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dc.creatorNogueira, Geraldo Daniel Ribeiro-
dc.date.accessioned2020-03-09T13:28:30Z-
dc.date.available2020-03-09T13:28:30Z-
dc.date.issued2020-02-27-
dc.identifier.citationNOGUEIRA, Geraldo Daniel Ribeiro. Carbonização hidrotérmica de resíduos de acerola (Malpighia emarginata D.C.): estudo de otimização, caracterização do hidrocarvão e aplicação. 2020. 135 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.249.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28921-
dc.description.abstractFruit growing is a consolidated activity in Brazil, being this the third largest fruit producer in the world due to favorable climatic conditions. Acerola (Malpighia emarginata D.C.), for example, is a crop originating in Central America, but Brazil is its largest producer. This fruit is mainly consumed in the form of processed products due to its fragility. During processing there is a large generation of waste. Hydrothermal carbonization (HTC) appears as a promising technology aiming the reuse of these residues. HTC is a thermochemical process that converts biomass by applying high temperature in a suspension with subcritical water. This process simulates the natural coalification of biomasses and generates gaseous, liquid and solid products similar to fossil fuels. The solid products, also known as hydrochars, are carbonaceous materials and rich in oxygenated functional groups (OFG). The most varied applications for hydrochars are reported, such as: soil correction, solid fuel, and adsorption of environmental pollutants. The HTC of acerola residues and the hydrochar application were studied in this work, being presented in four stages. In the first one, the characterization of the acerola residue was carried out aiming thermochemical processes. In the second stage, the HTC of the acerola residue was studied using a fractional factorial design. The effects of process variables (temperature, reaction time, biomass / water ratio, pH of the feed water and stirring speed) on the solids yield (SY) and OFG of the hydrocarbon were evaluated. The liquid and solid products at the axial points were characterized in terms of composition and physical-chemical characteristics. Process optimization was also performed with the maximization of SY and OFG. The HCop was characterized in terms of its physical and chemical structure. In the third stage, the adsorption of the methylene blue dye in HCop was studied, being evaluated the influence of the temperature, the pH of the solution, the concentration of adsorbate and the concentration of adsorbent in the removal of methylene blue and in the capacity adsorption of HCop. In addition, studies of kinetics, equilibrium isotherms and thermodynamic analyzes were performed. Finally, the chemical activation of the hydrochar was carried out using potassium hydroxide as an activating agent. The activated hydrocarbon was characterized and its applicability in the adsorption of methylene blue was evaluated. The characterization of the acerola residue allowed us to conclude that this is a suitable material for thermoconversion processes, such as HTC. The results of the HTC study indicated that all the variables studied are significant in both responses (SY and OFG), being possible to obtain hydrochars with high SY and OFG. In the optimized conditions, HCop showed SY of 66.70% and 7.57 mmol/g of OFG. In assessing the applicability of HCop as a methylene blue adsorbent, it was observed that the adsorption, in this case, is spontaneous, endothermic and, probably, controlled by physisorption. The chemical activation was able to improve its surface area from 20.30 to 348.09 m²/g and increase the adsorption capacity by 7.18 times. Therefore, HTC is a promising technology for the sustainable modification of agro-industrial waste, aiming at its application as adsorbents of environmental contaminants.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectAcerolapt_BR
dc.subjectResíduos agroindustriaispt_BR
dc.subjectCarbonizaçãopt_BR
dc.subjectHidrocarvãopt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectGrupos funcionais oxigenadospt_BR
dc.subjectAtivação químicapt_BR
dc.subjectAgroindustrial wastept_BR
dc.subjectCarbonizationpt_BR
dc.subjectHydrocharpt_BR
dc.subjectAdsorptionpt_BR
dc.subjectOxygen-containing groupspt_BR
dc.subjectChemical activationpt_BR
dc.titleCarbonização hidrotérmica de resíduos de acerola (Malpighia emarginata D.C.): estudo de otimização, caracterização do hidrocarvão e aplicaçãopt_BR
dc.title.alternativeHydrothermal carbonization of acerola residues (Malpighia emarginata D.C.): optimization study, hydrochar characterization and applicationpt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Barrozo, Marcos Antonio de Souza-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7024983341494297pt_BR
dc.contributor.advisor1Duarte, Claudio Roberto-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8399881058983357pt_BR
dc.contributor.referee1Arouca, Fábio de Oliveira-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4430548550606709pt_BR
dc.contributor.referee2Pereira, Marina Seixas-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0409018782080551pt_BR
dc.contributor.referee3Silvério, Beatriz Cristina-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3183875510988475pt_BR
dc.contributor.referee4Soletti, João Inácio-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9033957482568348pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9653573581658568pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA fruticultura é uma atividade consolidada no Brasil, sendo esse o terceiro maior produtor mundial de frutas. Tal fato se deve, principalmente, às condições climáticas favoráveis. A acerola (Malpighia emarginata D.C.), por exemplo, é uma cultura originária da América Central, porém o Brasil é o seu maior produtor. Essa fruta é normalmente comercializada na forma de produtos processados devido à sua fragilidade e durante o processamento há uma grande geração de resíduos. A carbonização hidrotérmica (HTC) surge como uma tecnologia promissora visando o reaproveitamento desses resíduos. A HTC é um processo termoquímico que converte a biomassa, aplicando alta temperatura e pressão à mistura da biomassa com água subcrítica. Esse processo simula a coalificação natural de biomassas e gera produtos gasosos, líquidos e sólidos semelhantes aos combustíveis fósseis. Na HTC, os produtos sólidos, também chamados de hidrocarvões, são materiais carbonáceos e ricos em grupos funcionais oxigenados (OFG). As mais variadas aplicabilidades para o hidrocarvão são relatadas, como: correção de solos, combustível sólido e adsorção de poluentes ambientais. Este trabalho estudou a HTC do resíduo de acerola e aplicação do hidrocarvão, sendo divido em quatro etapas. Na primeira, foi realizada a caracterização do resíduo de acerola visando processos de termoconversão. Na segunda etapa, a HTC do resíduo de acerola foi estudada por meio de um planejamento fatorial fracionário do tipo composto central. Foram avaliados os efeitos das variáveis de processo (temperatura, tempo de reação, razão biomassa/água, pH da água de alimentação e velocidade de agitação) sobre o rendimento de sólidos (SY) e OFG do hidrocarvão. Os produtos líquidos e sólidos nos pontos axiais do planejamento ainda foram caracterizados quanto à composição e características físico-químicas. Também foi realizada a otimização do processo com a maximização de SY e OFG. O HCop ainda foi caracterizado quanto à sua estrutura físico-química. Na terceira etapa, foi estudada a adsorção do corante azul de metileno em HCop, sendo avaliada a influência da temperatura, do pH da solução, da concentração de adsorvato e da concentração de adsorvente na remoção de azul de metileno e na capacidade de adsorção do HCop. Além disso, estudos da cinética, isotermas de equilíbrio e análises termodinâmicas foram realizados. Finalmente, na última fase, foi realizada a ativação química do hidrocarvão utilizando o hidróxido de potássio como agente ativante. O hidrocarvão ativado foi caracterizado e sua aplicabilidade na adsorção de azul de metileno foi avaliada. A caracterização do resíduo de acerola permitiu concluir que esse é um material adequado para processos de termoconversão, como a HTC. Os resultados do estudo da HTC indicaram que todas as variáveis estudadas são significativas nas respostas, sendo possível obter hidrocarvões com alto SY e OFG. Nas condições otimizadas, o HCop apresentou SY de 66,70% e 7,57 mmol/g de OFG. Na avaliação da aplicabilidade do HCop como adsorente do azul de metileno, observou-se que a adsorção, neste caso, é espontânea, endotérmica e, provavelmente, controlada pela fisissorção. Já a ativação química foi capaz de aprimorar sua área superficial de 20,30 para 348,09 m²/g e aumentar capacidade de adsorção em mais de sete vezes. Portanto, a HTC é uma tecnologia promissora para a modificação sustentável de resíduos agroindustriais, visando a sua aplicação como adsorventes de contaminantes ambientais.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.sizeorduration135pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.249pt_BR
dc.orcid.putcode70349936-
dc.crossref.doibatchid89da9dcf-8a13-4319-a675-f62872bc0411-
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