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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação da pirólise catalítica do resíduo da indústria cervejeira
Autor: SILVA, Lucas Donizete 
Primeiro orientador: SANTOS, Kássia Graciele dos
Primeiro co-orientador: SILVÉRIO, Beatriz Cristina
Resumo: A grande disponibilidade de resíduos agroindustriais e a busca por fontes alternativas para geração de energia e produção de produtos químicos tornam a pirólise uma estratégia de conversão atrativa. A pirólise consiste na conversão térmica por meio da quebra dos componentes da biomassa: extrativos, hemicelulose, celulose e lignina para produção de carvão, bio-óleo e gases. Esses produtos apresentam-se com densidade energética superior à biomassa in natura. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi estudar a pirólise catalítica e não catalítica do bagaço de malte, analisando o efeito da temperatura de pirólise e concentração de aditivo cloreto de magnésio sobre os rendimentos dos produtos e suas principais características. Foram avaliadas as propriedades físicas e químicas da biomassa por meio distribuição granulométrica, densidade e empregando as análises: elementar, imediata, espectroscópica no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), composição lignocelulósica e termogravimétrica. A cinética de degradação térmica foi estimada empregando um Algoritmo de Evolução Diferencial. Foram avaliados os modelos reparametrizados de reação global e de reações paralelas independentes, a partir de dados termogravimetria dinâmica (TGA). Para o bagaço de malte puro, empregou-se taxas de aquecimento: 10, 20, 30, 40 e 50 K/min, enquanto que para a biomassa com o catalisador foram feitos testes a 40 K/min, nas concentrações mássicas de 5 e 10 % de aditivo. A pirólise foi realizada em leito fixo e o cenário experimental foi determinado através de um planejamento fatorial a três níveis, com temperaturas de 723, 773 e 823 K e concentração de aditivo cloreto de magnésio de 0, 5 e 10%. Os rendimentos dos produtos líquido e sólido foram determinados por gravimetria. A caraterização do carvão feita por FTIR e a fração orgânica do produto líquido caracterizada por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CGMS). Os resultados das caracterizações da biomassa mostraram propriedades promissoras para utilizar o bagaço de malte no processo de pirólise. Além disso, os resultados indicaram menor energia de ativação média que outras biomassas, fato que viabiliza a aplicação em processos de pirólise. A presença de cloreto de magnésio apresentou um efeito catalítico no processo de decomposição térmica, reduzindo a energia de ativação do processo, aumentando a conversão em menores temperaturas. As variáveis investigadas no processo de pirólise foram ambas significativas na geração dos produtos. O rendimento do bio-óleo foi maximizado pelas maiores temperaturas e pelo aumento da concentração de aditivo. Assim como o rendimento, a presença de aditivo favoreceu a seletividade dos produtos pirolíticos, formando majoritariamente ésteres. Por fim, o aumento de aditivo favoreceu a produção de carvão, associado as menores temperaturas. Quanto aos gases, houve uma redução significativa com o uso do catalisador.
Resumo: The large availability of agro-industrial waste and the search for alternative sources of energy generation and chemical compounds become the pyrolysis an attractive strategy. Pyrolysis consists of the thermal conversion of biomass, by breaking of the components: extractives, hemicellulose, cellulose and lignin for coal, bio-oil and gas production. These products have a higher energy density than in nature biomass. Thus, the objective of this work was to study the catalytic and noncatalytic pyrolysis of malt bagasse by analyzing the effect of pyrolysis temperature and magnesium chloride concentration on product yields and main characteristics. They were evaluated as physical and chemical properties of biomass through particle size distribution, density and employing the analyzes: elemental, immediate, Fourier transform infrared spectroscopic (FTIR), lignocellulosic and thermogravimetric composition. Degradation kinetics have been estimated using a Differential Avoidance Algorithm. Reparametrized global reaction model and reparametrized independent parallel reaction model were employed based on dynamic thermogravimetry (TGA) data. TGA was performaed for pure malt bagasse with heating rate of 10, 20, 30, 40 and 50 K / min, while for a catalyst biomass, tests were performed at 40 K / min, at 5 and 10% additive mass concentrations. Pyrolysis was performed in a fixed bed and the experimental scenario was determined through a three-level factorial design, with temperatures of 723, 773 and 823 K and concentration of magnesium chloride of 0, 5 and 10%. Yields of products were determined by gravimetry. Coal characterization made by FTIR and organic fraction of the liquid product characterized by gas chromatography coupled to the mass spectrometer (CGMS). The results of biomass characterization showed in promising to use malt bagasse in the pyrolysis process. In addition, the results indicated lower activation energy than other biomasses, a fact that makes possible an application in pyrolysis processes. The presence of magnesium chloride had a catalytic effect on the thermal decomposition process. The variables were significant in the product generation process. Bio-oil yield was maximized by higher temperatures and increased additive concentration. As well as yield, the presence of additive favored the selectivity of pyrolytic products, forming mostly esters. Finally, the increase in additive favored coal production, associated with lower temperatures. As for gases, there was a significant reduction with the use of the catalyst.
Palavras-chave: Pirólise.
Cinética.
Bagaço de malte.
Pyrolysis.
Kinetics.
Malt bagasse.
Área do CNPQ: 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: SILVA, Lucas Donizete. Avaliação da pirólise catalítica do resíduo da indústria cervejeira. 2019. 98f. 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: 19-Jul-2019
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