[pt] A necessidade mundial de energia tem aumentado exponencialmente, no entanto, as reservas de combustíveis fósseis, além de produzirem sérios impactos ambientais, estão se esgotando ao longo dos anos. Por estas razões, muitos estudos vêm sendo feitos na busca de novas fontes renováveis de energia, como o reaproveitamento de resíduos de biomassa. Desta forma, o objetivo deste trabalho é estudar o processo de liquefação hidrotérmica (HTL) do bagaço de malte, gerado ao final do processo cervejeiro, para a produção de bio-óleo e biocarvão como potenciais combustíveis renováveis. A caracterização inicial da biomassa apresentou significativa quantidade de celulose e hemicelulose, alto teor de umidade e pequeno tamanho de partícula, sendo ideal para o processo. A HTL foi conduzida em um reator sob alta pressão em diferentes faixas de temperatura e tempos de residência. Uma modelagem cinética e termodinâmica foi realizada para a etapa inicial da liquefação, apresentando 62,08 kJ.mol−1 de energia de ativação e caráter endotérmico. Bio-óleo apresentou melhor rendimento, 18,2 por cento, a 300 C e 30 min, já o biocarvão atingiu 21,0 por cento de rendimento a 250 C e 5 min. A pequena diferença de valores, ao longo do tempo,
comprovou que a maior produtividade ocorre sempre em 5 min, sendo este o tempo ótimo de reação. A análise do poder calorífico superior (PCS) demonstrou que altas temperaturas elevam a energia produzida. Em 5 min e a 300 C, melhores condições de operação, a HTL gerou um bio-óleo com PCS de 33,6 MJ.kg−1, sendo 27,8 por cento inferior a gasolina e um biocarvão com 26,7 MJ.kg−1, sendo 11,4 por cento superior ao carvão tradicional. Através das caracterizações finais, foi possível observar alta degradação da estrutura
lignocelulósica da biomassa e identificar os compostos presentes no bio-óleo, indicando que os produtos da HTL apresentam alto potencial de utilização como combustíveis renováveis. / [en] The global energy needs have increased exponentially; however, fossil fuel reserves, in addition to producing serious environmental impacts, are running out over the years. For these reasons, many studies have been done in the search for new renewable energy sources, such as the reuse of biomass wastes. In this way, the purposes of this study are associated with the hydrothermal liquefaction process (HTL) of the malt bagasse, generated at the end of the brewing process, for the production of bio-oil and biochar as potential renewable fuels. The initial biomass characterization presented a significant amount of cellulose and hemicellulose, high moisture content and small particle size, ideal for the process. The HTL was conducted in a high pressure reactor in different temperature ranges and residence times. A kinetic and thermodynamic modeling was performed for the initial stage of liquefaction, presenting 62.08 kJ.mol−1 of activation energy and endothermic behavior. Bio-oil presented a better yield, 18.2 percent, at 300 C and 30 min, while the biochar reached 21.0 percent yield at 250 C and 5 min. The small distintion between values, over time, proved that the highest productivity always occurs at 5 min, which is the optimal reaction time. The higher heating value analysis (HHV) showed that high temperatures increase the energy produced. At 5 min and 300 C, better operating conditions, HTL generated a bio-oil with HHV of 33.6 MJ.kg−1, with 27.8 percent less than gasoline and a biochar with 26.7 MJ.kg−1, being 11.4 percent higher than traditional coal. Through the final characterization, it was possible to observe high degradation of the lignocellulosic structure of the biomass and to identify the compounds present in the bio-oil, indicating
that the HTL products present high potential for use as renewable fuels.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:45327 |
| Date | 11 September 2019 |
| Creators | VITOR CATALDO ANDRADE DE MEDEIROS |
| Contributors | FRANCISCO JOSE MOURA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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