Biblioteca Digital de Teses e Dissertações PÓS-GRADUAÇÃO SCTRICTO SENSU Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
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dc.creatorARAUJO, Arthur Tadeu Freitas de Almeida-
dc.creator.ID06527896689pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1247679775602731pt_BR
dc.contributor.advisor1CERQUEIRA, Daniel Alves-
dc.contributor.advisor1ID83371427153pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2869326690588369pt_BR
dc.contributor.advisor-co1CARDOSO, Cassia Regina-
dc.contributor.advisor-co1ID063686005619pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8474083443865501pt_BR
dc.date.accessioned2024-07-26T13:59:04Z-
dc.date.available2024-03-12-
dc.date.available2024-07-26T13:59:04Z-
dc.date.issued2024-03-12-
dc.identifier.urihttp://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1745-
dc.description.resumoO crescimento populacional juntamente com a modernização da sociedade traz consigo muitos desafios. Entre eles está o de encontrar alternativas para substituir a principal fonte de energia e produtos químicos, pois sendo de base fóssil o petróleo não é sustentável. Resíduos de biomassa vegetal se apresentam como uma fonte promissora de recursos para atender parte dessa demanda. Existem várias metodologias para se converter biomassa em energia e/ou produtos químicos valiosos. O processo de conversão termoquímico chamado de pirólise é capaz de gerar esses produtos nas fases sólida, líquida e gasosa, podendo apresentar um alto nível de seletividade, a depender das condições do processo. Esse trabalho teve como objetivo realizar a pirólise de cascas de grãos de girassol (CGG) a fim de analisar o material de partida e os produtos de reação. Além disso um estudo cinético para a obtenção dos parâmetros tríplices (energia de ativação, modelo de reação e fator de frequência) pode fornecer um melhor entendimento do processo de pirólise. A cinética pirolítica das CGG utilizou dados prévios de energia de ativação e partindo do chamado efeito de compensação cinética calculou como valor médio de fator de frequência 3,517x109 1/s; o modelo de reação bidimensional (D2), baseado em fenômenos difusionais, cuja representação matemática é [−𝒍𝒏(𝟏−𝜶)]−𝟏, foi o que melhor representou a pirólise das CGG; e os parâmetros cinéticos calculados foram eficientes para prever o comportamento cinético experimental, uma vez que seus desvios apresentaram baixos valores, com flutuações máximas de 6 %. Foram realizados testes de pirólise rápida analítica das CGG em quatro condições diferentes: CGG puras em atmosfera de hélio (CGHe); CGG puras em atmosfera de hidrogênio (CGHi); CGG com zeólita ex-situ em atmosfera de hélio (CG-ZeHe); e CGG com zeólita ex-situ em atmosfera de hidrogênio (CG-ZeHi). A zeólita HZSM-5 foi utilizada como catalisador. Para cada condição experimental mencionada foram realizados testes nas temperaturas de 450, 550 e 650 °C e os vapores pirolíticos foram analisados em um sistema Py-GC/MS. Os resultados demonstraram que a condição de maior efeito, quanto às funções orgânicas presentes nos voláteis e também à distribuição de seletividade, especialmente para formação de hidrocarbonetos, foi a utilização do catalisador zeolítico. Esse material conseguiu auxiliar a promoção de reações de desoxigenação dos voláteis pirolíticos, possibilitando a geração de vapores melhorados; em CG-ZeHi a produção de hidrocarbonetos com rendimento máximo de 42 % de área de pico foi alcançada em 550 °C. A temperatura e atmosfera gasosa de reação desempenharam papéis secundários; a temperatura mais elevada (650 °C) resultou em maiores quantidades de voláteis; já a atmosfera de hidrogênio apresentou resultados semelhantes à atmosfera de hélio. Diante dos resultados é possível afirmar que as representações matemáticas encontradas para as reações pirolíticas estudadas são eficientes e que esse resíduo de biomassa lignocelulósica (CGG) pode ser utilizado como fonte de energia e produtos químicos altamente demandados pela sociedade, aparecendo como uma alternativa mais limpa e sustentável à utilização de recursos fósseis. O presente estudo é pioneiro ao calcular a tríplice cinética para as CGG via efeito de compensação cinética, e a investigar a hidropirólise e a hidropirólise catalítica para os resíduos em questão.pt_BR
dc.description.abstractThe growing population, along with societal modernization, presents numerous challenges. Among these challenges is the need to find alternatives to replace the primary source of energy and chemicals, petroleum, since it is fossil-based and unsustainable. Biomass plant residues emerge as a promising source of resources to meet some of this demand. There are several methodologies for converting biomass into energy and/or valuable chemicals. The thermochemical conversion process known as pyrolysis can generate these products in solid, liquid, and gaseous phases, and it exhibits a high level of selectivity depending on process conditions. This study aimed to perform the pyrolysis of sunflower seeds husks (SSH) in order to analyze the starting material and the reaction products. Additionally, a kinetic study to obtain triple parameters (activation energy, reaction model, and frequency factor) to better understand the pyrolysis process. The pyrolytic kinetics of SSH used previous activation energy data and, based on the so-called kinetic compensation effect, calculated a mean frequency factor value of 3.517x109 1/s; the two-dimensional reaction model (D2), based on diffusion phenomena, for which the mathematical representation is [-ln(1-α)]-1, was the one that best represented the pyrolysis of SSH; and the calculated kinetic parameters were efficient in predicting the experimental kinetic behavior, as their deviations showed low values, with a maximum magnitude of 6%. Analytical fast pyrolysis tests of SSH were conducted under four different conditions: pure SSH in a helium atmosphere (SHHe); pure CGG in a hydrogen atmosphere (SHHi); CGG with ex-situ zeolite in a helium atmosphere (SH-ZeHe); and SSH with ex-situ zeolite in a hydrogen atmosphere (SH-ZeHi). HZSM-5 zeolite was used as the catalyst. For each mentioned experimental condition, tests were conducted at temperatures of 450, 550, and 650 °C, and the pyrolytic vapors were analyzed in a Py-GC/MS system. The results demonstrated that the condition with the greatest effect, regarding the organic functions present in the volatiles and also the selectivity distribution, especially for hydrocarbon formation, was the use of the zeolitic catalyst. The catalyst promoted deoxygenation reactions of the pyrolytic volatiles, enabling the generation of improved vapors; in SH-ZeHi, the production of hydrocarbons with a maximum yield of 42 % peak area was achieved at 550 °C. The reaction temperature and gas atmosphere played secondary roles; the higher temperature (650 °C) resulted in greater quantities of volatiles; while the hydrogen atmosphere yielded results similar to the helium atmosphere. Based on the results, it is possible to affirm that the mathematical representations found for the studied pyrolytic reactions are efficient and that this lignocellulosic biomass residue (SSH) can be used as a source of energy and chemicals highly demanded by society, emerging as a cleaner and more sustainable alternative to the use of fossil resources. This study is pioneering in calculating the kinetic triple for SSH via the kinetic compensation effect, and in investigating hydropyrolysis and catalytic hydropyrolysis for the residues in question.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIGpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Triângulo Mineiropt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFTMpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Geraispt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectPirólise.pt_BR
dc.subjectBiomassa.pt_BR
dc.subjectHidropirólise.pt_BR
dc.subjectHZSM-5.pt_BR
dc.subjectCasca de girassol.pt_BR
dc.subjectTríplice cinética.pt_BR
dc.subjectEfeito de compensação.pt_BR
dc.subjectPyrolysis.pt_BR
dc.subjectBiomass.pt_BR
dc.subjectHydropyrolysis.pt_BR
dc.subjectHZSM-5.pt_BR
dc.subjectSunflower husk.pt_BR
dc.subjectKinetic triple.pt_BR
dc.subjectCompensation effect.pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICApt_BR
dc.titlePirólise de cascas de grãos de girassol: determinação de parâmetros cinéticos, e influência da atmosfera (H2 ou He) e da catálise ex-situ (HZSM-5) na geração de vaporespt_BR
dc.typeTesept_BR
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