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.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Enio Dikran Vascocelos Bruce.pdf: 5890804 bytes, checksum: 2a437c013fd473b95944d8bd75e65ffd (MD5) Previous issue date: 2017-06-09 / FACEPE / Na perspectiva de uma futura escassez dos combustíveis derivados do petróleo, uma alternativa que vem sendo utilizada para produção de biocombustíveis é o uso de óleos residuais com alto teor de ácidos graxos livres. O presente trabalho teve como objetivo estudar o craqueamento termo-catalítico do ácido mirístico (AM) como composto modelo de óleos residuais visando à produção de bio-óleo para uso como biocombustíveis e produtos químicos. Foram preparados catalisadores de molibdênio (10% Mo), via impregnação úmida, em suportes com diferentes níveis de acidez: SiO₂, γ-Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃e HZSM-5, também usados como catalisadores. Os materiais preparados foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG/DTG), difração de raios-X (DRX), medida de área superficial específica (BET), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectrometria de fluorescência de raios-X por energia dispersiva (EDX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e acidez via dessorção de piridina. Os craqueamentos termo-catalíticos foram realizados via TG e Py-GC/MS. Resultados de DRX mostram a fase MoO₃ presente sobre o SiO₂ e formação de Al₂(MoO₄)₃, para MoO₃/Al₂O₃ e MoO₃/SiO₂-Al₂O₃. No MoO₃/HZSM-5 não foram observados picos característicos de Mo. A cinética de craqueamento do AM, com uso da equação de Flynn-Wall-Ozawa, apresentou energias de ativação globais de 80 kJ mol-1 para o AM puro e de 100, 207, 187 e 215 kJ mol-1 para a reação em presença de SiO₂, γ-Al2O₃, SiO₂-Al₂O₃ e HZSM-5, respectivamente e de 61, 145, 138 e 134 kJ mol-1, para os catalisadores contendo Mo. Observa-se nos catalisadores MoO₃/γ-Al₂O₃, MoO₃/SiO₂-Al₂O₃ e MoO₃/HZSM-5 que a presença de molibdênio diminuiu a energia de ativação quando comparado com o craqueamento utilizando os catalisadores sem Mo. Os resultados de pirólise mostram que o teor de hidrocarbonetos (HC) aumentou de 70,8% para 84,3%, 85,9%, 96,9% e 98,4%, na presença de SiO₂, γ-Al₂O SiO₂-Al₂O₃ e HZSM-5, respectivamente, sugerindo uma possível correlação da acidez do catalisador com a quantidade de HC formados.Com relação à minimização de oxigenados,a HZSM-5 e sílica-alumina se destacaram frente aos demais, apresentando teor de 0,57% e 0,6%, respectivamente. / Due to the future shortage of fuels derived from crude oil, the production of biofuels from residue oils with high content of free fatty acids is an attractive alternative. The aim of the present work is to study the thermo-catalytic cracking of myristic acid (MA) as a model compound of residue oils for the production of biofuels. Molybdenum catalysts (10% Mo) were prepared incipient wetness impregnation over supports with different acidity: SiO₂, γ-Al₂O₃, SiO₂ -Al₂O₃ and HZSM₋5. Catalysts were characterized by thermogravimetric analysis (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), specific surface area (BET), infrared spectroscopy (FTIR), X-ray fluorescence spectrometry (EDX), scanning electron microscopy (SEM) and acidity via desorption of pyridine. Catalytic cracking was performed via TG of MA for kinetic measurements and via a micropyrplyser system coupled to a GC/MS analyzer. XRD results show the MoO₃ phase when supported over SiO₂, and formation of Al₂(MoO₄)₃ when supported over Al₂O₃ and SiO₂-Al₂O₃. No Mo peaks were observed for MoO₃/HZSM-5. The kinetic model of MA cracking was developed using the Flynn-Wall-Ozawa equation, showing global apparent activation energies of 80 kJ mol-1 for the pure AM of 100, 207, 187 and 215 kJ mol-1 for the reaction in the presence of SiO₂, γ-Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃ and HZSM-5 respectively and 61, 145, 138 and 134 kJ mol-1, respectively for the Mo-containing catalysts MoO₃/γ-Al₂O₃, MoO₃/SiO₂-Al₂O₃ and MoO₃/HZSM-5. The presence of Mo decreased the activation energy when compared to cracking over catalysts without Mo. These values suggest that the presence Mo promoted the production of different products through different reactions pathways. Cracking results from the micro-pyrolyser reactions show that hydrocarbon content increased from 70.8% for pure MA to 84.3%, 85.9%, 96.9% and 98.4%, respectively for the cracking in the presence of SiO₂, γ-Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃ and HZSM-5, suggesting a possible correlation of the acidity of the catalyst with the amount of HC formed. The cracking in the presence of HZSM-5 and SiO₂-Al₂O₃ produced the least amount of oxygen compounds.

O desenvolvimento de tecnologias para geração de hidrogênio no Brasil tem se tornado um fator relevante, pois se trata de uma fonte de combustível limpa que pode ser obtida a partir de diversas matérias-primas renováveis. Entre essas tecnologias pode-se destacar a reforma a vapor do bio-óleo, proveniente da pirólise da biomassa. O bio-óleo consiste em uma mistura complexa de diversos compostos orgânicos oxigenados tais como: aldeídos, ácidos carboxílicos, cetonas, carboidratos, alcoóis, entre outros, sendo o ácido acético um dos compostos majoritários (∼12-15%), o qual pode ser utilizado como molécula modelo do bio-óleo em reações de reforma a vapor. Entretanto, a reforma a vapor do ácido acético apresenta algumas dificuldades, como a formação de coque na superfície dos catalisadores, o que pode resultar na desativação do mesmo. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver catalisadores a base de níquel (Ni) promovidos com magnésio (Mg) e nióbio (Nb) suportados em alumina (γ-Al2O3), para aplicação na reforma a vapor do ácido acético, visando minimizar e/ou modificar a estrutura dos depósitos carbonáceos, bem como aumentar a atividade e seletividade para o hidrogênio. Para isso, sintetizaram-se inicialmente três catalisadores com diferentes teores de Ni, (10, 15 e 20%), suportados em alumina, sendo que o catalisador com 15% de Ni em massa foi o que apresentou melhor seletividade e atividade para a reforma a vapor do ácido acético. A partir da melhor carga de Ni, adicionaram-se quatro diferentes teores de Mg e Nb 1,0%; 2,5%; 5,0% e 10% em massa. Entre os catalisadores promovidos com Mg, o catalisador com 5,0% de Mg (15%Ni5%Mg/Al), apresentou uma conversão de 96% para o ácido acético, com seletividade para o hidrogênio em torno de 65% a 600 oC. Além disso, este catalisador apresentou menor taxa de formação de coque e menor tamanho de partícula de Ni0, comparado ao catalisador não promovido (15%Ni/Al), evidenciando que a adição de Mg pode prevenir a sinterização das partículas de Ni. Entre os catalisadores promovidos com Nb, o catalisador 15%Ni2,5%Nb/Al apresentou maior seletividade para o hidrogênio (∼73%) a 600o C comparado aos demais. Apesar de ter apresentado um maior tamanho de partícula Ni0, a adição de Nb aumentou a capacidade de decomposição do metano, proveniente da reação de decomposição e metanação do ácido acético, favorecendo a produção de hidrogênio, além de promover a formação de nanoestruturas de carbono. Assim, a adição de promotores catalíticos como os estudados neste trabalho pode contribuir para o aumento na produção de hidrogênio, seja pela redução nos depósitos carbonáceos ou pela modificação das estruturas de carbono formados na superfície dos materiais. / The development of technologies for generating hydrogen in Brazil has become an important factor because it is a source of clean fuel which can be obtained from different renewable raw materials. Among these technologies, the steam reforming of bio-oil from the pyrolysis of biomass can be highlighted. The bio-oil is a complex mixture of different oxygenated organic compounds such as aldehydes, carboxylic acids, ketones, carbohydrates and alcohols with acetic acid being one of the major compounds (∼12-15%), which may be used as a model molecule of bio-oil steam reforming reactions. However, the steam reforming of acetic acid presents some difficulties, such as coke formation on the surface of the catalysts, which may result in its deactivation. Thus, this work aimed to develop catalysts based on nickel (Ni) promoted with magnesium (Mg) and niobia (Nb) supported on alumina (γ-Al2O3), for application in steam reforming of acetic acid in order to minimize the formation of carbonaceous residues, as well as increase the activity and selectivity for hydrogen. For this purpose, initially three catalysts were synthesized with different Ni content, (10, 15 and 20%), and the catalyst with 15% Ni mass showed the best activity and selectivity for the steam reforming of acid acetic acid. From the best Ni loading, was added four different concentrations of Mg and Nb, 1%; 2.5%; 5% and 10% by weight. Among the catalysts promoted with Mg, the catalyst with 5% Mg (15% Ni5% Mg/Al) at a temperature of 600 °C, showed a 96% conversion of acetic acid, with selectivity to hydrogen of around 65 %. In addition, this catalyst showed lower rate of coke formation and lower Ni particle size compared to the non-promoted catalyst (15% Ni/Al), showing that the addition of Mg can prevent sintering of Ni particles. Among the catalysts promoted with Nb, the catalyst 15% Ni 2, 5% Nb/Al showed higher selectivity to hydrogen (∼73%) at 600 °C compared to the others. Despite having a larger particle size, the addition of Nb increased the capacity of decomposition of methane from of the decomposition reaction and methanation of acetic acid favoring the production of hydrogen and promoted the formation of nanostructures. Thus, the addition of catalytic promoters can contribute to the increase in hydrogen production, either by a reduction in carbonaceous deposits or the modification of structures formed on the surface of the materials.

Os desafios energéticos que enfrentamos no presente, ou seja, a busca por novas fontes renováveis de energia tem recebido muita atenção nos últimos anos. Na tentativa de minimizar os problemas ambientais tem-se investido no tratamento de resíduos, pois gerenciar resíduos como o lodo de esgoto é difícil e caro. Entretanto, o lodo pode ser utilizado como matéria prima na produção de energia através da pirólise onde quatro frações são geradas: líquida aquosa, líquida orgânica, sólida e gasosa. A gama de substâncias agregadas ao lodo que podem ser convertidas com a pirólise por vários mecanismos reacionais durante as etapas do processo podem conferir características únicas às frações combustíveis formadas principalmente por hidrocarbonetos de cadeias longas. As formas de tratamento adequado para a matéria prima para maximizar o rendimento de combustível ajustado ao modelo de reator também devem ser considerados. Portanto, o conhecimento das características químicas e físico-químicas das biomassas, ou seja, o lodo de esgoto, bem como as formas de conversão desta para a produção de energia e as características dos combustíveis produzidos é fundamental. / As a way to encourage the treatment and use of sewage sludge and assist in the resolution of the challenges that have been faced today, with regard to the search for alternative energy sources, sewage sludge can be used as raw material for obtaining fuels and chemicals via pyrolysis whose products can be obtained into four fractions: aqueous, organic, solid and gaseous. The range of substances added to the sludge that can be converted to pyrolysis several reaction pathways during stages of the process may confer unique characteristics to fuel fractions formed mainly by long-chain hydrocarbons. Besides, the forms of treatment used in the sewage sludge have to be appropriate to the reactor model to improve the yield of fuel. Therefore, knowledge of the chemical and physico-chemical properties of that biomass, along with the ways for the conversion of that biomass into energy and the characteristics of the fuels produced have to be known to improve the use of sewage sludge in the pyrolysis process.

São apresentados os rendimentos mássicos dos produtos: líquido, sólido e gasoso, de pirólises intermediárias de bagaço de cana de açúcar em reatores de leito fixo, sendo os bio-óleos caracterizados via GC/qMS para fins de comparação de resultados. Um novo design de reator propiciou uma taxa de transferência de calor maior do que a de um reator pré-existente, levando a um menor rendimento em biocarvão e maior percentual de área cromatográfica de furanos no bio-óleo obtido. Em ambos os reatores, ocorreu a produção de 5-hidroximetilfurfural (5-HMF, 11,69 e 14,85%, para reator convencional e novo, respectivamente), cuja produção seletiva é de interesse econômico. Cinco catalisadores foram empregados em pirólises de bagaço de cana de açúcar, no reator novo: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2 e nanopartículas de ouro. O CaO aumentou a área cromatográfica percentual de compostos fenólicos, enquanto que o ZnO aumentou a produção de 2,3-di-hidro-benzofurano (20,87%) e as nanopartículas de ouro propiciaram uma maior produção de 5-HMF (17,41%). O uso dos catalisadores CuCl2 e NiCl2 levaram a um aumento da área percentual de compostos fenólicos sem outros grupamentos químicos em suas estruturas moleculares, bem como a uma diminuição na área dos furanos. / Liquid, solid and gas mass yields of intermediate pyrolyses of sugar cane bagasse in fixed bed reactors are reported and characterization of bio-oils through via GC/qMS was performed for the purpose of comparison among results. A new design of reactor is proposed, where the heat transfer rate is higher than the one of a pre-existing reactor, leading to less biochar production and to a higher chromatographic percentage area of furanes in the bio-oils. The production of 5-hydroxy-methyl-furfural (5-HMF), which is an economically interesting compound, occurred in both reactors (11.69 e 14.85%, to conventional and new reactor, respectively). Five catalysts were employed in the pyrolysis of sugar cane bagasse in the new designed reactor: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2, and nanoparticles of gold. Calcium oxide provided an enhancement in the chromagraphic area percent of phenolic compounds, ZnO improved the production of 2,3-dihydro benzofurane (20.87%), while nanoparticles of gold provided a higher production of 5-HMF (17.41%). The use of CuCl2 and NiCl2 lead to a higher percentage of phenolic compounds with no other chemical groups in their chemical structure, while the percentage of furanes was lowered.

O esgotamento de reservas de petróleo e os problemas ambientais fomentados pela combustão de combustíveis fósseis gera interesse na utilização de biomassas na obtenção de combustíveis e produtos químicos. O bio-óleo, líquido viscoso de coloração escura, produzido mediante pirólise de biomassa, consiste em uma mistura complexa de compostos orgânicos. O tegumento do grão de café (silverskin), é subproduto oriundo da torra deste, sendo atualmente descartado, representando um grave problema ambiental. Logo, neste estudo foi otimizado a temperatura final e a vazão de gás inerte para a pirólise de silverskin em reator de leito fixo, utilizando um delineamento composto central aliado à superfície de resposta. Os valores ótimos calculados foram 560 °C, para a temperatura final de pirólise, e 49,4 mL.min-1, para a vazão de N2, sendo obtido um rendimento de fase orgânica de 15,2 ± 0,3% nessas condições. A composição química desse bio-óleo foi avaliada por cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas quadrupolar (GC×GC/qMS), aliado à utilização de padrões e de índices de retenção. Foram identificados 228 compostos (90,1% da amostra) nesse bio-óleo. A classe química majoritária, em termos de volume percentual, foi a dos fenóis (27%), seguida dos compostos nitrogenados (18,4%). Além disso, vale ressaltar a elevada representatividade da classe dos hidrocarbonetos saturados (8,3%), insaturados alifáticos (6,7%) e aromáticos (7,8%), que juntos somam 22,8% da amostra. Os resultados apontam que o bio-óleo de silverskin possui potencial para atuar como fonte de insumos químicos. / The depletion of oil reserves and environmental issues promoted by the combustion of fossil fuels generates interest in the use of biomass to obtain fuel and chemicals. The bio-oil, a dark colored viscous liquid produced by pyrolysis of biomass, is a complex mixture of organic compounds. The coffee bean tegument (silverskin), is a by-product derived from the coffee roasting. This residue has been discarded, which constitutes a serious environmental problem. Therefore, this study has optimized the final temperature and the flow of inert gas for the pyrolysis of silverskin in a fixed bed reactor, by using a central composite design and response surface. The optimal values calculated were 560 °C for the final pyrolysis temperature, and 49.4 mL min-1 for the N2 flow rate. The organic phase yield was 15.2 ± 0.3% under these conditions. The bio-oil chemical composition was evaluated by comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to quadrupole mass spectrometry (GC×GC/qMS), combined with the use of standards and retention indexes. 228 compounds were identified (90.1% of the sample) in this bio-oil. The major chemical class, in terms of volume percentage, were the phenols (27%), followed by nitrogen compounds (18.4%). In addition, it is worth mentioning the high representability of the saturated hydrocarbons (8.3%), unsaturated aliphatic (6.7%), and aromatics (7.8%), which together account for 22.8% of the sample. The results show that the silverskin bio-oil has the potential as a source of chemical inputs.

Este trabalho descreve a utilização de GC×GC/qMS para a caracterização de bio-óleo obtido a partir da pirólise de palha de cana-de-açúcar e de suas frações resultantes do fracionamento usando solventes pressurizados. É o primeiro uso desta técnica com analisador quadrupolar para a caracterização de bio-óleo. A GC×GC/qMS aliada a algumas ferramentas computacionais, permitiu a identificação e classificação dos compostos de acordo com diversos fatores como a classe química, o número de átomos de carbono, o número de substituintes na cadeia carbônica, o massa molecular e os picos principais no espectro de massas. Utilizou-se também o sistema de LTPRI (índice de retenção linear com temperatura programada) para a confirmação da identificação de alguns dos compostos no bio-óleo e nas frações. Verificou-se um número total de 331 compostos tentativamente identificados no bio-óleo bruto e destes 166 foram confirmados por identificação LTPRI, em sua maioria compostos polares. A análise quantitativa comprovou que o bio-óleo de palha de cana-de-açúcar estudado é composto majoritariamente por fenóis (2-metilfenol, 3,4-dimetilfenol e 4-metilcatecol), além de aldeidos (4-hidróxibenzaldeído e siringaldeído), os quais após o fracionamento puderam ter suas concentrações determinadas na amostra de forma inequívoca pela técnica de cromatografia gasosa. O passo de fracionamento promoveu uma melhor seletividade dos compostos nas frações, permitindo a identificação de um maior número de compostos, assim como suas quantificações. / This work describes the use of GC×GC/qMS for the characterization of bio-oil from the pyrolysis of sugar cane straw and its fractions using pressurized solvent fractionation. This is the first use of this technique for a bio-oil characterization. The GC×GC/qMS allied to some computational tools, allowed the identification and classification of the compounds according manyfactors as chemical class, number of carbons, number of substituents in the carbonic side chain, molecular weight and main peaks in the mass fragmentation spectra. It was used also the LTPRI (linear-temperature-programmed retention index) system for the confirmation of identification of some of the compounds in the bio-oil and fractions. It was found a total number of 331 compounds tentatively identified in the crude bio-oil and 166 were confirmed by LTPRI identification, mostly polar compounds. The quantitative analysis showed that the bio-oil of sugar cane straw is composed mainly by phenols (Phenol, 2-methyl, Phenol, 3,4-dimethyl and Catechol, 4-methyl) and also by the aldehydes Benzaldehyde (4-hydroxy and Syringaldehyde), which after fractionation might have their concentrations determined in the sample so unequivocal by gas chromatography. The step of fractionation stimulated a better selectivity of the compounds in the fractions, permitting the identification of a larger number of compounds, as well as their concentrations.

São apresentados os rendimentos mássicos dos produtos: líquido, sólido e gasoso, de pirólises intermediárias de bagaço de cana de açúcar em reatores de leito fixo, sendo os bio-óleos caracterizados via GC/qMS para fins de comparação de resultados. Um novo design de reator propiciou uma taxa de transferência de calor maior do que a de um reator pré-existente, levando a um menor rendimento em biocarvão e maior percentual de área cromatográfica de furanos no bio-óleo obtido. Em ambos os reatores, ocorreu a produção de 5-hidroximetilfurfural (5-HMF, 11,69 e 14,85%, para reator convencional e novo, respectivamente), cuja produção seletiva é de interesse econômico. Cinco catalisadores foram empregados em pirólises de bagaço de cana de açúcar, no reator novo: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2 e nanopartículas de ouro. O CaO aumentou a área cromatográfica percentual de compostos fenólicos, enquanto que o ZnO aumentou a produção de 2,3-di-hidro-benzofurano (20,87%) e as nanopartículas de ouro propiciaram uma maior produção de 5-HMF (17,41%). O uso dos catalisadores CuCl2 e NiCl2 levaram a um aumento da área percentual de compostos fenólicos sem outros grupamentos químicos em suas estruturas moleculares, bem como a uma diminuição na área dos furanos. / Liquid, solid and gas mass yields of intermediate pyrolyses of sugar cane bagasse in fixed bed reactors are reported and characterization of bio-oils through via GC/qMS was performed for the purpose of comparison among results. A new design of reactor is proposed, where the heat transfer rate is higher than the one of a pre-existing reactor, leading to less biochar production and to a higher chromatographic percentage area of furanes in the bio-oils. The production of 5-hydroxy-methyl-furfural (5-HMF), which is an economically interesting compound, occurred in both reactors (11.69 e 14.85%, to conventional and new reactor, respectively). Five catalysts were employed in the pyrolysis of sugar cane bagasse in the new designed reactor: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2, and nanoparticles of gold. Calcium oxide provided an enhancement in the chromagraphic area percent of phenolic compounds, ZnO improved the production of 2,3-dihydro benzofurane (20.87%), while nanoparticles of gold provided a higher production of 5-HMF (17.41%). The use of CuCl2 and NiCl2 lead to a higher percentage of phenolic compounds with no other chemical groups in their chemical structure, while the percentage of furanes was lowered.

O esgotamento de reservas de petróleo e os problemas ambientais fomentados pela combustão de combustíveis fósseis gera interesse na utilização de biomassas na obtenção de combustíveis e produtos químicos. O bio-óleo, líquido viscoso de coloração escura, produzido mediante pirólise de biomassa, consiste em uma mistura complexa de compostos orgânicos. O tegumento do grão de café (silverskin), é subproduto oriundo da torra deste, sendo atualmente descartado, representando um grave problema ambiental. Logo, neste estudo foi otimizado a temperatura final e a vazão de gás inerte para a pirólise de silverskin em reator de leito fixo, utilizando um delineamento composto central aliado à superfície de resposta. Os valores ótimos calculados foram 560 °C, para a temperatura final de pirólise, e 49,4 mL.min-1, para a vazão de N2, sendo obtido um rendimento de fase orgânica de 15,2 ± 0,3% nessas condições. A composição química desse bio-óleo foi avaliada por cromatografia gasosa bidimensional abrangente acoplada à espectrometria de massas quadrupolar (GC×GC/qMS), aliado à utilização de padrões e de índices de retenção. Foram identificados 228 compostos (90,1% da amostra) nesse bio-óleo. A classe química majoritária, em termos de volume percentual, foi a dos fenóis (27%), seguida dos compostos nitrogenados (18,4%). Além disso, vale ressaltar a elevada representatividade da classe dos hidrocarbonetos saturados (8,3%), insaturados alifáticos (6,7%) e aromáticos (7,8%), que juntos somam 22,8% da amostra. Os resultados apontam que o bio-óleo de silverskin possui potencial para atuar como fonte de insumos químicos. / The depletion of oil reserves and environmental issues promoted by the combustion of fossil fuels generates interest in the use of biomass to obtain fuel and chemicals. The bio-oil, a dark colored viscous liquid produced by pyrolysis of biomass, is a complex mixture of organic compounds. The coffee bean tegument (silverskin), is a by-product derived from the coffee roasting. This residue has been discarded, which constitutes a serious environmental problem. Therefore, this study has optimized the final temperature and the flow of inert gas for the pyrolysis of silverskin in a fixed bed reactor, by using a central composite design and response surface. The optimal values calculated were 560 °C for the final pyrolysis temperature, and 49.4 mL min-1 for the N2 flow rate. The organic phase yield was 15.2 ± 0.3% under these conditions. The bio-oil chemical composition was evaluated by comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to quadrupole mass spectrometry (GC×GC/qMS), combined with the use of standards and retention indexes. 228 compounds were identified (90.1% of the sample) in this bio-oil. The major chemical class, in terms of volume percentage, were the phenols (27%), followed by nitrogen compounds (18.4%). In addition, it is worth mentioning the high representability of the saturated hydrocarbons (8.3%), unsaturated aliphatic (6.7%), and aromatics (7.8%), which together account for 22.8% of the sample. The results show that the silverskin bio-oil has the potential as a source of chemical inputs.

São apresentados os rendimentos mássicos dos produtos: líquido, sólido e gasoso, de pirólises intermediárias de bagaço de cana de açúcar em reatores de leito fixo, sendo os bio-óleos caracterizados via GC/qMS para fins de comparação de resultados. Um novo design de reator propiciou uma taxa de transferência de calor maior do que a de um reator pré-existente, levando a um menor rendimento em biocarvão e maior percentual de área cromatográfica de furanos no bio-óleo obtido. Em ambos os reatores, ocorreu a produção de 5-hidroximetilfurfural (5-HMF, 11,69 e 14,85%, para reator convencional e novo, respectivamente), cuja produção seletiva é de interesse econômico. Cinco catalisadores foram empregados em pirólises de bagaço de cana de açúcar, no reator novo: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2 e nanopartículas de ouro. O CaO aumentou a área cromatográfica percentual de compostos fenólicos, enquanto que o ZnO aumentou a produção de 2,3-di-hidro-benzofurano (20,87%) e as nanopartículas de ouro propiciaram uma maior produção de 5-HMF (17,41%). O uso dos catalisadores CuCl2 e NiCl2 levaram a um aumento da área percentual de compostos fenólicos sem outros grupamentos químicos em suas estruturas moleculares, bem como a uma diminuição na área dos furanos. / Liquid, solid and gas mass yields of intermediate pyrolyses of sugar cane bagasse in fixed bed reactors are reported and characterization of bio-oils through via GC/qMS was performed for the purpose of comparison among results. A new design of reactor is proposed, where the heat transfer rate is higher than the one of a pre-existing reactor, leading to less biochar production and to a higher chromatographic percentage area of furanes in the bio-oils. The production of 5-hydroxy-methyl-furfural (5-HMF), which is an economically interesting compound, occurred in both reactors (11.69 e 14.85%, to conventional and new reactor, respectively). Five catalysts were employed in the pyrolysis of sugar cane bagasse in the new designed reactor: CaO, ZnO, CuCl2, NiCl2, and nanoparticles of gold. Calcium oxide provided an enhancement in the chromagraphic area percent of phenolic compounds, ZnO improved the production of 2,3-dihydro benzofurane (20.87%), while nanoparticles of gold provided a higher production of 5-HMF (17.41%). The use of CuCl2 and NiCl2 lead to a higher percentage of phenolic compounds with no other chemical groups in their chemical structure, while the percentage of furanes was lowered.