) foram empregados para minimizar o erro entre os valores estimados e os dados de termogravimétria para os mecanismos de reação de 3 passos para a pirólise do xisto betuminos, e mecanismos de 4 e 3 passos para o xisto betuminoso e seu semi-coque, respectivamente. Os parâmetros cinéticos, tais como ordem de reação, fator pré-exponencial, energia de ativação e os coeficientes estequiométricos que afetam a secagem, as reações de oxidação, pirólise e descarbonatação foram estimadas com sucesso. Além disso, os erros estatísticos e residuais foram avaliados, resultando em um valor razoável para todas as estimativas e o mecanismo cinético proposto e estimado para a combustão do semi-coque foi aplicado em um código em meios porosos. Um estudo paramétrico entre o perfil de temperatura e a velocidade do ar, e o perfil de temperatura e a concentração de carbono fixo foi desenvolvido. Este estudo mostra que o perfil de temperatura é extremamente influenciado por estes parâmetros, confirmando que a propagação da frente é controlada pela injeção de O2. Palavras-chave: Xisto Betuminoso, Semi-Coque, Pirólise, Combustão, Estimação de Parâmetros, Problemas Inversos, Levenberg-Marquardt, Meios Porosos.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7210_Marco Antonio Lages Vieira.pdf: 5668936 bytes, checksum: f1196d57892e1521e6c95b126881cfd1 (MD5) Previous issue date: 2013-10-25 / Um algoritmo numérico foi criado para apresentar a solução da conversão termoquímica de um combustível sólido. O mesmo foi criado de forma a ser flexível e dependente do mecanismo de reação a ser representado. Para tanto, um sistema das equações características desse tipo de problema foi resolvido através de um método iterativo unido a matemática simbólica. Em função de não linearidades nas equações e por se tratar de pequenas partículas, será aplicado o método de Newton para reduzir o sistema de equações diferenciais parciais (EDPs) para um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDOs). Tal processo redução é baseado na união desse método iterativo à diferenciação numérica, pois consegue incorporar nas EDOs resultantes funções analíticas. O modelo reduzido será solucionado numericamente usando-se a técnica do gradiente bi-conjugado (BCG). Tal modelo promete ter taxa de convergência alta, se utilizando de um número baixo de iterações, além de apresentar alta velocidade na apresentação das soluções do novo sistema linear gerado. Além disso, o algoritmo se mostra independente do tamanho da malha constituidora. Para a validação, a massa normalizada será calculada e comparada com valores experimentais de termogravimetria encontrados na literatura, e um teste com um mecanismo simplificado de reação será realizado. Palavras chave: pirólise, numérico, algoritmo, gradiente biconjugado, iterativo

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9534_Dissertação Kamilla Malverdi versão inicial.pdf: 2544191 bytes, checksum: 5bb75b3cbf05bc7d22f2c680d43a413c (MD5) Previous issue date: 2016-01-25 / O aumento significativo no consumo e industrialização de água de coco verde no Brasil tem gerado grande quantidade de resíduos, os quais ampliam os problemas ambientais quando dispostos de maneira inadequada. No contexto atual de crescentes preocupações com questões energéticas, o potencial dessa biomassa como fonte renovável de energia é destacado. Dentre as tecnologias de conversão termoquímica de materiais lignocelulósicos, a técnica de pirólise vem recebendo atenção especial e o leito de jorro tem sido investigado como um reator promissor para esse processo, devido ao bom contato gás-sólido que proporciona. Entretanto, a complexidade fluidodinâmica nesse equipamento permanece sendo o principal obstáculo para sua utilização. Assim, com o intuito de contribuir para a aplicação do leito de jorro como reator de pirólise, este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento fluidodinâmico das misturas de casca de coco e areia por meio de estudos experimentais e simulação via CFD. A análise dos dados de queda de pressão no leito permitiu identificar regimes de jorro estáveis para misturas com até 40% em massa de casca de coco. Para avaliar o efeito da fração mássica da casca de coco (10, 25 e 40 %) e altura de leito estático (6, 8, 10 cm) sobre a condição de jorro mínimo, foi realizada uma análise estatística por meio de um planejamento fatorial 32 com dois pontos centrais. Foi verificada a influência da massa total das partículas no leito e porosidade da mistura sobre a condição de mínimo jorro. A segregação ocorreu de forma sutil para todas as condições experimentais e o índice de mistura se desviou mais do ideal na base do equipamento, com predominância de areia, partícula mais densa, nessa região. O modelo Euleriano Granular Multifásico foi utilizado para descrever o escoamento de ar-sólido no leito de jorro e mostrou-se adequado para representar qualitativamente esse fenômeno. Entretanto, ao se analisar os valores de queda de pressão de mínimo jorro, nota-se que os resultados simulados subestimam os experimentais, com um erro relativo máximo de -34,26%. Diante da análise da estabilidade do leito, segregação e a fração de volume de cada fase na mistura, é recomendada a utilização de misturas com fração mássica de casca de coco de 25% em testes de pirólise.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9535_Dissertação Priscilla S Almeida versão inicial.pdf: 1564615 bytes, checksum: 7083a7981886f6003c70b29a150638e6 (MD5) Previous issue date: 2016-01-26 / A substituição de recursos não renováveis por renováveis é um dos grandes objetivos almejados mundialmente. O Brasil é um país que tem obtido sucesso nesta corrida por uma matriz energética onde as fontes alternativas são predominantes. A biomassa é uma fonte renovável promissora que ao ser utilizada com adequadas tecnologias é capaz de gerar produtos com alto potencial energético.A pirólise se destaca no cenário das tecnologias de conversão termoquímica, sendo os reatores mais indicados no processo aqueles capazes de fornecer uma excelente mistura dos componentes a serem pirolisados. O leito de jorro, por ser um equipamento que proporciona um elevado contanto entre sólidos e fluido, adéqua-se como um bom reator de pirólise. Sendo assim, um estudo fluidodinâmico do comportamento das partículas envolvidas neste processo é uma das etapas básicas para aplicação desta técnica. A casca do cacau é o principal resíduo do processo de beneficiamento do cacau, compondo cerca de 80% do fruto. Utilizada normalmente para produção de ração animal e fertilizantes,essa biomassa pode ser vista como uma conveniente fonte energética. O presente trabalho tem como objetivo principal estudar a fluidodinâmica de uma mistura binária composta por partículas de casca de cacau e areia em um leito de jorro. Foram avaliados parâmetros como velocidade de mínimo jorro e queda de pressão de jorro estável através de análises estatísticas para diferentes alturas de leito estático (6, 8 e 10cm) e frações mássicas de casca de cacau (25, 50 e 75%). A segregação das misturas foi analisada nas alturas de leito e frações mássicas da casca de cacau adotadas no estudo fluidodinâmico, variando a velocidade do ar em 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínimo jorro. O regime de jorro estável foi estabelecido na região experimental estudada. Constatou-se que a velocidade de mínimo jorro não foi influenciada por variações na fração mássica, diferentemente da queda de pressão de jorro estável que sofreu interferência tanto da fração mássica quanto da altura de leito estático. A segregação das partículas foi observada nas regiões do topo e do fundo do leito. Simulações via CFD foram realizadas empregando o modelo Euleriano para descrever o escoamento gás-sólido no leito de jorro e utilizando uma malha bidimensional estruturada. As simulações se mostraram de acordo com o observado experimentalmente com relação ao comportamento fluidodinâmico e a segregação no fundo do leito

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344687.pdf: 2755734 bytes, checksum: 5fa69136c190163c3114f9c2fe7c03ce (MD5) Previous issue date: 2016 / A valorização de resíduos agroindustriais via conversão térmica tem se mostrado promissora em relação à geração de biocombustíveis. A pirólise é um processo de conversão termoquímica para geração de energia renovável, atuando ao mesmo tempo como solução para a disposição final dos resíduos agroindustriais. Neste contexto, o objetivo principal deste estudo foi valorizar a torta da mamona e o bagaço das vagens de algaroba, ambos resíduos agroindustriais, para obtenção de bio-óleo e biochar. Os ensaios de pirólise foram realizados à pressão atmosférica, com um fluxo de N2 de 400 mL·min-1, em duas diferentes condições: a 700 °C com taxa média de média de aquecimento 160 °C·min-1; e a 900 °C com taxa média de média de aquecimento 224 °C·min-1, ambas com tempo de residência de 5 min na temperatura final. Os produtos da pirólise (bio-óleo, biochar e gases não condensáveis) foram caracterizados. Além disso, o biochar produzido foi aplicado como adsorvente na captura de CO2 e em reações de gaseificação com CO2. Um carvão ativado comercial foi utilizado como base de comparação nos ensaios de adsorção. Os gases formados na pirólise foram o H2, CO, CO2 e CH4. Nos bio-óleos produzidos foram identificados aproximadamente 180 compostos divididos em compostos oxigenados (ácidos, ésteres, cetonas, aldeídos, fenóis, álcoois, éteres e furanos), hidrocarbonetos, compostos nitrogenados e compostos sulfurados. Os biochars produzidos apresentaram potencial para serem utilizados em processo de produção de energia por possuírem poder calorífico comparáveis a alguns combustíveis fósseis e de outras biomassas. Em relação à capacidade de captura de CO2 na temperatura de 25 °C o carvão ativado adsorveu maior quantidade de CO2 (105,24 mgCO2·gCA-1) que os biochars do bagaço das vagens de algaroba (40,09-65,14 mgCO2·gbiochar-1) que por sua vez capturou mais CO2 do que os biochars da torta de mamona (11,38-39,48 mgCO2·gbiochar-1). Em termos de reatividade com CO2 nas temperaturas na faixa de 760-920 ºC os biochars produzidos do bagaço das vagens de algaroba foram mais reativos que os biochars advindos da torta da mamona, e os valores para energia de ativação referentes à gaseificação dos biochars com CO2 ficaram em torno de 185-238 kJ·mol-1.<br> / Abstract : The valorization of biomass agro-industrial waste via thermal conversion has shown promise in relation to the generation of biofuels. Pyrolysis is a thermochemical conversion process for renewable energy generation, which work at the same time as a solution for the final disposal of these wastes. In this context, this study aims to valorize the castor bean cake and mesquite pods bagasse, both agro-industrial waste, through the pyrolysis process. The pyrolysis tests were carried under atmospheric pressure with N2 gas flow of 400 ml·min-1 at two conditions, the first at 700 ºC with average heating rate of 160 ° C· min-1 and the second at 900 ºC with an average heating rate of 224 ° C· min-1, both with 5 min of residence time at the final temperature. The pyrolysis products (bio-oil, biochar and non-condensable gases) were characterized. Furthermore, the biochar produced was applied as an adsorbent, for CO2 capture, and CO2 gasification reactions. An commercial activated carbon was used as a comparison basis for the adsorption process. The pyrolysis gases H2, CO, CO2 and CH4 were found during the pyrolysis process. In the bio-oils produced were identified little more than 180 compounds divided between oxygenated compounds (acids, esters, ketones, aldehydes, phenols, alcohols, furans and ethers), hydrocarbons, nitrogenous compounds and sulfur compounds. The biochars produced show a potential to be used in power production process due its calorific value comparable to some fossil fuels and other biomass. In relation to CO2 capture capacity at 25 ºC, the activated carbon adsorbed more CO2 (105,24 mgCO2·gCA-1) than biochars produced by mesquite pods bagasse (40,09-65,14 mgCO2·gbiochar-1), which in turn captured more CO2 than biochars produced the castor bean cake (11,38-39,48 mgCO2·gbiochar-1). In terms of reactivity with CO2 in the temperature range of 760-920 °C, the biochars produced from mesquite pods bagasse were more reactive than biochars arising from the castor bean cake and the activation energy values related to biochars gasification were around 187-238 kJ·mol-1.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-07T19:13:18Z No. of bitstreams: 1 2017_MaraRúbiadaSilvaMiranda.pdf: 3803265 bytes, checksum: 7398428330c75866454d170e810ad1af (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-23T20:43:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MaraRúbiadaSilvaMiranda.pdf: 3803265 bytes, checksum: 7398428330c75866454d170e810ad1af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-23T20:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MaraRúbiadaSilvaMiranda.pdf: 3803265 bytes, checksum: 7398428330c75866454d170e810ad1af (MD5) Previous issue date: 2017-11-23 / A recuperação de energia utilizando a biomassa proveniente de resíduos florestais e industriais tem sido amplamente pesquisada. Das tecnologias de conversão, a pirólise e a gaseificação constituem importantes processos termoquímicos na produção de carvão, bio-óleo e gases, que além de agregar valor ao subproduto, diversificam as aplicações energéticas. Apesar do estudo destas tecnologias de conversão não ser recente, ainda existem problemas encontrados nos diversos tipos de reatores existentes, como por exemplo, o alcatrão gerado que proporciona altos custos com a limpeza dos gases. Diante do contexto, o objetivo geral deste trabalho é estudar as biomassas do cerrado - casca da árvore de jatobá, casca do fruto do baru e caroço de pequi como potenciais no uso da tecnologia de pirólise com foco na gaseificação estagiada. Para isto, as biomassas de estudo foram previamente caracterizadas a fim de compreender e prever as características de influência nos produtos finais, além de entender os mecanismos de reação da pirólise através do cálculo da energia cinética. Os resultados da caracterização dos materiais, mostraram que o alto teor de lignina da casca da árvore de jatobá pode influenciar num maior rendimento de carvão quando comparado com as outras biomassas. A energia de ativação do caroço de pequi calculada pelos métodos de Osawa, K-A-S e Starink é menor (75,666 kJ/mol a 80,084 kJ/mol) indicando que a energia necessária deste combustível para iniciar uma reação é menor. Os experimentos de degradação térmica foram realizados num reator de pirólise lenta, com dois tamanhos de partícula (>40 mesh e 38,11%), enquanto a pirólise da casca do fruto do baru obteve rendimentos maiores de bio-óleo (>44,89%). Na caracterização dos carvões, observouse que altas temperaturas relativas de pirólise, reduzem o teor de voláteis e a densidade e elevam o PCS e o teor de cinzas do carvão. Na caracterização do bio-óleo, observou-se que o obtido pela casca do fruto do baru possui maiores valores de acidez (184,72 a 193,54 mgKOH/g) se comparado as outras duas biomassas (jatobá e pequi), tornando este bio-óleo mais corrosivo. O bio-óleo proveniente da pirólise do caroço de pequi obteve resultados maiores de viscosidade (24,33 a 14,52 mm2/s), já que a biomassa in natura é muito oleaginosa. Em relação ao enxofre, o bio-óleo do caroço de pequi obteve também resultados maiores variando de 682,9 a 953,7 ppm, podendo aumentar as emissões de poluentes. A densidade dos bio-óleos do baru e do jatobá tiveram resultados bem semelhantes (1,02 a 1,05 g/cm3) ao utilizar a temperatura mais baixa de 430°C e o bio-óleo do caroço de pequi apresentou resultados de densidades menores (0,86 a 0,95 g/cm3). Já na gaseificação estagiada, comparou-se o rendimento do bio-óleo da casca do fruto do baru na pirólise que foi de 44,89%, enquanto que no bio-óleo do carvão da casca do fruto do baru obtido na gaseificação foi de 6,52%, mostrando uma redução de 85,48% da quantidade de alcatrão. / The energy recovery using biomass steaming from forestry and industrial sludges has been widely searched. Regarding conversion technologies, pyrolysis and gasification form important thermochemical processes on coal, bio-oil, and gas production, which in addition to adding value to the by-product, diversify the energetic applications. Although the study of these conversion technologies is not recent, there are still problems found in the various types of existing reactors, for example, the tar generated that provides high costs with the cleaning of gases. In view of the context, the general objective of this work is to study the biomass of the Cerrado – the bark of the jatobá (Hymenaea stigonocarpa Mart.) tree, the bark of the baru (Dipteryx alata Vog.) fruit and the pequi (Caryocar brasiliense Camb.) stone as potential in the use of pyrolysis technology focused on staged gaseification. For this, the biomasses studied were previously characterized in order to understand and predict the influence characteristics in the final products, besides understanding the reaction mechanisms of the pyrolysis by calculating the kinetic energy. The results of the characterization of the materials showed that the high lignin content of the bark of the jatobá (Hymenaea stigonocarpa Mart.) tree can influence a higher yield of coal when compared to the other biomasses. The activation energy of the pequi (Caryocar brasiliense Camb.) stone calculated by the Osawa, K-A-S and Starink methods is lower (75.666 kJ/mol to 80.084 kJ/mol) indicating that the energy required of this fuel to initiate a reaction is lower. The thermal degradation experiments were performed in a slow pyrolysis reactor with two particle sizes (> 40 mesh and 38.11%), while pyrolysis of the bark of the baru (Dipteryx alata Vog.) fruit obtained higher yields of bio-oil (>44.89%). In the characterization of the coals, it was observed that high relative pyrolysis temperatures reduce the volatile content and the density and increase the HHV (Higher Heating Value) and the ash content of the coal. In the characterization of the bio-oil, it was observed that the bark of the baru (Dipteryx alata Vog.) fruit had higher acidity values (184.72 to 193.54mgKOH/g) when compared to the other two biomasses (jatobá and pequi), making this bio-oil more corrosive. Bio-oil from pequi (Caryocar brasiliense Camb.) pyrolysis obtained higher viscosity results (24.33 to 14.52mm2/s), since the in natura biomass is very oleaginous. In relation to sulfur, pequi (Caryocar brasiliense Camb.) bio-oil also obtained higher results ranging from 682.9 to 953.7ppm, which could increase pollutant emissions. The density of the baru (Dipteryx alata Vog.) and jatobá (Hymenaea stigonocarpa Mart.) bio-oils had very similar results (1.02 to 1.05g/cm3), using the lowest temperature of 430°C and the pequi (Caryocar brasiliense Camb.) stone bio-oil showed results of lower densities (0.86 to 0.95g/cm3). In the staged gasification, the yield of the bio-oil of the bark of the baru (Dipteryx alata Vog.) fruit in the pyrolysis was 44.89%, whereas the bio-oil of the coal of the bark of the baru (Dipteryx alata Vog.) fruit obtained 6.52% in the gasification, showing a reduction of 85.48% of the amount of tar.