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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4231-2347
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Desenvolvimento de compósitos a partir das misturas de nanofibras celulósicas de eucalipto, fibras de bagaço de cana e casca de soja visando a purificação do biodiesel
Alternate title (s): Development of composites constituted by eucalyptus cellulosic nanofibers, sugarcane bagasse fibers and soybean hulls for biodiesel purification
Author: Prado, Flávia Naves Ferreira do
First Advisor: Morais, Luís Carlos de
First coorientator: Pasquini, Daniel
First member of the Committee: Reis, Miria Hespanhol Miranda
Second member of the Committee: Sanches, Sérgio Marcos
Summary: A produção de biocombustíveis no Brasil é crescente, especialmente pelo incentivo oferecido pelo governo. Para ser comercializado, o biodiesel deve atender os padrões de qualidade da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) e, por isso, deve passar por processo de purificação. O método de lavagem do biodiesel com água, apesar de eficiente, gera grande quantidade de efluentes. As técnicas de purificação por via seca, por sua vez, também apresentam limitações, como na eficiência e no custo, mas são ambientalmente favoráveis. Propôs-se, portanto, na presente pesquisa, apresentar uma rota alternativa para a purificação do biodiesel, através do desenvolvimento de compósitos filtrantes de baixo custo. Eles são constituídos de nanofibras de celulose de Eucalipto e resíduos agroindustriais, como o bagaço de cana e a casca de soja, ambos em sua forma bruta e quimicamente modificada por regeneração em meio ácido e carboximetilação. Os parâmetros utilizados para avaliar a qualidade dos biodieseis bruto e filtrado foram: índice de acidez, alcalinidade combinada, teor de glicerina livre e índice de refração. A caracterização das membranas, por sua vez, se deu pelas técnicas de permeabilidade, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva por raios-X, espectroscopia de infravermelho no modo ATR (attenuated total reflection), ângulo de contato, ensaio mecânico de tração e deformação e ensaio de área superficial e porosidade. Os filtros produzidos se mostraram mecanicamente muito resistentes, com valores de rompimento com tensão acima de 35 MPa. Mesmo em condições de baixa pressão, a permeabilidade dos compósitos, especialmente daqueles com composição incluindo resíduos regenerados, foi muito alta, com valores acima de 15096,00 L h-1 m-2 bar-1. O diâmetro médio de poros das membranas após adição de resíduos agroindustriais reduziu. Os filtros selecionados como os de maior eficiência na redução dos índices de acidez, alcalinidade e teor de glicerina livre de biodiesel foram aqueles constituídos de nanofibras de celulose e adição dos seguintes resíduos agroindustriais: 20% de bagaço de cana regenerado 28 mesh, 5% de casca de soja regenerada 28 mesh e 5% de casca de soja regenerada 35 mesh. O biodiesel purificado por essas membranas atendeu as normas de qualidade da ANP testadas. O produto desenvolvido por essa pesquisa se mostrou, portanto, promissor no cenário de produção de biocombustíveis.
Abstract: The production of biofuels in Brazil, such as biodiesel is increasing, especially due to government incentives. In order to be commercialized, it must meet National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) quality standards and, therefore, must be submitted to a purification process. The method of washing biodiesel with water, although efficient, generates a large amount of effluents. Dry-purification techniques, on the other hand, also have limitations, such as efficiency and cost, but they are environmentally friendly. It was proposed, in this research, to present an alternative route for the purification of biodiesel, through the development of low-cost filtering composites constituted by eucalyptus cellulose nanofibers and agroindustrial residues, such as sugarcane bagasse and soybean hull, both crude and chemically modified by acid regeneration and carboximethylation. The analysis performed to evaluate crude and filtered biodiesel quality were: acidity index, combined alkalinity, free glycerin content and refractive index. The characterization of the membranes was based on permeability, scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectroscopy, infrared spectroscopy by attenuated total reflection, contact angle, mechanical tests, surface area and porosity tests. The produced filters were mechanically very resistant, with rupture values with tension above 35 MPa. Mesmo em condições de baixa pressão, a permeabilidade dos compósitos, especialmente daqueles com composição incluindo resíduos regenerados, foi muito alta, com valores acima de 15096,00 L h-1 m-2 bar-1. Even under low pressure conditions, permeability values of the composites, specially for those with composition including regenerated residues, were very high, with values above 15096.00 L h-1 m-2 bar-1. The mean pore diameter of the membranes after addition of agroindustrial residues was reduced. The filters selected as the most efficient to reduce acidity, alkalinity and free glycerin content were those constituted with cellulose nanofibers and the following agroindustrial residues: 20% of 28 mesh regenerated sugarcane, 5% of 28 mesh regenerated soybean hull and 5% of 35 mesh regenerated soybean hull. The biodiesel purified by those membranes met the tested quality standards of ANP. In conclusion, the product developed by this research was shown as a promise in the biofuel production scenario.
Keywords: Biodiesel
Filtração
Filtration
Compósitos
Composites
CNF
Bagaço de cana
Sugarcane bagasse
Casca de soja
Soy hull
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: PRADO, Flávia Naves Ferreira do. Desenvolvimento de compósitos a partir das misturas de nanofibras celulósicas de eucalipto, fibras de bagaço de cana e casca de soja visando a purificação do biodiesel. 2019. 103 f. Dissertação (Mestrado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2370.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2370
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26969
Date of defense: 19-Aug-2019
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