Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-06-29T16:51:03Z No. of bitstreams: 1 Carlos Eduardo dos Santos.pdf: 1425766 bytes, checksum: 2d271aba515ce43ef52cc0aed01b7ea8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-29T16:51:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Eduardo dos Santos.pdf: 1425766 bytes, checksum: 2d271aba515ce43ef52cc0aed01b7ea8 (MD5) Previous issue date: 2014-09-30 / FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / A intensa geração de resíduos sólidos urbanos aliada a uma expansão acentuada do consumo energético, apresenta-se como um dos maiores desafios ambientais. Em relação aos resíduos sólidos, fatores como dificuldades de gerenciamento, natureza química dos resíduos e sua complexidade impulsionam a busca de tecnologias limpas e, consequentemente, soluções que atendam à sociedade. Este estudo aplicou a tecnologia de pirólise para conversão de papel moeda descartado com o objetivo de avaliar o potencial de desenvolvimento de biocombustível produzido a partir do bio-óleo gerado no processo pirolítico. O resíduo de papel moeda foi caracterizado por análise imediata, termogravimétrica (TGA) e fluorescência de raio X (FRX). Os ensaios pirolíticos foram conduzidos em reator a vácuo, na temperatura de 500º C e avaliados os rendimentos dos bio-produtos gerados. O bio-óleo foi caracterizado através dos parâmetros de pH, conteúdo de água, ponto de fulgor, condutividade elétrica, índice de acidez, número de cetano, poder calorífico e análise de metais por FRX. O surfactante propilenoglicol, demonstrou a uma temperatura de 25°C, um tempo de estabilização de 107s + 12, o Tween 20 cerca de 57s + 8 e o Monoesterato de glicerina 48s + 11. Misturas binárias de 1%, 2% e 3% (m/m) de bio-óleo pirolítico e diesel petroquímico foram preparadas em diferentes condições de agitação e temperatura, sendo a estabilidade das emulsões avaliada pelo índice de emulsificação (IE). A tecnologia adotada resultou em uma redução mássica de 81,5%, um rendimento de bio-óleo de 43% (m/m) e de bio-carvão 18,5% (m/m). A caracterização físico-química do bio-óleo indicou a ausência de metais oriundos da tinta de impressão do papel moeda. Foi constatado um melhoramento das características físico-químicas do bio-óleo, mediante a elaboração de misturas binárias (emulsões) com o óleo diesel, potencializando a sua utilização em diferentes tecnologias que promovam geração de energia, como motores a diesel, turbinas a gás e caldeiras. Finalmente, emulsões estáveis, com IE de 69% a 77% em 5 horas, foram verificadas nas condições de 2500 rpm e 3500 rpm, respectivamente. / The intense generation of municipal solid waste combined with a marked expansion of energy consumption, is presented as one of the greatest environmental challenges. For solid waste, factors such as management difficulties, chemical nature of the waste and its complexity drive the search for clean technologies and hence solutions that meet the society. This study applied pyrolysis technology to convert paper money droppedin order to assess the development potential of biofuel produced from bio-oil generated in the pyrolytic process. The residue of paper currency was characterized by immediate analysis, thermogravimetric (TGA) and X-ray fluorescence (XRF). Pyrolytic reactor experiments were conducted in vacuum, at a temperature of 500 ° C and evaluated yields of bio-products generated. The bio-oil was characterized by parameters of pH, water content, flash point, electrical conductivity, acidity, number of cetane, heat and power metal analysis by FRX. The surfactant propylene glycol, showed a temperature of 25 ° C a stabilization time of 107s + 12, Tween 20 + 8 about 57s and 48s glycerin monostearate + 11. Binary mixtures of 1%, 2% and 3% (w / w) of pyrolytic bio-oil and petrochemical diesel fuel were prepared at different agitation conditions and temperature stability of the emulsions is assessed by emulsification index (SI). The technology adopted resulted in a weight reduction of 81.5%, a yield of bio-oil 43% (w/w) and bio-coal 18.5% (w/w). The physicochemical characterization of bio-oil indicated the absence of metals originating from ink print paper money. An improvement in physico-chemical characteristics of bio-oil was identified by preparing binary mixtures (emulsions) with diesel oil, enhancing its use in different technologies that promote energy generation such as diesel engines, gas turbines and boilers. Stable emulsions with IE of 69% to 77% in 5 hours, were observed in the conditions of 2500 rpm and 3500 rpm, respectively.

A casca da castanha de caju (CCC), um resíduo agrícola da produção de castanha, proveniente da região nordeste do Brasil foi caracterizada e submetida ao processo de pirólise lenta. As propriedades do bio-carrvão, do bio-óleo e dos gases produzidos foram investigados e potenciais aplicações foram propostas. A CCC foi caracterizada pela seguintes técnicas: análise elementar CHNS, umidade total, conteúdo de cinzas, matérias voláteis, poder calorífico superior e por análise termogravimétrica. A análise termogravimétrica sob fluxo de nitrogênio mostrou que a decomposição é dominada pela degradação da hemicelulose e celulose na faixa de 250 a 350oC e pela decomposição da lignina na faixa de 400 a 500oC. Na presença de ar, o perfil de degradação é semelhante, porém observa-se uma maior degradação da lignina. A pirólise lenta da casca da castanha de caju foi realizada em um reator tipo batelada aquecido por chama ar-GLP sob diferentes fluxos (mL min-1) de nitrogênio ou ar. O sólido obtido (bio-carvão), líquido (fase aquosa + bio-óleo) e a fase gás foram quantificados e caracterizados por diferentes técnicas. Os experimentos realizados sob fluxo de nitrogênio apresentaram um rendimento de cerca de 30, 40 e 30% em massa paras as fases sólido, líquida e gás, respectivamente. Sob fluxo de ar ocorreu uma diminuição no rendimento da fase líquida, principalmente na produção de bio-óleo, e um aumento da fase gás. Os bio-carvões produzidos apresentaram elevados teores de carbono, na faixa de 70-75% em massa, poder calorífico na faixa de 25 a 28 MJ kg-1, características de carbono amorfo, sem morfologias definidas e ausência de poros. Os espectros FTIR de bio-óleos produzidos sob fluxo de nitrogênio apresentaram um aumento da intensidade relativa das bandas cerca de 1700 cm-1 (ν C=O) e 1230 cm-1 (ν C-O) em comparação com os produzidos sob fluxo de ar, o que sugere a presença de grandes quantidades de compostos oxigenados de carbono, como aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos. As análises das fases gás mostraram a predominância de CO2 e CO a temperaturas inferiores a 400ºC e a formação preferencial de H2 acima desta temperatura. / Cashew nut shell (CNS), an agricultural waste of cashew nut production, from northeast region of Brazil was characterized and slow pyrolyzed. The properties of char, bio-oil and gases products were investigated and potential applications were proposed. CNS was characterized by the following analyses: CHNS, total moisture, ash content, volatile matter, high heating value and thermogravimetric analysis. The thermogravimetric analysis under nitrogen flow showed that the decomposition is dominated by the degradation of hemicellulose and cellulose in the range from 250 to 350oC and the decomposition of lignin in the range of 400 to 500oC. In the presence of air, the degradation profile is similar; however the decomposition of lignin increases. Slow pyrolysis of cashew nut shell was carried out in batch-type reactor heated by a combustion flame (air + GLP) under different nitrogen and air flow rates. The resulting solid (char), liquid (water + bio-oil) and gas phases were characterized and quantified. The experiments performed under nitrogen showed a yield of solid, liquid and gas phases of about 30, 40 and 30wt%, respectively. Under air the yield of liquid phase was reduced, primarily the bio-oil yield; production of the gas phase was, in turn, increased. The produced biochars had high carbon contents in the range of 70-80 wt%, high heating values in the range of 25-28 MJ Kg-1 and characteristics of amorphous carbons without defined morphology and the absence of pores. The FTIR spectra of bio-oils produced under nitrogen flow showed an increase of the relative intensity of the bands around 1700 cm-1 (ν C = O) and 1230 cm-1 (ν C-O) in comparison with those produced under air flow which suggests the presence of large amounts of oxygenated carbon compounds such as aldehydes, ketones and carboxylic acids. The analysis of gas phases showed the predominance of CO2 and CO at temperatures lower than 400oC and the preferential formation of H2 above this temperature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o passar do tempo, a população mundial vem se conscientizando mais sobre problemas ambientais. Isso fez surgir uma demanda por tecnologias novas que possam se encaixar no cenário de sustentabilidade. Instabilidades frequentes no cenário político-econômico global acabam por elevar o preço do barril do petróleo. Assim a indústria química começa a buscar por alternativas que tenham a mesma versatilidade do petróleo. Dentre as opções de combustíveis renováveis, destaca-se o bio-óleo de pirólise. Seu interesse em estudos científicos vem do fato de poder-se utilizar do rejeito de processos como matéria prima, não necessitando competir por espaço com a plantação de alimentos. Sua composição pode ser representada por ácidos e fenóis. Em especial destacamos o ácido acético e fenóis oxigenados como m-cresol, o-cresol, p-cresol e guaiacol por estarem presentes em grandes quantidades. Sua separação das frações menos polares do bio-óleo pode ser realizada por meio de extração com água que é um reagente abundante e de baixo custo. O conhecimento das propriedades desses componentes puros é amplamente disponível na literatura, porém dados de composições das fases corrosivas, como misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K são escassos. Devido a isso, o uso de modelos termodinâmicos para simulação do comportamento desses sistemas torna-se interessante. Todavia, quando são testadas as capacidades dos modelos clássicos, como o UNIFAC e NRTL, percebe-se que os mesmos não conseguem reproduzir o comportamento da binodal dos componentes corrosivos. Sendo assim, essa dissertação investigou soluções para melhorar a descrição desses sistemas, assim como obteve dados experimentais para tais sistemas de misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K; desenvolveu-se uma metodologia para estimar parâmetros do modelo NRTL a partir de dados de composição da binodal e verificou-se a possibilidade de utilizar o modelo UNIFAC para prever o comportamento de equilíbrio de fases. Como resultado foram obtidos 314 novos dados experimentais, obtiveram-se parâmetros para o modelo NRTL que conseguem reproduzir com acurácia a forma da binodal com a metodologia proposta e verificou-se a necessidade de aperfeiçoamento no estudo do modelo UNIFAC para otimizar sua utilização na previsão do comportamento dos sistemas estudados / Over time the world population has become increasingly aware of environmental problems. This started a demand for new technologies that are more environmentally friendly. Geopolitical instabilities exert a profound influence over oil prices, making the chemical industry search for alternative substances that can have the same versatility as oil. Among renewable fuels, pyrolysis bio-oil stands out as one of the most studied. Researchers were drawn to it because it can be obtained from process waste, thus not competing in space with food plantations. This biooil composition can be represented by acids and phenols. The acetic acid along with m-Cresol, o-Cresol, p-Cresol and Guaiacol are the main components in terms of amount. These substances can be separated from less polar fractions with water, a cheap and abundant solvent. Although knowledge on pure components is abundant in the literature, the opposite is true as regards data on phase composition of its corrosive components, such as ternary mixtures of water-acetic acid-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. In this case the use of the classical thermodynamic models which simulate the behavior of such systems is recommended. However, when one tests the accuracy of such models as NRTL and UNIFAC, it becomes clear that they cannot replicate the phase component behavior of the corrosive part. Hence, this thesis researched ways to improve knowledge of the ternary mixtures of water-acetic acid-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. A new methodology was developed to estimate/set parameters for the NRTL model obtained from binodal data. Also, possibility of use of the UNIFAC model to predict phase equilibrium behavior was verified. As a result, a new data set with 314 ternary system data was generated for the ternary mixtures containing acetic acid-water-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. Through the methodology proposed by this thesis, new parameters for the NRTL model were estimated, which can accurately replicate the binodal curve . Further studies are needed to optimize the UNIFAC model so it is able to predict phase behavior of the studied components

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o passar do tempo, a população mundial vem se conscientizando mais sobre problemas ambientais. Isso fez surgir uma demanda por tecnologias novas que possam se encaixar no cenário de sustentabilidade. Instabilidades frequentes no cenário político-econômico global acabam por elevar o preço do barril do petróleo. Assim a indústria química começa a buscar por alternativas que tenham a mesma versatilidade do petróleo. Dentre as opções de combustíveis renováveis, destaca-se o bio-óleo de pirólise. Seu interesse em estudos científicos vem do fato de poder-se utilizar do rejeito de processos como matéria prima, não necessitando competir por espaço com a plantação de alimentos. Sua composição pode ser representada por ácidos e fenóis. Em especial destacamos o ácido acético e fenóis oxigenados como m-cresol, o-cresol, p-cresol e guaiacol por estarem presentes em grandes quantidades. Sua separação das frações menos polares do bio-óleo pode ser realizada por meio de extração com água que é um reagente abundante e de baixo custo. O conhecimento das propriedades desses componentes puros é amplamente disponível na literatura, porém dados de composições das fases corrosivas, como misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K são escassos. Devido a isso, o uso de modelos termodinâmicos para simulação do comportamento desses sistemas torna-se interessante. Todavia, quando são testadas as capacidades dos modelos clássicos, como o UNIFAC e NRTL, percebe-se que os mesmos não conseguem reproduzir o comportamento da binodal dos componentes corrosivos. Sendo assim, essa dissertação investigou soluções para melhorar a descrição desses sistemas, assim como obteve dados experimentais para tais sistemas de misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K; desenvolveu-se uma metodologia para estimar parâmetros do modelo NRTL a partir de dados de composição da binodal e verificou-se a possibilidade de utilizar o modelo UNIFAC para prever o comportamento de equilíbrio de fases. Como resultado foram obtidos 314 novos dados experimentais, obtiveram-se parâmetros para o modelo NRTL que conseguem reproduzir com acurácia a forma da binodal com a metodologia proposta e verificou-se a necessidade de aperfeiçoamento no estudo do modelo UNIFAC para otimizar sua utilização na previsão do comportamento dos sistemas estudados / Over time the world population has become increasingly aware of environmental problems. This started a demand for new technologies that are more environmentally friendly. Geopolitical instabilities exert a profound influence over oil prices, making the chemical industry search for alternative substances that can have the same versatility as oil. Among renewable fuels, pyrolysis bio-oil stands out as one of the most studied. Researchers were drawn to it because it can be obtained from process waste, thus not competing in space with food plantations. This biooil composition can be represented by acids and phenols. The acetic acid along with m-Cresol, o-Cresol, p-Cresol and Guaiacol are the main components in terms of amount. These substances can be separated from less polar fractions with water, a cheap and abundant solvent. Although knowledge on pure components is abundant in the literature, the opposite is true as regards data on phase composition of its corrosive components, such as ternary mixtures of water-acetic acid-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. In this case the use of the classical thermodynamic models which simulate the behavior of such systems is recommended. However, when one tests the accuracy of such models as NRTL and UNIFAC, it becomes clear that they cannot replicate the phase component behavior of the corrosive part. Hence, this thesis researched ways to improve knowledge of the ternary mixtures of water-acetic acid-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. A new methodology was developed to estimate/set parameters for the NRTL model obtained from binodal data. Also, possibility of use of the UNIFAC model to predict phase equilibrium behavior was verified. As a result, a new data set with 314 ternary system data was generated for the ternary mixtures containing acetic acid-water-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol at (298.15, 310.65, and 323.15) K. Through the methodology proposed by this thesis, new parameters for the NRTL model were estimated, which can accurately replicate the binodal curve . Further studies are needed to optimize the UNIFAC model so it is able to predict phase behavior of the studied components

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1107754 bytes, checksum: 2b95f8e4dd03a5d3ac60341d4518d860 (MD5) Previous issue date: 2012-12-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The reactions of deoxygenation fatty acids are widely used for production of biofuels, using temperatures ranging from 300-350 °C. The purpose of this work was to prepare and characterize the catalyst SrSn0,9Ni0,1O3 applied in decarboxylation of stearic acid to obtain bio-oil. The strontium stannate (SrSnO3) orthorhombic perovskite is widely studied due to their technological applications and is now being widely used in catalysis. In this work, the SrSnO3 pure and doped with 10 mol % nickel (SrSnO3, SrSn0,9Ni0,1O3) were synthesized by the polymeric precursor method. The solids were characterized by the techniques of thermal analysis (TG/DTA), infrared spectroscopy (IR) spectroscopy of the ultraviolet-visible, micro-raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and surface area by the BET method . The materials obtained showed SrCO3 as the secondary phase, with the addition of nickel in the structure increased the formation of carbonate as the results of thermogravimetry (TG) and infrared spectroscopy, and still caused a disruption long and short range, according to the data of micro-Raman spectroscopy and XRD. The catalyst SrSn0,9Ni0,1O3 used in catalytic decarboxylation reaction of stearic acid at 340 °C in H2 atmosphere showed activity for the major product (heptadecane) but not proved to be due to the selective formation of octadecenos in greater quantity. There was a trend to higher conversion of stearic acid to lower concentrations of H2. / As reações de desogixenação de ácidos graxos são bastante utilizadas para a produção de biocombustíveis, com o uso de temperatura variando entre 300-350 ºC. A proposta deste trabalho foi preparar e caracterizar o catalisador SrSn0,9Ni0,1O3 e aplicá-lo na descarboxilação do ácido esteárico para obtenção de bio-óleo. O estanato de estrôncio (SrSnO3) é uma perovskita ortorrômbica bastante estudada devido suas aplicações tecnológicas e atualmente vem sendo muito utilizada na área de catálise. Neste trabalho, o SrSnO3 puro e dopado com 10 % em mol de níquel (SrSnO3, SrSn0,9Ni0,1O3) foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos. Os sólidos foram caracterizados pelas técnicas de análise térmica (TG/DTA), espectroscopia de infravermelho (IV), espectroscopia na região do ultravioleta- visível, espectroscopia micro-RAMAN, Difratometria de Raios-X (DRX) e área superficial pelo método de BET. Os materiais obtidos, apresentaram o SrCO3 como fase secundária, sendo que a adição de níquel na estrutura aumentou a formação de carbonato, conforme os resultados de termogravimetria (TG) e espectroscopia de infravermelho, e ainda provocou uma desorganização a longo e curto alcance, de acordo com os dados de espectroscopia micro-Raman e Difratometria de Raios-X (DRX). O catalisador SrSn0,9Ni0,1O3 utilizado na reação de descarboxilação catalítica do ácido esteárico a 340 ºC, em atmosfera de H2 apresentou atividade para o produto principal (heptadecano), mas não mostrou-se seletivo devido a formação de octadecenos em maior quantidade. Foi observada uma tendência para maior conversão do ácido esteárico em menores concentrações de H2.

The aim of this study was to evaluate the potential of Hancornia speciosa (known as mangaba in Brazil) seeds for the production of bio-oil, in order to minimize the pollution problems caused by the inappropriate disposal of this residue and add value to this material which poses an environmental risk. The study was divided into two parts: the characterization of the biomass (through elemental analysis (CHN), infrared spectroscopy (FTIR-ATR), thermogravimetry (TG), and the moisture, ash, protein, oil, fiber, cellulose, hemicellulose and lignin contents); and the characterization of the bio-oil (thermogravimetry, infrared spectroscopy and gas chromatography/mass spectrometry-CG/MS). The mangaba seeds had a moisture content of 7.78±0.03%, high quantities of carbon (58.07%) and oxygen (27.18%), a calorific value of 23.45 MJ kg-1 and contained ash (1.87±0.06%), oil (27.33±0.37%), protein (12.10±1.60%) fiber (11.98±0.46%), cellulose (17.07%), hemicellulose (22.57%) and lignin (10.16%). The thermogravimetric curve for the sample showed a mass loss of around 90% up to a temperature of 450 °C. In the pyrolysis experiments the variables included temperature (450 and 600 °C), sample mass (5 and 11 g) and prior heating (with or without). The best conditions for the bioproduction of the bio-oil were 600 °C, 11 g of seeds and prior heating of the furnace. The characterization of the samples by FTIR allowed the presence of functional groups such as phenols, alcohols, ketones, acids, alkanes, alkenes, amides, nitriles and esters to be identified. The CG/MS analysis confirmed the results obtained with the infrared spectroscopy, with carboxylic acids and hydrocarbonates (~ 90%) being qualitatively identified as the major components, besides the presence of other compounds such as furanes, phenols, nitriles, aldehydes, ketones, alcohols, esters and amides. / O presente trabalho teve como objetivo avaliar o aproveitamento das sementes de mangaba para a produção de bio-óleo, a fim de minimizar problemas de poluição devido à disposição inadequada dos resíduos e agregar valor a este passivo ambiental. O trabalho foi dividido em duas partes: caracterização da biomassa (análise elementar (CHN), espectroscopia de infravermelho (FTIR-ATR), termogravimetria (TG), teor de umidade, cinzas, proteínas, teor de óleo, fibras, celulose, hemicelulose e lignina) e caracterização do bio-óleo (termogravimetria, infravermelho e cromatografia gasosa/espectrometria de massas-GC/MS). As sementes de mangaba apresentaram teor de umidade de 7,78±0,03%, alta quantidade de carbono (58,07%) e oxigênio (27,18%), poder calorífico (23,45 MJ kg-1), teor de cinzas de 1,87±0,06%, teor de óleo 27,33±0,37%, proteínas 12,10±1,60%, fibras 11,98±0,46%, celulose (17,07%), hemicelulose (22,57%) e lignina (10,16%). A curva termogravimétrica da amostra apresentou cerca de 90% de perda de massa até a temperatura de 450 °C. Os experimentos de pirólise incluíram como variável temperatura (450 e 600 °C), massa de amostra (5 e 11 g), com ou sem aquecimento prévio. A melhor condição para a produção de bio-óleo foi a 600 °C, 11g de semente e com aquecimento prévio do forno. Através da caracterização da amostra em FTIR foi possível identificar a presença de grupos funcionais como fenóis, alcoóis, cetonas, ácidos, alcanos, alcenos, amidas, nitrilas e ésteres. Por outro lado, as análises de GC/MS confirmaram os resultados obtidos com o infravermelho, sendo identificados qualitativamente os ácidos carboxílicos e hidrocarbonetos (~ 90%) como componentes majoritários, além de serem encontrados outros compostos como furanos, fenóis, nitrilas, aldeídos, cetonas, alcoóis, ésteres e amidas.

The energy sources and oil derivatives necessities have increased over the last years as well the mitigation of greenhouse gases (GHGs) emissions. These concepts provided an increase on the use of residual lignocellulosic biomass as a renewable source for the production of biofuels and chemical products. In this study, the cattle manure was chosen as a biomass source considering their high availability, as well as could be a major environmental pollutant residue when not treated properly. Thus, we propose to produce and characterize the bio-oil and biochar through of micro and macroscale pyrolysis. The work was divided into two parts: biomass characterization and characterization of the pyrolysis products. The cattle manure biomass presented 9.65% moisture after drying over ambient temperature, 38.86% ash, 48.29% volatile matter and 3.20% fixed carbon; high oxygen content (34.19%) and carbon (21.66%) by elemental analysis; and low lignin content (6.09%) in comparison with the hemicellulose (18.24%) and cellulose (14.24%). The thermogravimetric curve showed four mass loss stage between 25- 900 o C and a residual mass content of 39.58%; infrared analysis showed characteristic bands of alcohols, phenols, carboxylic acids, nitrogenous compounds and aliphatic groups. Concerning of bio-oils characterization, presented as highly oxygenated liquid with predominant compounds from the alcohols, phenols and carboxylic acid in micro and macroscale. Due to the high calorific value of bio-oils (21.35–27.10 MJ kg -1 ), can be used as biofuel. Biochars showed yields between 62.5% and 39.1%, the increase on pyrolysis temperature has provided an increase in ash and pH values, as also decreasing in proportion H/C, indicating increase on aromaticity of biochar the 600 ºC, also evidenced by the infrared analysis. / O aumento da necessidade energética e de produtos derivados do petróleo, bem como a necessidade de mitigação das emissões de gases de efeito estufa (GEE), têm proporcionado um crescimento em pesquisas sobre a utilização da biomassa lignocelulósica residual como fonte renovável para a obtenção de biocombustíveis e produtos químicos de maior valor agregado. Diante destas problemáticas, o esterco bovino foi escolhido como fonte de biomassa para este estudo devido a sua alta disponibilidade, além de ser um resíduo que quando não tratado adequadamente pode se tornar um grande poluente ambiental. Desta forma, este trabalho propõe produzir e caracterizar o bio-óleo e o biocarvão obtidos a partir da biomassa de esterco bovino através dos processos de pirólise em micro e macroescala. O trabalho foi dividido em duas partes: caracterização da biomassa e caracterização dos produtos das pirólises. A biomassa de esterco bovino apresentou 9,65% de umidade, 38,86% de cinzas e 51,49% de matéria orgânica; alto teor de oxigênio (34,19%) e carbono (21,66%); baixo teor de lignina (6,09%) em comparação com a hemicelulose (18,24%) e a celulose (14,24%). A curva termogravimétrica exibiu quatro estágios de perda de massa entre 25-900 o C e um teor de massa residual de 39,58%; a análise do infravermelho apresentou bandas características de álcoois, fenóis, ácidos carboxílicos, compostos nitrogenados e grupos alifáticos. Com relação à caracterização do bio-óleo, apresentou-se como líquido altamente oxigenado com predominância de compostos pertencentes às classes de fenóis, álcoois e ácidos carboxílicos em micro e macroescala. Devido ao alto valor do poder calorífico dos bio-óleos (21,35–27,10 MJ kg -1 ) pode-se cogitar a possibilidade de seu uso como biocombustível. Quanto ao biocarvão, mostrou rendimento que variou de 62,5% a 39,1%; o aumento da temperatura de pirólise aumentou o teor de cinzas e concomitantemente os valores de pH, bem como reduções em razões H/C, indicando um aumento do grau de aromaticidade do biocarvão formado a 600 ºC, fato também evidenciado pela análise de infravermelho.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias / Speed of sound is a property that is being increasingly used in different technological areas. Furthermore, the speed of sound is a thermodynamic property which is associated with other properties of the medium, such as isentropic and isothermal compressibility, among others. In this context, many studies were carried out to obtain accurate models that can faithfully represent the speed of sound, with average absolute deviations between 0.13 and 24.8%. In this work a database of speed of sound and density at atmospheric pressure for n-alkanes, branched alkanes, n-alkenes, aromatics, alcohols, ethers and esters were collected from the open literature. Using these data a Wada group contribution model recently proposed was used as basis for the development of a new atomic contribution model to predict speed of sound for all families of compounds investigated in this work. It is shown that the proposed model is able to predict the speed of sound for compounds of these families with deviations close to the experimental reproducibility. This work also discusses the effect of branching on the Wadas constant, pointing out the importance of new measurements for this type of compounds. It was also observed that the literature needs more experimental data of speed of sound at atmospheric pressure and different temperature for pure compounds present in biodiesel and fast pyrolysis bio-oil. In this context, this work provides new experimental data of speed of sound and density for five Fatty Acid Methyl Esters, also know FAMEs, (Methyl Caprylate, Methyl Caprate, Methyl Palmitate, Methyl Stearate and Methyl Linoleate), and seven pure components of pyrolysis bio-oil at atmospheric pressure for several phenols (phenol, o-, m- and p-cresol), two phenolic ethers (2-methoxyphenol and eugenol) and one phenolic ester (methyl salicylate) at temperatures ranging from (288.15 to 343.15) K. The predictive atomic Wada model was used to calculate speed of sound of FAMEs studied in this work, and the deviations were compared with group contribution Wada model. An extension of atomic Wada model was used to predict the speed of sound of pure compounds of fast pyrolysis bio-oil experimentally studied in this thesis. Furthermore, data of densities and speed of sound are correlated with the Prigogine-Flory-Patterson (PFP) model. The properties are well described by the PFP model, however the model presents a systematical deviation on the temperature dependency of the speed of sound. The performance of the predictive atomic Wada model was very satisfactory because its deviations are comparable to, or better than, those obtained in the literature with other models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias / Speed of sound is a property that is being increasingly used in different technological areas. Furthermore, the speed of sound is a thermodynamic property which is associated with other properties of the medium, such as isentropic and isothermal compressibility, among others. In this context, many studies were carried out to obtain accurate models that can faithfully represent the speed of sound, with average absolute deviations between 0.13 and 24.8%. In this work a database of speed of sound and density at atmospheric pressure for n-alkanes, branched alkanes, n-alkenes, aromatics, alcohols, ethers and esters were collected from the open literature. Using these data a Wada group contribution model recently proposed was used as basis for the development of a new atomic contribution model to predict speed of sound for all families of compounds investigated in this work. It is shown that the proposed model is able to predict the speed of sound for compounds of these families with deviations close to the experimental reproducibility. This work also discusses the effect of branching on the Wadas constant, pointing out the importance of new measurements for this type of compounds. It was also observed that the literature needs more experimental data of speed of sound at atmospheric pressure and different temperature for pure compounds present in biodiesel and fast pyrolysis bio-oil. In this context, this work provides new experimental data of speed of sound and density for five Fatty Acid Methyl Esters, also know FAMEs, (Methyl Caprylate, Methyl Caprate, Methyl Palmitate, Methyl Stearate and Methyl Linoleate), and seven pure components of pyrolysis bio-oil at atmospheric pressure for several phenols (phenol, o-, m- and p-cresol), two phenolic ethers (2-methoxyphenol and eugenol) and one phenolic ester (methyl salicylate) at temperatures ranging from (288.15 to 343.15) K. The predictive atomic Wada model was used to calculate speed of sound of FAMEs studied in this work, and the deviations were compared with group contribution Wada model. An extension of atomic Wada model was used to predict the speed of sound of pure compounds of fast pyrolysis bio-oil experimentally studied in this thesis. Furthermore, data of densities and speed of sound are correlated with the Prigogine-Flory-Patterson (PFP) model. The properties are well described by the PFP model, however the model presents a systematical deviation on the temperature dependency of the speed of sound. The performance of the predictive atomic Wada model was very satisfactory because its deviations are comparable to, or better than, those obtained in the literature with other models

The search for alternatives to the fossil oil and concern about environmental pollution has increasingly supported the importance of biofuels. The production of bio-oil from aquatic plants (water hyacinth) has become as interesting alternative due to its rapid growth rate, robust nature and unrelated to the food chain. The present work aimed to study the application of conventional and catalytic pyrolysis to convert aquatic plants like Eichhornia crassipes (EC) and Eichhornia azurea (EA) in bio-oil, employing Ferrierite and Y zeolite as catalysts. These plants were obtained in Aracaju-SE and Itabaiana-SE, respectively. The micropyrolys is were performed at three temperatures (400, 500 and 600 °C). The catalytic micropyrolysis using Ferrierite and Y zeolite was performed in the same condition applying 1 and 5% of catalysts w/w. The bio-oils solutions obtained were characterized by GC/MS and GC-FID. The micropyrolysis performed in the absence of catalyst showed similar chromatographic profiles to the biomasses tested, with the composition of bio-oils showing phenolic compounds, acids and alcohols. With Ferrierite as catalyst at 5% in the micropyrolysis and performing a study from the total area of the obtained chromatograms was observed the higher yield by GC-FID caused by the increased formation of small molecular mass compounds from biomasses. However, when used 1% of the same catalyst to EC was not observed a very significant difference in relation with no catalyst pyrolysis. To the EA in this condition was observed a significant yield reduction when performed at 500 °C. When used Y catalyst for EA pyrolysis a smaller yield was observed at all studied temperatures that shows a significantly inhibited formation of compounds derived from these lignocelullosic biomasses. However for the EC catalytic pyrolysis with 5% of Y catalyst at 500 °C we observed the largest decrease in the yield from the chromatograms area. The bio-oils characterization gave compounds identified belong to the following classes: alcohol, phenol, and sugar acids. The bio-oils from catalytic pyrolysis of EC and EA biomass showed a high content of phenolic compounds and acidic compounds. / A procura por soluções alternativas para a substituição total ou parcial do petróleo e a preocupação com a poluição ambiental tem reforçado cada vez mais a importância da produção de biocombustíveis. Neste sentido a produção de bio-óleo a partir de plantas aquáticas tornou-se uma alternativa interessante. Estas plantas são invasoras e possuem alta taxa de crescimento, natureza robusta e não tem relação com a cadeia alimentar. Neste trabalho, biomassas provenientes de plantas aquáticas, obtidas em Itabaiana-SE e Aracaju-SE, das espécies crassipes (EC) e azurea (EA), ambas do gênero Eichhornia, foram submetidas a micropirólise convencional a três temperaturas, 400, 500 e 600 ºC, e catalítica empregando catalisadores do tipo zeólita Ferrierita e Y nas proporções de 1 e 5%. As soluções de bio-óleos produzidas foram caracterizadas por CG/EM e CG-FID. Na micropirólise realizada na ausência de catalisador foi observado semelhança na composição química do bio-óleo para todas as condições testadas. Empregando 5% de catalisador Ferrierita na micropirólise, e realizando um estudo da área total dos cromatogramas obtidos foram observados aumentos significativos a 400 ºC para EC (+53,74%) e para a EA (+43,67%). A 1% deste mesmo catalisador para a EC houve diminuição da área total nas três temperaturas, enquanto que para EA houve diminuição na área total a 500 ºC (-48,09%). Quando empregado a zeólita Y nas duas proporções foi observado menor capacidade de produção de bio-óleo para EA em todas as temperaturas estudadas. A maior diminuição de área foi a 600 ºC (-25,70%) a 1% de catalisador e quando utilizado 5% foi a 500 ºC (-84,34%), ou seja, houve a inibição significativa na formação de bio-óleo. Para a EC foi observado a maior diminuição da capacidade de conversão térmica catalítica desta biomassa em bio-óleo na condição de 5% de zeólita Y, a 500 ºC (-33,23%) e na condição de 1% de zeólita Y, a 600 ºC (-46,77%). Os principais compostos identificados nos bio-óleos obtidos foram das classes do álcoois, fenóis, ácidos e açúcares. O bio-óleo obtido por pirólise catalítica das biomassas EC e EA apresentou um alto teor de compostos fenólicos e ácidos.