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.

Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2017-04-03T01:12:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro, Luiz Augusto Badan_M.pdf: 4478473 bytes, checksum: a425389246e4ed6e2d7a432a954b41e1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Made available in DSpace on 2017-07-11T19:44:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_LuizAugustoBadan_M.pdf: 4478473 bytes, checksum: a425389246e4ed6e2d7a432a954b41e1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho tem como foco principal o aproveitamento de um resíduo largamente produzido na indústria de papel e celulose, a serragem de eucalipto, e seu processamento para ser transformado em um líquido (bio-óleo) com potencial combustível. Para alcançar este objetivo, a serragem de eucalipto (biomassa) foi submetida à pirólise rápida em reator de leito fluidizado. Tal processo permitiu dividir o bio-óleo em duas frações com características distintas (bio-óleo leve e pesado) e por meio de misturas de ambas as frações com etanol procurou-se o melhoramento de suas características combustíveis. Foram realizadas sete misturas com diferentes proporções de seus componentes sendo analisadas nos seguintes aspectos: poder calorífico, viscosidade, acidez, teor de água, teor de sólidos, ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade e composição. Os valores encontrados para tais variáveis foram comparados por limites estabelecidos por normas vigentes, em especial a da ANP (Agência Nacional do Petróleo) que versa sobre óleo combustível e, com exceção do ponto de fulgor, as demais propriedades atenderam às exigências da norma. Outro fato que foi observado foi o chamado envelhecimento das misturas, pois o bio-óleo, devido à sua natureza altamente heterogênea, sofre a influência de uma série de reações que alteram suas propriedades com o passar do tempo. Tais mudanças incluíram o aumento da viscosidade e do poder calorífico e a diminuição do teor de água e da acidez. Assim, ficou estabelecido que as misturas são mais viáveis de serem aproveitadas até três meses depois do processo de pirólise / Abstract: This work focuses primarily on the utilization of a waste widely produced in pulp and paper industry, eucalyptus sawdust, and its processing to be transformed into a liquid (bio-oil) which can be used as a fuel. To accomplish this, the eucalyptus sawdust (biomass) was submitted to fast pyrolysis in fluidized bed reactor. This process allowed to split the bio-oil in two fractions with different characteristics (light and heavy bio-oil) and by mixtures of both fractions with ethanol sought to improve their fuel characteristics. Seven mixtures were made with different proportions of the components and they were analyzed in the following aspects: heating value, viscosity, acidity, water content, solids content, flash point, pour point, density and composition. The values found for these variables were compared by limits established by current norms, particularly the ANP (National Petroleum Agency) which deals with fuel oil and, except for the flash point, the remaining properties met the requirements of the standard. Another factor which was observed was the aging of mixtures, because bio-oil, due to its highly heterogeneous nature, is influenced by a number of reactions that alter its properties over time. Such changes include the increase of the viscosity and the calorific value and the decrease of the water content and acidity. Thus, it was established that the mixtures are more viable to be exploited until three months after the pyrolysis process / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Araí Augusta Bernárdez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezMena_LaidyEsperanza_M.pdf: 2781198 bytes, checksum: d1dc49ebd939d50881ecb5501444a6f0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O decréscimo da oferta de recursos florestais nativos tem chamado a atenção de pesquisadores do mundo todo para a busca de matérias-primas renováveis e o desenvolvimento de processos sustentáveis. O bambu apresenta-se como uma matéria-prima de alta produtividade, rápido crescimento e maturidade, e que está tornando-se importante como um excelente substituto em processos onde a madeira é utilizada. Suas propriedades o tornam atrativo para ser utilizado em processos de termoconversão de biomassa, como a pirólise. O objetivo deste projeto é contribuir com novos conhecimentos para a valorização do bambu como matéria prima sustentável, através do estudo experimental da pirólise lenta de partículas de bambu da espécie Dendrocalamus giganteus Munro para a produção de carvão vegetal. Este estudo apresenta a determinação da influência da temperatura sobre o processo de degradação térmica e sobre as propriedades do produto solido. O estudo envolveu a caracterização físico-química das partículas de biomassa in natura moídas e a realização de testes experimentais conduzidos em reator de pirólise com leito mecanicamente agitado em temperaturas finais na faixa de 300 a 500 °C. A caracterização do produto sólido gerado nas diferentes condições operacionais testadas envolveu análise elementar e imediata, determinação do poder calorífico, analises BET e microscopia eletrônica de varredura (MEV),e do pH. Adicionalmente o bio-óleo gerado foi caracterizado, visando aplicação como combustível ou matéria prima química, e a sustentabilidade econômica do processo. Os resultados indicam que a temperatura final do processo de pirólise tem grande influência sobre a produção e composição dos produtos. O rendimento de carvão diminui com o aumento da temperatura de pirólise, no entanto, seu teor de carbono fixo e seu poder calorífico aumentam. Os resultados mostram que o bambu estudado apresenta potencial de utilização como matéria-prima para pirólise apresentando propriedades similares a de outras biomassas como a madeira. Os produtos gerados podem ser utilizados para diversas finalidades, o carvão tem aplicações energéticas e agrícolas e o bio-óleo pode ser considerado uma fonte valiosa de produtos químicos / Abstract: The decrease of the supply of native forest resources has drawn attention from researchers around the world in the search for renewable raw materials and for the development of sustainable processes. The bamboo as a raw material presents high productivity, easy propagation, fast growth and maturation, and it is becoming increasingly important as an excellent substitute for wood. These properties make it attractive for energy conversion processes like pyrolysis. The aim of this project is to contribute to the knowledge and valorization of the bamboo as a sustainable feedstock, through experimental research of the slow pyrolysis of bamboo specie Dendrocalamus giganteus Munro aiming biochar production. In this study the effect of temperature on the slow pyrolysis process of bamboo and the properties of pyrolysis solid products were determined.The research included the physicochemical characterization of biomass particles and the experimental pyrolysis tests conducted in a pyrolysis reactor mechanically agitatedat a final temperature ranging from 300 to 500 °C. The characterization of the solid product involved proximate and CHN-elemental analysis, heating value, density, BET and scanning electron microscopy (SEM) analysis and pH. Furthermore, the bio-oil was characterized considering its utilization as a liquid fuel or chemical feedstock as well as the economical sustainability of the slow pyrolysis process of bamboo. The results indicate that the final temperature of the pyrolysis process has important influence over products distribution and composition: when the temperature increased char yield decreased and its fixed carbon content and high heating value increased. The results show that bamboo has potential as feedstock in pyrolysis process because it has similar properties with others biomass as wood. The pyrolysis products can be evaluated in different applications, the char has energetic and agricultural applications and the bio-oil can be considered as a source of valuable chemicals / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Berton_RafaelPiatto_M.pdf: 2760941 bytes, checksum: e126adb4bc1c7a9e7512cbc1b44cbb70 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente a pesquisa por tecnologias que permitam o uso mais inteligente e disseminado das fontes renováveis de energia em complemento aos meios convencionais, tem ganhado importância em virtude da necessidade de se aliar sustentabilidade ao suprimento da crescente demanda mundial. O interesse deste trabalho residiu em investigar o comportamento da eficiência energética relativa à conversão da biomassa em recursos provenientes do processo de pirólise rápida, a saber, o bio-óleo e o carvão residual (charcoal). O caso estudado se constituiu na análise de uma planta de pirólise rápida em escala industrial, por meio de simulação computacional utilizando o software Cycle-Tempo, específico para dimensionamento termodinâmico de sistemas. Foram analisadas três possibilidades para a integração energética do processo, o primeiro fazendo uso da combustão do carvão residual para suprir a demanda energética do sistema, o segundo complementando sua operação através da recuperação do calor proveniente da condensação dos vapores para uso na secagem da biomassa original e o terceiro direcionando este calor para o pré-aquecimento dos gases de fluidização do reator. Através da análise comparativa de eficiência energética e das características técnicas das alternativas propostas, foi possível quantificar os ganhos de eficiência possibilitados pela integração energética, estabelecer limites operacionais e parâmetros de processo úteis à continuidade da pesquisa neste segmento, assim como visualizar possíveis vantagens ou pontos críticos dos sistemas estudados / Abstract: The current research for technologies that allow a more intelligent use and the spreading of renewable energy in addition to conventional means, has become increasingly important due to the need to combine sustainability to supply the growing global demand. The interest of this work resided in investigating the behavior of energy efficiency for the conversion of biomass resources into fast-pyrolysis's products, namely the bio-oil and bio-char. The case study consisted in the analysis of a fast pyrolysis plant in industrial scale by means of computer simulation using the software Cycle-Tempo, specific for sizing thermodynamic systems. Three possibilities were analyzed for energy integration of the system, the first making use of residual coal combustion to supply the energy demands of the system, the second complementing its operation by recovering the heat from the condensing vapors for drying the biomass, and the third directing this amount of energy to preheat the reactor's fluidizing gas. Through a comparative analysis of energy efficiency and technical characteristics of the proposed alternatives, it was possible to quantify the efficiency gains enabled by energy integration, and also establishing operating limits and process parameters useful for continuing the research in this segment, as well as displaying possible advantages or critical points of the systems studied / Mestrado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Araí Augusta Bernárdez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoaoPauloda_M.pdf: 4733188 bytes, checksum: eafa56a24fccf56e0480ae89bf0d28cb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O café é um importante produto na balança comercial brasileira e seu processamento gera a casca como um resíduo. O objetivo deste trabalho foi a caracterização física, termoquímica e fluidodinâmica da casca de café (coffea arábica, L) visando sua aplicação em processo de pirólise convencional em reator mecanicamente agitado e posterior caracterização das frações líquida e sólida geradas. O trabalho envolveu as seguintes etapas: (i) caracterização física e termoquímica da casca de café moída; (ii) ensaios fluidodinâmicos no leito contendo mistura binária casca de café-areia (5% de biomassa na mistura); (iii) ensaios de pirólise em reator mecanicamente agitado; e (iv) caracterização das frações sólida e líquida geradas no processo de pirólise. A etapa de caracterização das partículas envolveu a determinação da análise granulométrica, esfericidade, massas específicas, razão de Hausner, análise elementar, análise imediata, poder calorífico, análise termogravimétrica e diferencial térmica, análises da composição das cinzas e análise do teor de hemicelulose, celulose e lignina. Os ensaios de pirólise foram realizados seguindo um planejamento experimental composto central rotacional com objetivo de avaliar a influência da taxa de aquecimento (8 a 22 °C/min) e do tempo de estabilidade entre os estágios de aquecimento (1,2 a 6,8 min) sobre o rendimento da fração líquida. O maior rendimento da fração líquida foi de 56,5 %, obtido em uma taxa de aquecimento de 22°C/min e tempo de estabilidade entre os estágios de aquecimento de 4 min. Na etapa de caracterização do carvão vegetal gerado foram determinadas as massas especificas, análise elementar, análise imediata, poder calorífico, análise termogravimétrica e diferencial térmica, além da determinação da velocidade mínima de fluidização no leito contendo a mistura carvão-areia (5% de biomassa na mistura). A fração líquida foi submetida à análise de umidade, pH, poder calorífico e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa. Os resultados dos ensaios fluidodinâmicos mostraram que a presença de 5% (em massa) de casca de café no leito provoca o aumento da velocidade de mínima fluidização em 45%. Foi verificado que a casca de café possui um grande potencial como fonte energética para aplicação em processos de pirólise em função das propriedades do carvão e do líquido gerado em temperaturas superiores a 300oC. A composição e teor de cinzas da casca de café também fazem do carvão uma boa opção como fertilizante em função dos nutrientes presentes. Em todas as frações líquidas geradas foram observados compostos com aplicações industriais, mostrando que o óleo obtido através da pirólise da casca de café possui potencial não só como combustível, mas também como fonte de componentes para a indústria química / Abstract: Coffee is an important product in the Brazilian commercial balance and its processing generates husks as waste. In order to increase information available about coffee husks biomass and its energetic potential, this work presents an experimental study including: (i) physical and thermo-chemical characterization of grinded coffee husks; (ii) hydrodynamics tests to minimum fluidization velocity determination of the binary mixture coffee husks-sand (5% weight fraction of biomass); (iii) pyrolysis tests in a mechanically agitated bed; and (iv) characterization of pyrolysis solid and liquid products. The particle characterization step included the determination of particle size distribution, sphericity, densities, Hausner ratio, ultimate and proximate analysis, heating value, thermo-gravimetric analysis, thermo-differential analysis, ash composition, and hemicelluloses, cellulose and lignin content. The pyrolysis tests were carried out following a central composite rotate design of experiments in order to evaluate the heating rate (from 8 to 22oC/min) and the time between the heating stages (from 1.2 to 6.8min) on the bio oil yield. The bio-oil greatest yield was 56.5% that was obtained using a heating rate of 22oC/min and time between the heating stages of 4min. The bio-char characterization involved density, ultimate and proximate analyses, heating value, thermo-gravimetric analysis, differential thermal analyses and determination of the minimum fluidization velocity of the char-sand mixture (5% weight fraction of biomass). The liquid fraction was submitted to moisture, pH, heating value and gas chromatography (using a mass spectrometer) analysis. Results from hydrodynamics studies show that the presence of 5% biomass in the bed material increases the minimum fluidized bed velocity about 45%. Pyrolysis results show that coffee husks presents a good potential as feedstock to the process due to char and bio-oil (fractions obtained at temperatures higher than 300oC) properties. Additionally, results from ash characterization showed that the bio-char produced presents a good potential as fertilizer. High values chemical compounds were identified in the produced liquid fractions, showing that this product presents high potential, not only as a fuel, but also as a source of chemical compounds to the chemical industry / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

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.

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T08:46:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_LucasFerrarideCarvalho_M.pdf: 3999968 bytes, checksum: 7756a52a0e0727ae5b7f9d138e57ef02 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A pirólise rápida é um processo aplicado a biomassa com o intuito de densifica-la energeticamente, os produtos resultantes são, gases, carvão e principalmente bio-óleo. O bio-óleo pode servir como matéria prima para as biorrefinarias e pode ser transformado em gás de síntese através da degradação térmica a altas temperaturas com a presença ou não de agente oxidante externo, gaseificação e pirólise respectivamente. Durante estes processos podem ocorrer reações de polimerização formando coque no interior do reator. O processo de formação de coque ainda é pouco conhecido. O coque pode entupir o reator e/ou desativar catalizadores que estejam no processo. Tem-se como objetivo neste trabalho estudar a pirólise do bio-óleo e diminuir a formação de coque na reação através da destilação prévia do composto a uma temperatura de 260 ºC, pois a partir desta temperatura não ocorre mais a formação de vapores. As amostras da pirólise a 700 ºC em um reator de fluxo arrastado do bio-óleo integral (BPL) e do bio-óleo destilado (BPLD) foram comparadas com testes estatístico t-student em relação a formação de coque, balanço de massas, composição gasosa e poder calorífico do gás produzido. O resultado da pirólise dos bio-óleos foi a não formação de coque no interior do reator quando utilizado o BPLD. O gás resultante da pirólise do BPLD teve um poder colorífico inferior (PCI) de 8,3 ± 0,6 MJ/Nm3, e o gás resultante da pirólise do BPL teve um PCI = 6,1 ± 0,7 MJ/Nm3. O balanço de massas indicou que a formação de gases é estatisticamente igual nos dois processos para um significância ? = 5%. Assim é possível afirmar que a produção de coque foi nula para a pirólise do BPLD. A quantidade de gás gerada pelos processos foi equivalente e o poder calorifico do gás resultante do BPLD é maior que o gás resultante da pirólise do BPL / Abstract: The fast pyrolysis is a process applied to densifies the biomass, the resulting products are gas, char and mainly bio-oil. The bio-oil can serve as raw material for bio-refineries and can be transformed into syngas by thermal degradation at high temperatures with the presence of oxidizing agent, in a process called gasification, or without external oxidizing agent, in a process called pyrolysis. During these processes, polymerization reactions can occur forming coke inside the reactor. The formation of coke is a process still unknown. The coke can clog the reactor and/or disable catalysts of the process. Study the pyrolysis of the bio-oil and reduce the formation of coke through the distillation of the bio-oil at temperatures above 260 ºC is the objective of this work. Samples from pyrolysis at 700 ° C in an entrained flow reactor of full bio-oil (BPL) and the bio-oil distillate (BPLD) were compared with t-student statistical tests for coke formation, mass balance, composition of gas and gas calorific value. The result of pyrolysis of the bio-oils was no coking within the reactor when using the BPLD. The lower heat value (LHV) of the gas resulting from pyrolysis of BPLD was 8,3 ± 0,6 MJ/Nm3, and the gas resulting from the pyrolysis of BPL was 6,1 ± 0,7 MJ/Nm3. The mass balance indicated that gas formation is statistically equal in the two cases for a significance level ? = 5 %. It is possible to affirm that the production of coke was null for the pyrolysis of BPLD. The amount of gas generated by the process was equivalent and the heat value of the gas resulting from the pyrolysis of BPLD is greater than the gas resulting from pyrolysis of BPL / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro, Luiz Augusto Badan_M.pdf: 5396089 bytes, checksum: a02f547f47ed3dea614bffd0dc4afbdf (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho tem como foco principal o aproveitamento de um resíduo largamente produzido na indústria de papel e celulose, a serragem de eucalipto, e seu processamento para ser transformado em um líquido (bio-óleo) com potencial combustível. Para alcançar este objetivo, a serragem de eucalipto (biomassa) foi submetida à pirólise rápida em reator de leito fluidizado. Tal processo permitiu dividir o bio-óleo em duas frações com características distintas (bio-óleo leve e pesado) e por meio de misturas de ambas as frações com etanol procurou-se o melhoramento de suas características combustíveis. Foram realizadas sete misturas com diferentes proporções de seus componentes sendo analisadas nos seguintes aspectos: poder calorífico, viscosidade, acidez, teor de água, teor de sólidos, ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade e composição. Os valores encontrados para tais variáveis foram comparados por limites estabelecidos por normas vigentes, em especial a da ANP (Agência Nacional do Petróleo) que versa sobre óleo combustível e, com exceção do ponto de fulgor, as demais propriedades atenderam às exigências da norma. Outro fato que foi observado foi o chamado envelhecimento das misturas, pois o bio-óleo, devido à sua natureza altamente heterogênea, sofre a influência de uma série de reações que alteram suas propriedades com o passar do tempo. Tais mudanças incluíram o aumento da viscosidade e do poder calorífico e a diminuição do teor de água e da acidez. Assim, ficou estabelecido que as misturas são mais viáveis de serem aproveitadas até três meses depois do processo de pirólise / Abstract: This work focuses primarily on the utilization of a waste widely produced in pulp and paper industry, eucalyptus sawdust, and its processing to be transformed into a liquid (bio-oil) which can be used as a fuel. To accomplish this, the eucalyptus sawdust (biomass) was submitted to fast pyrolysis in fluidized bed reactor. This process allowed to split the bio-oil in two fractions with different characteristics (light and heavy bio-oil) and by mixtures of both fractions with ethanol sought to improve their fuel characteristics. Seven mixtures were made with different proportions of the components and they were analyzed in the following aspects: heating value, viscosity, acidity, water content, solids content, flash point, pour point, density and composition. The values found for these variables were compared by limits established by current norms, particularly the ANP (National Petroleum Agency) which deals with fuel oil and, except for the flash point, the remaining properties met the requirements of the standard. Another factor which was observed was the aging of mixtures, because bio-oil, due to its highly heterogeneous nature, is influenced by a number of reactions that alter its properties over time. Such changes include the increase of the viscosity and the calorific value and the decrease of the water content and acidity. Thus, it was established that the mixtures are more viable to be exploited until three months after the pyrolysis process / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Com a crescente demanda de energia no mundo, a busca por novas fontes alternativas de energia tem motivado novos estudos por fontes energéticas renováveis que permitam substituir gradualmente os combustíveis fósseis, responsáveis por emissões de níveis de poluentes superiores aos associados aos biocombustíveis. O aumento populacional aliado à melhoria da eficiência do tratamento de esgoto implica diretamente o aumento da produção do lodo de esgoto, que é o principal resíduo sólido gerado nessas estações. O lodo de esgoto pode ser aplicado em processos tecnológicos, como a pirólise, a gaseificação e a combustão, para produção de energia alternativa. A pirólise é uma tecnologia promissora, favorece a produção de quatro frações quando aplicada ao lodo residual: bio-óleo (fração líquida orgânica), fração aquosa, fração sólida e gasosa, com elevado potencial combustível. Este artigo tem como objetivo avaliar o processo de pirólise aplicado a lodo residual doméstico como uma fonte alternativa de energia e identificar as condições de processo que resultaram em maiores rendimentos do bio-óleo produzido. / With the growing demand for energy in the world, the search for new sources of energy have motivated new studies about renewable energy sources that allow us to replace fossil fuels gradually, as they are responsible for higher levels of pollutants emission if compared to biofuels. Population growth together with the improvement of sewage treatment efficiency, that directly impacts the growth of sewage sludge production, which is the main solid waste generated in the Sewage Treatment Stations. The sludge can be used in technological processes, like pyrolysis, gasification and combustion, in order to produce alternative energy. The pyrolysis applied in sludge is a promising technology that favor the production of four fractions: biooil (organic liquid fraction), water fraction, solid fraction and gas fraction, showing a high fuel potential. This paper aims to evaluate the pyrolysis process applied to domestic sludge as an alternative source of energy and identify the process conditions that resulted in better efficiency of the biooil produced.