Publicação: Bagaço do sorgo: estimativa de parâmetros cinéticos e pirólise
analítica
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A pirólise constitui-se atualmente uma das mais importantes tecnologias para
transformar biomassa em produtos mais úteis à sociedade. Com o objetivo de aprofundar o
conhecimento da cinética da pirólise, o presente trabalho realizou um estudo exploratório da
decomposição do bagaço do sorgo através da análise termogravimétrica (TG). A
caracterização físico-química do bagaço do sorgo foi importante para relacionar a composição
com os principais produtos da pirólise. A cinética de decomposição foi determinada por meio
de ensaios dinâmicos, nos quais foram utilizadas as taxas de aquecimento de 10, 20, 40 e
50°C/min. Três modelos isoconversionais segundo Osawa, K-A-S e Starink foram utilizados
para cálculo da energia de ativação global, adotando duas faixas de tamanho de partículas. As
regressões obtidas por estes métodos permitiram comprovar a mudança de mecanismo de
reação nas altas temperaturas, comprovando a liberação de produtos mais pesados. Os
resultados mostraram que a energia de ativação aumenta com o tamanho da partícula, levando
a concluir que mesmo sendo uma pequena diferença, há uma influência do tamanho da
partícula na transferência de calor. Os resultados de variação de massa demonstraram a
existência de duas etapas de perda de massa, sendo estas atribuídas à decomposição
majoritária da hemicelulose, celulose e lignina. O modelo de reações paralelas independentes
(RPI) também foi utilizado para a estimativa dos parâmetros cinéticos em cada reação
ocorrida. Com a utilização deste modelo foi possível observar que quanto maior a taxa de
aquecimento, menor é a energia de ativação. Os resultados da energia de ativação das duas
faixas de tamanho de partículas não demonstraram diferenças significativas, sendo que a
energia de ativação obtida pelo método de RPI variou de 35,7 kJ/mol a 227,0 kJ/mol e para os
modelos isoconversionais a energia de ativação variou de 127,9 kJ/mol a 159,7 kJ/mol. Outra
análise realizada neste trabalho foi a pirólise analítica, na qual observou-se a presença de dois
compostos predominantes nas condições de pirólise lenta e pirólise rápida (Benzofurano, 2,3-
Dihidro e 2-Metoxi-4-Vinilfenol). O estudo exploratório desta Dissertação permitiu avaliar as
potencialidades do bagaço do sorgo como biomassa nos processos de termoconversão. O
sorgo, especialmente o sacarino, que atualmente está sendo estudado para complementar a
cana-de-açúcar no seu período de entressafra, poderá não somente ser utilizado para a
produção de álcool, mas também, como fonte de biomassa para outros processos de conversão
térmica.
Abstract
Pyrolysis is currently the one of the most important technologies for transforming
biomass into more useful products to society. Aiming to deepen the knowledge of the kinetics
of pyrolysis, this study conducted an exploratory study of the decomposition of sorghum
bagasse by thermogravimetry analysis (TG). The physicochemical characterization of
sorghum bagasse was important to relate the composition of the major products of pyrolysis.
The kinetics of decomposition was determined by dynamic tests, which were used the heating
rates of 10, 20, 40 and 50 ° C / min. Three isoconversionals models according to Osawa, KAS
and Starink were used to calculate the overall activation energy, adopting two size ranges of
particles. The regressions obtained by these methods allowed to prove the change of reaction
mechanism at high temperatures, confirming the release of heavier products. The results
showed that the activation energy increases with particle size, leading to the conclusion that
even with a small difference, there is an influence of particle size on heat transfer. The results
of mass variation demonstrated the existence of two stages of mass loss, which are attributed
to the majority decomposition of hemicellulose, cellulose and lignin. The model of
independent parallel reactions (IPR) was also used to estimate the kinetic parameters for each
of the reactions occurred. By using this model we observed that the higher the heating rate,
the lower the activation energy. The results of the activation energy of the two tracks of
particle size showed no significant differences, and the activation energy obtained by the
method of IPR varied from 35.7 kJ / mol to 227.0 kJ / mol and for the isoconversionals
models activation energy ranged from 127.9 kJ / mol to 159.7 kJ / mol. Another current
analysis was the analytical pyrolysis, in which we observed the presence of two predominant
compounds in pyrolysis conditions slow and fast pyrolysis (Benzofuran, 2,3-Dihydro and 2-
Methoxy-4-Vinylfenol). The exploratory study of this dissertation allowed evaluating the
potential of bagasse and biomass of sorghum in the processes of thermoconversion. Sorghum,
especially the saccharine, which is currently being studied to complement the sugarcane in its
off-season, may not only be used for ethanol production, but also as a source of biomass for
other thermal conversion processes.
Palavras-chave
Biomassa, Bagaço do sorgo, Análise termogravimétrica, Parâmetros cinéticos, Pirólise analítica, Pyrolysis, Biomass, Sorghum bagasse, Thermal analysis, Kinetic
parameters, Analytical pyrolysis, Pirólise
Citação
MIRANDA, Mara Rúbia da Silva. Bagaço do sorgo: estimativa de parâmetros cinéticos e pirólise
analítica. 2011. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.