Orientador: Wanderley José de Melo / Resumo: O biochar, biomassa carbonizada por processo de pirólise, foi aplicado na Amazônia, região com diversidade no extrativismo e agricultura, e constituída por exuberante mata espessa com solos bem drenados, pouco férteis e ácidos, com restrita camada de matéria orgânica na sua superfície. Este estudo avaliou a influência do biochar de caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) como condicionador de solo na produção de mudas de pimenta-do-reino (Piper nigrum L.). O experimento foi conduzido com 17 tratamentos em esquema fatorial 4x4+1, sendo 4 granulometrias combinadas com 4 doses de biochar, mais um controle, com 5 repetições, num delineamento em blocos casualizados. Foram avaliados variáveis no solo e na planta. Os resultados foram submetidos à análise da variância pelo teste F, seguindo-se com a análise de regressão polinomial, quando o teste F foi significativo a no mínimo 5 % de probabilidade. O teste de Tukey foi aplicado para comparação de médias. Observou-se que a inserção do biochar de caroço de açaí possibilitou aumento da atividade enzimática do solo e maior desenvolvimento vegetativo das mudas, sendo a dose de 16 t ha-1 e granulometrias de 5 mm o tratamento recomendado. / Abstract: The biochar, carbonized biomass by pyrolysis process, was applied in Amazonia, a region with diversity in extractivism and agriculture, and constituted by an exuberant thick forest with well drained, little fertile and acidic soils with restricted layer of organic matter in its surface. This study evaluated the influence of açaí lump biochar (Euterpe oleracea Mart.) as a soil conditioner in the production of black pepper (Piper nigrum L.) seedlings. The experiment was conducted with 17 treatments in a 4x4 + 1 factorial scheme, 4 particle sizes combined with 4 doses of biochar and a control, with 5 replications, in a randomized block design. Variables were evaluated in soil and plant. The results were submitted to analysis of variance by the F test, followed by polynomial regression analysis when the F test was significant at least 5 % probability. The Tukey test was applied for comparison of means. It was observed that the insertion of the biochar of the açaí lump allowed to increase the enzymatic activity of the soil and greater vegetative development of the seedlings, being the dose of 16 t ha-1 and particle sizes of 5 mm the recommended treatment. / Mestre

As células a combustível de etanol direto (DEFCs, Direct Ethanol Fuel Cells) são baseadas na eletro-oxidação do etanol à baixa temperatura e necessitam catalisadores à base de metais nobres, devido à cinética mais lenta para as reações de oxi-redução. Entre os catalisadores, a platina e as ligas de platina são os mais utilizados. Materiais para suportar os catalisadores são necessários a fim de reduzir a carga do mesmo empregada. Um dos suportes de catalisadores mais versáteis é o carvão ativado, e um dos mais utilizados tem sido o carvão mineral Vulcan. Recentemente, estudos têm sido realizados sobre a madeira como material precursor de carvão ativado, devido à sua sustentabilidade e também porque os materiais carbonosos obtidos têm excelentes propriedades finais. No presente trabalho, estudou-se a reação de eletro-oxidação do etanol, de catalisadores à base de Pt e PtSn suportados em biocarvões obtidos a partir da madeira Eucalyptus grandis. No início desse trabalho não havia relatos na literatura sobre o uso de carvões ativados obtidos a partir de madeira de Eucalyptus grandis como precursor. Foram utilizados dois métodos de ativação nos suportes, ativação física com CO2 e ativação química com ZnCl2. Os suportes de catalisadores foram caracterizados por análise textural, análise elementar, análise termogravimétrica e por espectroscopia de infravermelho. As técnicas empregadas para a caracterização dos catalisadores foram espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de transmissão (MET), voltametria cíclica (VC) e caracterização espectroeletroquímica (ATR-FTIR in-situ). Os biocarvões apresentaram áreas superficiais maiores e tamanhos de poros menores do que o carvão Vulcan, independente do tratamento. A natureza do suporte influenciou nas características morfológicas dos eletrocatalisadores preparados. Com base nos resultados obtidos os catalisadores suportados nos suportes com ativação química apresentaram os melhores resultados de densidade de corrente para eletro-oxidação do etanol, com exceção do catalisador PtSn suportado no biocarvão ativado fisicamente (PtSn/BCAF). Pode-se dizer que os biocarvões são adequados para aplicações em células de combustível, podendo substituir o uso de suportes baseados em carvões minerais. A eletro-oxidação do etanol nos eletrocataliadores de PtSn nos carvões ativados ocorre principalmente através da produção de acetaldeído e ácido acético. / Direct ethanol fuel cells (DEFC) are based on ethanol electrooxidation at low-temperature and they require noble metal based catalysts, due to the slower kinetic of redox reactions. Among the catalysts, platinum and its alloys have been the most widely used. Catalysts support materials have been employed with the intent to reduce loading catalyst. One of the most versatile catalyst supports is activated carbon, and one of the most widely used is the Vulcan®, a mineral carbon. Currently, different studies have been conducted concerning wood as activated carbon precursor, because of its sustainability and its properties, like suitable porous texture, surface area and surface chemistry. In this work, it was studied ethanol electrooxidation reaction on Pt and PSn catalysts supported on biocarbon. Biocarbons were obtained from Eucalyptus grandis. Literature reports the use of carbon materials as catalyst support, however focused on carbon fibers and carbon nanotubes, without any precedent on the use of activated carbon obtained from Eucalyptus grandis until the start of this work. The carbon supports were obtained by physical activation using CO2, and chemical activation with ZnCl2. Catalyst support characterization boarded elemental analysis, texture analysis, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy. Techniques employed for the catalyst characterization were Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV) and spectroelectrochemical characterization (ATR-FTIR in situ). Biocarbons presended the higher surface areas and smallest pore size than the Vulcan ones, independent of the treatment. The support nature influenced on the catalyst morphology. Results showed that the catalyst on the chemically activated supports presented the best current density for ethanol electro-oxidation, except for the PtSn on the physically activated biocarbon (PtSn/BCAF). Biocarbons resulted adequate for fuel cell applications and are capable of substituting the conventional supports based on mineral carbon. Ethanol electro-oxidation on PtSn catalysts takes place through the production of acetaldehyde and acetic acid reaction mechanism.

As células a combustível de etanol direto (DEFCs, Direct Ethanol Fuel Cells) são baseadas na eletro-oxidação do etanol à baixa temperatura e necessitam catalisadores à base de metais nobres, devido à cinética mais lenta para as reações de oxi-redução. Entre os catalisadores, a platina e as ligas de platina são os mais utilizados. Materiais para suportar os catalisadores são necessários a fim de reduzir a carga do mesmo empregada. Um dos suportes de catalisadores mais versáteis é o carvão ativado, e um dos mais utilizados tem sido o carvão mineral Vulcan. Recentemente, estudos têm sido realizados sobre a madeira como material precursor de carvão ativado, devido à sua sustentabilidade e também porque os materiais carbonosos obtidos têm excelentes propriedades finais. No presente trabalho, estudou-se a reação de eletro-oxidação do etanol, de catalisadores à base de Pt e PtSn suportados em biocarvões obtidos a partir da madeira Eucalyptus grandis. No início desse trabalho não havia relatos na literatura sobre o uso de carvões ativados obtidos a partir de madeira de Eucalyptus grandis como precursor. Foram utilizados dois métodos de ativação nos suportes, ativação física com CO2 e ativação química com ZnCl2. Os suportes de catalisadores foram caracterizados por análise textural, análise elementar, análise termogravimétrica e por espectroscopia de infravermelho. As técnicas empregadas para a caracterização dos catalisadores foram espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de transmissão (MET), voltametria cíclica (VC) e caracterização espectroeletroquímica (ATR-FTIR in-situ). Os biocarvões apresentaram áreas superficiais maiores e tamanhos de poros menores do que o carvão Vulcan, independente do tratamento. A natureza do suporte influenciou nas características morfológicas dos eletrocatalisadores preparados. Com base nos resultados obtidos os catalisadores suportados nos suportes com ativação química apresentaram os melhores resultados de densidade de corrente para eletro-oxidação do etanol, com exceção do catalisador PtSn suportado no biocarvão ativado fisicamente (PtSn/BCAF). Pode-se dizer que os biocarvões são adequados para aplicações em células de combustível, podendo substituir o uso de suportes baseados em carvões minerais. A eletro-oxidação do etanol nos eletrocataliadores de PtSn nos carvões ativados ocorre principalmente através da produção de acetaldeído e ácido acético. / Direct ethanol fuel cells (DEFC) are based on ethanol electrooxidation at low-temperature and they require noble metal based catalysts, due to the slower kinetic of redox reactions. Among the catalysts, platinum and its alloys have been the most widely used. Catalysts support materials have been employed with the intent to reduce loading catalyst. One of the most versatile catalyst supports is activated carbon, and one of the most widely used is the Vulcan®, a mineral carbon. Currently, different studies have been conducted concerning wood as activated carbon precursor, because of its sustainability and its properties, like suitable porous texture, surface area and surface chemistry. In this work, it was studied ethanol electrooxidation reaction on Pt and PSn catalysts supported on biocarbon. Biocarbons were obtained from Eucalyptus grandis. Literature reports the use of carbon materials as catalyst support, however focused on carbon fibers and carbon nanotubes, without any precedent on the use of activated carbon obtained from Eucalyptus grandis until the start of this work. The carbon supports were obtained by physical activation using CO2, and chemical activation with ZnCl2. Catalyst support characterization boarded elemental analysis, texture analysis, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy. Techniques employed for the catalyst characterization were Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV) and spectroelectrochemical characterization (ATR-FTIR in situ). Biocarbons presended the higher surface areas and smallest pore size than the Vulcan ones, independent of the treatment. The support nature influenced on the catalyst morphology. Results showed that the catalyst on the chemically activated supports presented the best current density for ethanol electro-oxidation, except for the PtSn on the physically activated biocarbon (PtSn/BCAF). Biocarbons resulted adequate for fuel cell applications and are capable of substituting the conventional supports based on mineral carbon. Ethanol electro-oxidation on PtSn catalysts takes place through the production of acetaldehyde and acetic acid reaction mechanism.

Submitted by Daiane de Moura Costa Oliveira null (daianemoura.19@hotmail.com) on 2017-10-06T00:41:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Daiane de Moura Costa Oliveira..pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-10-06T13:22:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_dmc_me_soro.pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-06T13:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_dmc_me_soro.pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / As florestas nativas são muito exploradas devido à crescente demanda de madeira e seus derivados para suprir o mercado consumidor, deixando evidente a importância das florestas plantadas como recurso para suprir a demanda comercial. O Pinus é uma espécie que se destaca devido a sua adaptabilidade aos mais diversos ambientes brasileiros. As indústrias beneficiadoras da matéria-prima para geração de madeira se caracterizam por gerar grande quantidade de resíduos denominados de “serragem”, muitas vezes sem destinação. O objetivo desta pesquisa foi de gerar biochar através do processo de pirólise em diferentes temperaturas: 300º, 400º, 500º e 600ºC utilizando serragem de pinus spp. e avaliar sua incorporação ao solo na forma de substrato para germinação e desenvolvimento de mudas. Os biochar foram caracterizados quanto ao rendimento por pirólise e determinados seus teores de cinzas e carbono fixo segundo a norma ABNT NBR 8112/86. Todos os dados analisados desde a granulometria, caracterização físico-química, análises de germinação e o índice de qualidade de mudas através da metodologia de DICKSON, foram submetidos à analise estatísticas por teste de confrontamento de médias Tukey a 5% de probabilidade. Pode-se concluir que houve diferença significativa nos tratamentos que foram incorporados biochar, comprovando estatisticamente que o BC400, BC500 e BC600 obtiveram os melhores resultados o que também foi confirmado pelo índice de qualidade de mudas (IQD); não houve diferença entre nenhum tratamento com relação à quantidade de biochar e/ou serragem incorporada ao solo. / Native forests are overexploited due to growing demand for wood and its derivatives to meet the consumer market, making it clear the importance of planted forests as a resource to meet the commercial demand. The pine is a species that stands out because of its adaptability to the most diverse Brazilian environments. The beneficiary industries of the raw material for the generation of wood are characterized by generating large amounts of waste called "sawdust", often without destination. The objective of this research was to generate biochar through pyrolysis process at different temperatures: 300, 400th, 500th and 600 ° C using spp pine sawdust. and evaluate its incorporation into the soil as substrate for germination and seedling development. The biochar were characterized in terms of yield determined by pyrolysis and their ash content and fixed carbon according to ABNT NBR 8112/86. All data from the analyzed particle, physicochemical characterization, analysis germination and seedling quality index through Dickson method, were subjected to statistical analysis by means confronting Tukey test at 5% probability. It can be concluded that there was significant difference in treatments which were incorporated into biochar, proving that statistically BC400, BC500 and BC600 obtained the best results which was also confirmed by the changes of quality index (DCI); there was no treatment difference with respect to the amount of biochar and / or sawdust incorporated into the soil.

As células a combustível de etanol direto (DEFCs, Direct Ethanol Fuel Cells) são baseadas na eletro-oxidação do etanol à baixa temperatura e necessitam catalisadores à base de metais nobres, devido à cinética mais lenta para as reações de oxi-redução. Entre os catalisadores, a platina e as ligas de platina são os mais utilizados. Materiais para suportar os catalisadores são necessários a fim de reduzir a carga do mesmo empregada. Um dos suportes de catalisadores mais versáteis é o carvão ativado, e um dos mais utilizados tem sido o carvão mineral Vulcan. Recentemente, estudos têm sido realizados sobre a madeira como material precursor de carvão ativado, devido à sua sustentabilidade e também porque os materiais carbonosos obtidos têm excelentes propriedades finais. No presente trabalho, estudou-se a reação de eletro-oxidação do etanol, de catalisadores à base de Pt e PtSn suportados em biocarvões obtidos a partir da madeira Eucalyptus grandis. No início desse trabalho não havia relatos na literatura sobre o uso de carvões ativados obtidos a partir de madeira de Eucalyptus grandis como precursor. Foram utilizados dois métodos de ativação nos suportes, ativação física com CO2 e ativação química com ZnCl2. Os suportes de catalisadores foram caracterizados por análise textural, análise elementar, análise termogravimétrica e por espectroscopia de infravermelho. As técnicas empregadas para a caracterização dos catalisadores foram espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de transmissão (MET), voltametria cíclica (VC) e caracterização espectroeletroquímica (ATR-FTIR in-situ). Os biocarvões apresentaram áreas superficiais maiores e tamanhos de poros menores do que o carvão Vulcan, independente do tratamento. A natureza do suporte influenciou nas características morfológicas dos eletrocatalisadores preparados. Com base nos resultados obtidos os catalisadores suportados nos suportes com ativação química apresentaram os melhores resultados de densidade de corrente para eletro-oxidação do etanol, com exceção do catalisador PtSn suportado no biocarvão ativado fisicamente (PtSn/BCAF). Pode-se dizer que os biocarvões são adequados para aplicações em células de combustível, podendo substituir o uso de suportes baseados em carvões minerais. A eletro-oxidação do etanol nos eletrocataliadores de PtSn nos carvões ativados ocorre principalmente através da produção de acetaldeído e ácido acético. / Direct ethanol fuel cells (DEFC) are based on ethanol electrooxidation at low-temperature and they require noble metal based catalysts, due to the slower kinetic of redox reactions. Among the catalysts, platinum and its alloys have been the most widely used. Catalysts support materials have been employed with the intent to reduce loading catalyst. One of the most versatile catalyst supports is activated carbon, and one of the most widely used is the Vulcan®, a mineral carbon. Currently, different studies have been conducted concerning wood as activated carbon precursor, because of its sustainability and its properties, like suitable porous texture, surface area and surface chemistry. In this work, it was studied ethanol electrooxidation reaction on Pt and PSn catalysts supported on biocarbon. Biocarbons were obtained from Eucalyptus grandis. Literature reports the use of carbon materials as catalyst support, however focused on carbon fibers and carbon nanotubes, without any precedent on the use of activated carbon obtained from Eucalyptus grandis until the start of this work. The carbon supports were obtained by physical activation using CO2, and chemical activation with ZnCl2. Catalyst support characterization boarded elemental analysis, texture analysis, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy. Techniques employed for the catalyst characterization were Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV) and spectroelectrochemical characterization (ATR-FTIR in situ). Biocarbons presended the higher surface areas and smallest pore size than the Vulcan ones, independent of the treatment. The support nature influenced on the catalyst morphology. Results showed that the catalyst on the chemically activated supports presented the best current density for ethanol electro-oxidation, except for the PtSn on the physically activated biocarbon (PtSn/BCAF). Biocarbons resulted adequate for fuel cell applications and are capable of substituting the conventional supports based on mineral carbon. Ethanol electro-oxidation on PtSn catalysts takes place through the production of acetaldehyde and acetic acid reaction mechanism.

[pt] De acordo com a projeção da Organização das Nações Unidas, a população mundial vai chegar a 11,2 bilhões em 2100, um aumento de 53 porcento. Suprir a demanda de alimentos para essas pessoas, impulsionando a agricultura sustentável, é o desafio para o século. A adição de biocarvão, um componente que possui alta capacidade de reter nutrientes e água, com fertilizantes no solo, pode ser uma alternativa viável para solucionar esse desafio. Os biocarvões utilizados nesse trabalho foram produzidos através de pirólise, em três temperaturas diferentes. Esses biocarvões foram caracterizados com o intuito de avaliar as suas propriedades físico-químicas. Com estas amostras foram produzidos 6 fertilizantes fosfatados à base de biocarvão, usando os fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. Esses fertilizantes foram aplicados ao solo, previamente caracterizado, para analisar a quantidade de fósforo disponível após tempos pré-estabelecidos da sua aplicação. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados, com três repetições, usando a mesma dosagem de fósforo, além da testemunha (sem adição de fertilizante), em sete tempos diferentes, resultando em um total de 189 unidades experimentais. Os resultados indicam que em relação ao teor de P disponível no solo, o fertilizante com biocarvão pirolisado a 500 graus celsius (BC500) e Termofosfato (63,63 mg kg-1) e BC500 e MAP (146,59 mg kg-1) apresentaram os melhores resultados se comparado com os fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. Sendo assim, a adição do biocarvão aos fertilizantes promoveu uma liberação lenta de P ao longo do tempo, se comparado aos fertilizantes comerciais MAP e Termofosfato. O estudo cinético de liberação do P mostrou que o modelo que melhor representa o processo é o de pseudo-segunda ordem, com coeficiente de correlação igual a 0,99. / [en] According to the World Health Organization, the world population will reach 11.2 billion in 2100, an increase of 53 percent. To supply the food demand of these people, driving sustainable agriculture is the challenge for the century. The addition of biochar, a component that has a high capacity to retain nutrients and water, with fertilizers in the soil, can be a viable alternative to solve this challenge. The biochars used in this work were produced through pyrolysis, at three different temperatures. These biochars were characterized in order to evaluate their physical and chemical properties. These samples were used to produce six phosphate fertilizers based on biochar, using the commercial fertilizers MAP and Thermophosphate. These fertilizers were applied to the soil, previously characterized, to evaluate the amount of P available after pre-established times of its application. The experimental design used was randomized blocks, with three repetitions, using the same dosege of phosphorus, in addition to the control (without addition of fertilizer), in 7 different times, resulting in a total of 189 experiments. The results indicate that in relation to the available P content in the soil, the fertilizer with pyrolyzed biochar at 500 celsius degrees (BC500) and Thermophosphate (63,63 mg kg-1) and BC500 and MAP (146,59 mg kg-1) showed the best results compared to MAP and Thermophosphate commercial fertilizers. Therefore, the additions of biochar to fertilizers promoted a slow release of P over time, when compared to MAP and Thermophosphate commercial fertilizers. The kinetic study of P release showed that the model that best represents the process is the pseudo-second order, with a correlation coefficient of 0.99.

[pt] A exploração do ecossistema pelo homem tem provocado mudanças ambientais na Terra, como liberação de gases poluentes, aumento da temperatura do planeta, desmatamento, degradação do solo, entre outros. Têm se elaborado novas técnicas que buscam melhorar a qualidade química e física do solo, a recuperação da biodiversidade e ainda contribuir para diminuir os efeitos das mudanças climáticas. O biocarvão é produzido a partir de pirólise de resíduos orgânicos, que pode ser aplicado ao solo para melhorar a qualidade, além de ser uma técnica de mitigação do efeito estufa. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da aplicação do biocarvão, produzido de Gliricidia, nos parâmetros físico e químicos do solo em Seropédica, no período de julho de 2017 a julho de 2018. O biocarvão foi incorporado ao Planossolo Háplico sob um coqueiral. O delineamento do experimento utilizado foi em blocos casualizados em esquema fatorial, sendo os fatores com e sem aplicação de biocarvão (10 t ha-1), com 12 repetições em cada tratamento. O biocarvão foi aplicado em faixa de 80 cm, na projeção da copa dos coqueiros. Foram determinados pH, P, Ca, Mg, Al, H+Al, K, Na, Cu, COT, M.O, nas profundidades 0-5, 5-10, 10-20cm, no intervalo de três meses, durante o período de um ano. A propriedade física do solo analisada foi a retenção de água nas potências 0, 60, 100, 330 e 1500 kPa. O uso do biocarvão como condicionador do solo não aumentou significativamente o pH, retenção de água e nos teores de carbono orgânico total e na CTC. Contudo nota-se que o biocarvão pode ser promissor para aumentar o carbono do solo e consequentemente mitigar o efeito estufa. / [en] Ecosystem exploration by humans has led to environmental changes on Earth, such as the release of polluting gases, rising global temperatures, deforestation, soil degradation, and so on. New techniques have been developed that seek to improve the chemical and physical quality of the soil, the recovery of biodiversity and also contribute to reduce the effects of climate change. Biocarbon is produced from pyrolysis of organic waste, which can be applied to the soil to improve the quality, besides being a greenhouse mitigation technique. The objective of this work was to evaluate the effect of biochar, produced of Gliricidia, on the physical and chemical quality of the soil in Seropédica, from July 2017 to July 2018. The biochar was incorporated to the Solonetz under a coqueiral in Seropédica. The experimental design was a randomized complete block design in a factorial scheme, with the factors with and without application of biochar (10 t ha-1), with 12 replicates in each treatment. pH, P, Ca, Mg, Al + 3, H + Al, K, Na, Cu, COT, M.O at depths 0-5, 5-10, 10-20cm were evaluated at three months intervals. The soil physical property analyzed was the water retention at powers 0, 60, 100, 330 and 1500 kPa. The use of bio-carbon as a soil conditioner increased the water retention and total organic carbon contents in the 0-5 cm depth, increasing the organic matter content. The use of biochar as a soil conditioner did not significantly increase pH, water retention and total organic carbon content and CTC. However, it is noted that biochar can be promising to increase soil carbon and consequently mitigate the greenhouse effect.

The current transition from Blast Furnace (BF) to Hydrogen-Direct Reduction (H-DR) is an initiative to reduce the carbon footprint in Iron and Steel production. The shift from traditional coke-based Iron and Steel making to a green H-DR requires new innovative technologies, underscoring the importance of collective efforts in this field. The production of DRI/HBI fines, which account for 1-2% wt. of DR production, poses a significant challenge for the iron and steel industries. These fines, rich in iron, are generated inside the plant during the handling, production, and transportation process. Their recycling in the DR process is difficult without proper agglomeration. Here, briquetting emerges as a promising solution to this challenge. This research work is dedicated to exploring the use of innovative binders in briquetting the DRI/HBI fines. It aims to understand the H2 -based reduction behaviour of the briquettes and the role of embedded biocarbon in enhancing resource efficiency. The study also investigates the impact of binders on the mechanical strength, moisture content, and compaction pressure of the briquettes. The optimized briquettes are then subjected to H2-based reduction using a thermogravimetric technique (TGA) followed by characterization by XRF, XRD, and LECO analysis, and mechanically evaluated to assess their potential in the next-generation H2-based Iron and Steel Making. Keywords: DRI/HBI Fines, Organic binders, Briquetting, H2 Reduction, Biocarbon, Recycling, Resource Efficiency

[pt] Resíduos de biomassas são de grande interesse por serem matérias primas para a geração de energia renovável. Neste trabalho foram estudados os processos de conversão térmica de pirólise lenta e de carbonização hidrotermal, empregando os resíduos de bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de malte e casca de coco. A cinética e a termodinâmica das reações foram determinadas experimentalmente pelo cálculo da energia de ativação, fator de frequência, energia livre de Gibbs, entalpia e entropia do complexo ativado. A pirólise foi avaliada empregando a termogravimetria em atmosfera inerte, para uma faixa de temperatura do ambiente até 1.000 graus Celsius e aplicando diferentes taxas de aquecimento. A carbonização hidrotermal procedeu em um reator tipo autoclave Parr modelo 452HC2, em diferentes temperaturas e tempos de operação. Modelos cinéticos da pirólise para métodos Model-free, denominados Kissinger, Flynn- WallOzawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), e Model-fitting, intitulado Coats-Redfern, foram investigados. Para os modelos KAS, FWO e Coats-Redfern foram analisados 19 tipos de mecanismos reacionais e respectivos coeficientes de determinação (R2) foram determinados. O bagaço de cana-de-açúcar se ajustou ao método de Kissinger (R2 de 0,9973) e ao Coats-Redfern, entretanto os métodos FWO e KAS não se adequam a este material. Os testes com bagaço de malte e casca de coco se ajustaram a todos os métodos aplicados, apresentando valores de R2 elevados (0,9 a 0,9999). O modelo para a cinética da carbonização hidrotermal foi aplicado, onde as três biomassas apresentaram a ordem variando de 3 a 3,49, valor compatível com a literatura. Adicionalmente foram feitas caracterizações físico-químicas nos resíduos de biomassa e nos biocarvões produzidos na carbonização hidrotermal, incluindo análise elementar e imediata, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho, densidade aparente, pH, condutividade e poder calorífico. / [en] Biomass residues are of great interest because they are raw materials for the generation of renewable energy. In this work, the processes of thermal conversion of slow pyrolysis and hydrothermal carbonization were studied using the residues of sugarcane bagasse, malt bagasse and green coconut shell. The kinetics and thermodynamics of the reactions were determined experimentally by calculating the activation energy, frequency factor, Gibbs free energy, enthalpy and entropy of the activated complex. Pyrolysis was evaluated using thermogravimetry in an inert atmosphere, from a room temperature up to 1,000 Celsius and applying different heating rates. Hydrothermal carbonization was carried out in a Parr autoclave type 452HC2 reactor, at different temperatures and times of operation. Kinetic models of pyrolysis for Model-free methods, called Kissinger, Flynn-WallOzawa (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), and Model-fitting, entitled Coats-Redfern, were investigated. For the KAS, FWO and Coats-Redfern models, 19 types of reaction mechanisms were analyzed and their determination coefficients (R2) were evaluated. Sugarcane bagasse was adjusted to the Kissinger method (R2 equal to 0.9973) and Coats-Redfern, however the FWO and KAS methods are not suitable for this material. The tests with malt bagasse and coconut fiber were adjusted to all applied methods, showing high R2 values (0.9 to 0.9999). The model for the kinetics of hydrothermal carbonization was applied, where the three biomasses presented the order varying from 3 to 3.49, a value compatible with the literature. In addition, physical-chemical characterizations were carried out for the biomass residues and biochar produced by hydrothermal carbonization, including elementary and immediate analysis, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, apparent density, pH, conductivity and calorific value.