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Tipo: Dissertação
Título: Pirólise das cascas de grãos de girassol: um estudo sobre a cinética de reação e sobre os produtos gerados
Autor: TIBOLA, Fernando Lucas 
Primeiro orientador: CARDOSO, Cássia Regina
Primeiro co-orientador: CERQUEIRA, Daniel Alves
Resumo: A busca por fontes renováveis de energia apresenta a biomassa como uma alternativa para os combustíveis fósseis a partir da utilização de processos termoconversionais. A casca de semente de girassol é um resíduo oriundo da produção do óleo de girassol e é amplamente gerada no Brasil. O presente trabalho objetivou estudar a reação de pirólise para essa biomassa em atmosfera de hélio e de hidrogênio; buscou ainda estudar os parâmetros cinéticos da decomposição da casca de semente de girassol, utilizando modelos isoconversionais, de energia de ativação distribuída e de reações paralelas e independentes. A análise imediata foi realizada para caracterização química da biomassa e a partir dos resultados estimou-se o poder calorífico superior do material. Análises de micro pirólise convencional e da hidropirólise, a 600°C, foram realizadas em um micro pirolisador CDS 5200 acoplado a um cromatógrafo gasoso e um espectrômetro de massas (GC/MS QP 2010 plus, Shimadzu), visando verificar os principais produtos pirolíticos. As análises termogravimétricas foram realizadas de forma dinâmica em analisador termogravimétrico (TGA/DTA DTG-60H, Shimadzu), utilizando cinco taxas de aquecimento; 5, 10, 15, 20 e 25°C/min. O poder calorífico superior estimado foi de 18,54 MJ/kg. Os principais produtos identificados na pirólise convencional da casca de semente de girassol foram: ácido acético e ácido oleico; já para a hidropirólise foram: ácido acético, furfural, nonanal e oleato de metila. Os produtos obtidos podem ser utilizados na indústria alimentícia, farmacêutica, cosmética e química, evidenciando o alto valor agregado dos mesmos. Os valores de energia de ativação estimados pelos modelos isoconversionais variaram entre 104,7 a 179,8 kJ/mol. O modelo de Miura-Maki forneceu resultados entre 90,1 kJ/mol e 169,6 kJ/mol, já o modelo de energia de ativação distribuída com a curva Gaussiana forneceu resultado de 153,4 a 157,7 kJ/mol. O modelo de reações paralelas e independentes foi implementado para três pseudocomponentes e os valores de energia de ativação variaram entre 76,3 kJ/mol e 183,6 kJ/mol. Os resultados obtidos indicaram que a casca da semente de girassol apresenta parâmetros de decomposição semelhantes aos de outras biomassas. Os modelos isoconversionais forneceram uma estimativa inicial dos valores de energia de ativação, entretanto a aplicação dos mesmos não se mostrou adequada para altas conversões. Já para os modelos de energia de ativação distribuída, valores mais altos de conversão de massa foram considerados para os cálculos. Os modelos isoconversionais e os de energia de ativação distribuída facilitam a comparação dos valores de energia de ativação com outras biomassas, porém podem não representar bem a heterogeneidade da biomassa estudada. O modelo de reações paralelas e independentes é mais robusto e mais complexo de ser implementado que os outros modelos, representa melhor a heterogeneidade da biomassa, mas dificulta a comparação de valores de energia de ativação com os de outras biomassas. Os resultados obtidos no trabalho podem contribuir para o manejo e tratamento do resíduo de girassol, indicando opções para geração de combustíveis e de produtos de valor agregado.
Resumo: The search for renewable sources of energy presents biomass as an alternative for fossil fuels by the use of thermoconversion processes. Sunflower seed husk is a residue derived from the production of sunflower oil and is widely generated in Brazil. The present work aimed to study the pyrolysis reaction for this biomass in nitrogen and hydrogen atmospheres; it also aimed to study the kinetic parameters of sunflower seed husk decomposition using models based on isoconversional, distributed activation energy and parallel and independent reactions. The proximate analysis was performed and the chemical composition of the biomass was determined; considering these results, the value of gross calorific value was estimated. Analysis of conventional micro pyrolysis and hydropyrolysis, at 600 °C, were performed in a CDS 5200 micro pyrolyzer coupled to a gas chromatograph and a mass spectrometer (GC/MS QP 2010 Plus Shimadzu), in order to verify the main pyrolytic products. The thermogravimetric analyses were performed dynamically, using five heating rates; 5, 10, 15, 20 and 25 °C/min. The estimated gross calorific value was 18.54 MJ/kg. The main products identified in the conventional pyrolysis of the sunflower seed husk were: acetic acid and oleic acid; for the hydropyrolysis were: acetic acid, furfural, nonanal and methyl oleate. The products obtained can be used in the food, pharmaceutical, cosmetic and chemical industries, suggesting their high added value. The activation energy values estimated by the isoconversional models ranged from 104.7 to 179.8 kJ/mol. The results of the Miura-Maki model varied between 90.1 kJ/mol and 169.6 kJ/ mol; whereas the distributed activation energy model, with the Gaussian curve, presented result from 153.4 to 157.7 kJ/mol. On the parallel and independent reaction model, it was considered the presence of for three pseudocomponents and the activation energy values ranged from 76.3 kJ/mol to 183.6 kJ/mol. The results indicated that the sunflower seed husk presents similar decomposition parameters as other biomasses. The isoconversional models provided an initial estimate of the activation energy values, however their application were not adequate for high conversion values. For the distributed activation energy models, higher mass conversion values were considered for the calculations. The isoconversional models and distributed activation energy facilitates the comparison of the activation energy values with other biomass, but may not result in a good representation for the biomasss heterogeneity. The model of parallel and independent reactions is more robust and more complex for calculation than the other models, but considers the heterogeneity of the biomass. From this model, it is difficult to compare activation energy values with those of other biomasses. The results obtained in this work can contribute to the management and treatment of the sunflower residue, indicating options for fuel generation and for the production of value-added products.
Palavras-chave: Casca da semente de girassol.
Energia de ativação.
Pirólise analítica.
Hidropirólise.
Sunflower seed husk.
Activation energy.
Analytical pyrolysis.
Hydropyrolysis.
Área do CNPQ: Físico-Química
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da instituição: UFTM
Departamento: Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE
Programa: Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
Citação: TIBOLA, Fernando Lucas. Pirólise das cascas de grãos de girassol: um estudo sobre a cinética de reação e sobre os produtos gerados. 2019. 75f. Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Data do documento: 8-Mar-2019
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais

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