Resíduos de fibra de média densidade (MDF) são gerados diariamente por diversos setores,
dentre eles destaca-se o setor moveleiro. O aproveitamento do resíduo de MDF por meio da
conversão térmica pode ser uma alternativa para sua disposição final. A pirólise é uma das
mais promissoras tecnologias de conversão térmica, gerando produtos de valor agregado,
destacando-se de outras fontes de energias renováveis. Os produtos oriundos do processo de
pirólise são: o char, bio-óleo e gases combustíveis, que possuem bom poder calorífico, tendo
várias aplicações, tanto na indústria química, quanto na geração de energia. O conhecimento
de cinética foi fundamental para a implementação do processo de pirólise em um reator de
escala piloto de operação semi-contínua. A cinética da degradação térmica do MDF foi
avaliada em condições não-isotérmicas através de análises termogravimétricas (TGA/DTG)
em atmosfera inerte (N2) e com ar artificial (mistura de N2 e O2). Essas análises foram
realizadas com amostras de diâmetro de partícula inferior a 0,21 mm e massa inicial de 10
mg. Para as análises termogravimétricas com N2 foram utilizadas as seguintes taxas de
aquecimento: 5, 10, 15, 25, 50, 75 e 100 °Cmin-1, enquanto os ensaios com ar artificial foram
conduzidos a uma taxa de aquecimento de 25 °Cmin-1. Os experimentos em atmosfera inerte
mostraram que a região onde ocorre a principal perda de massa do MDF acontece entre 200
°C e 500 °C, a energia de ativação variou de 137 a 152 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de
21010 a 51011 min-1. Os experimentos com ar artificial indicaram que a degradação do MDF
ocorreu em três regiões distintas: a primeira variando da temperatura ambiente até 200 ºC, a
segunda de 200 à 330 ºC e a terceira entre 350 e 500 ºC. Entretanto, foi na segunda região que
ocorreu a principal perda de massa, sendo a energia de ativação variável entre 149 a 179
kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 2,71015 a 3,81016 min-1. Na terceira região a energia de
ativação variou de 144,9 a 155,9 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 1,3109 a 2,61011 min-1.
Os parâmetros cinéticos foram determinados através dos métodos não-isoconversionais:
Coats-Redfern; MacCallum-Tanner; e Van Krevelen. O MDF foi caracterizado quanto à
concentração de metais, minerais, celulose, hemicelulose, lignina, teor de fenóis, Microscopia
Eletrônica por Varredura (MEV), análise elementar, análise imediata e poder calorífico. A
pirólise do MDF foi avaliada em um reator de escala piloto de operação semi-contínua com
rosca transportadora visando caracterizar e quantificar os produtos gerados no processo de
pirólise em diferentes taxas de aquecimento. O rendimento do char variou entre 18,6 e 34,3
(% massa), o rendimento do bio-óleo variou entre 22,9 e 30,2 (% massa) e o rendimento do
gás combustível 37,3 e 58,6 (% massa). A caracterização dos produtos gerados no processo de
pirólise foi realizada através de MEV, FTIR, análise elementar, análise imediata, poder
calorífico e cromatografia gasosa. Uma estimativa do rendimento energético global do
sistema de pirólise empregado operando a 600 ºC indicou um valor de 21,8%. Também foram
estimados o rendimento energético de cada produto da reação comparativamente ao conteúdo
energético do resíduo de MDF pirolisado: 44,8% no gás combustível produzido; 33,5% no
char; e 24,2% no bio-óleo produzido. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T13:17:33Z
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Dissertacao Suelem Daiane Ferreira.pdf: 4328616 bytes, checksum: 48adadb396fe7c6f43c72847c10c8642 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T13:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1
Dissertacao Suelem Daiane Ferreira.pdf: 4328616 bytes, checksum: 48adadb396fe7c6f43c72847c10c8642 (MD5) / Universidade de Caxias do Sul / Waste Medium density fiberboard (MDF) are generated daily by various sectors, among them
stands the furniture sector. Utilization of the MDF waste through thermal conversion can be
an alternative to its final disposition. Pyrolysis is one of the most promising technologies for
thermal conversion, generating value added products, differentiates it from other renewable
energy sources. The products from the pyrolysis process are: char, bio-oil and combustible
gases, which have good heating value, with many applications in both chemical industry and
in power generation. Knowledge of kinetics was very important in the implementation of the
pyrolysis process on a pilot scale reactor by batch. The kinetics of thermal degradation of
MDF was evaluated in non- isothermal conditions by means of thermogravimetric analysis
(TGA/DTG) in an inert atmosphere (N2), and artificial air (a mixture of N2 and O2). These
analyzes were performed with samples of particle diameter less than 0.21 mm and initial mass
of 10 mg. For N2 thermogravimetric analysis were used the following heating rate: 5, 10 , 15,
25, 50 , 75 and 100 °Cmin-1, while the artificial tests were conducted with air at a heating rate
of 25 °Cmin-1. The experiments on inert atmosphere showed that themain MDF weight loss
region occurred between 200 °C and 500 °C, the activation energy ranging from 137 to 152
kJmol-1 , and the pre-exponential factor from 21010 to 51011 min-1. The experiments on
artificial air indicated that MDF degradation occurred in three distinct regions: the first
ranging from room temperature to 200 °C , the second 200 to 330 °C and finally the third
between 350 and 500 °C. However, was in the second region that there was the main mass
loss, and the activation energy ranging from 149 to 179 kJ mol-1 and pre-exponential factor of
2.71015 to 3.81016 min- 1. In the third region the activation energy ranged from 144.9 to 155.9
kJmol-1 and pre-exponential factor from 1.3109 to 2.61011 min- 1. The kinetic parameters
were determined by non- isoconversionals methods: Coats - Redfern, MacCallum - Tanner,
and Van Krevelen. The MDF was characterized by the concentration of metals, minerals,
cellulose, hemicellulose, lignin, phenol content, by Scanning Electron Microscopy (SEM),
elemental analysis, proximate analysis and heating value . The pyrolysis of MDF was
evaluated in a pilot scale reactor by batch with screw conveyor at different heating rates in
order to characterize and quantify the products from the pyrolysis process. The char yield
ranged between 18.6 and 34.3 (% mass), the of bio-oil yield ranged between 22.9 and 30.2 (%
mass ) and of fuel gas yield from 37.3 to 58.6 (% mass). The characterization of the products
generated in the pyrolysis process was performed by SEM, FTIR, elemental analysis,
proximate analysis, heating value and gas chromatography. An estimate of the overall energy
yield of the pyrolysis system used operating at 600 °C indicated a value of 21.8. The energy
yield of each one of the reaction products compared to the heating value of the MDF wastes
pyrolysed were also estimated: 44.8% in the fuel gas produced; 33.5% in the char produced.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:vkali40.ucs.br:11338/800 |
| Date | 18 December 2013 |
| Creators | Ferreira, Suelem Daiane |
| Contributors | Wander, Paulo Roberto, Godinho, Marcelo, Cruz, Robinson Carlos Dudley, Altafini, Carlos Roberto |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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