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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37898
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.creator | Santos, Grazielle Emanuella de Souza dos | - |
dc.date.accessioned | 2023-05-23T20:53:59Z | - |
dc.date.available | 2023-05-23T20:53:59Z | - |
dc.date.issued | 2023-02-15 | - |
dc.identifier.citation | SANTOS, Grazielle Emanuella de Souza dos. Estudo da pirólise catalítica do bagaço de malte via micropirólise e leito de jorro: caracterização dos produtos e otimização do rendimento e da qualidade do bio-óleo. 2023. 175 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.99 | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37898 | - |
dc.description.abstract | The use of biomass has proven to be a viable alternative to the use of fossil fuels. Among the thermochemical conversion processes to obtain a product with higher added value, pyrolysis stands out due to the versatility of the obtained products. For this, the spouted bed reactor in the fast pyrolysis process, to optimize the production of bio-oil. However, the produced bio-oil usually presents in its composition several undesirable products and properties including high acid content, low calorific value and instability. Therefore, it is necessary to use catalysts to obtain a better-quality product to maximize hydrocarbon concentrations and minimize oxygenated compounds. So, this work aimed to evaluate the potential of brewer’s spent grain to generate fuels and chemicals of interest, through analytical pyrolysis (micropyrolysis) and fast pyrolysis in a spouted bed. The improvement of the bio-oil composition was investigated via catalytic micropyrolysis with catalysts based on calcium oxide and niobium oxide. The results obtained verified that the oxide-based catalysts had a greater influence on the partial deoxygenation of the vapors and on the increase in the yield of hydrocarbons, reaching levels of 38%. Also, the use of residues based on calcium oxide as catalysts has shown promise in the process of deoxygenation and increase of hydrocarbons. For the spouted bed pyrolysis tests, the response surface methodology was used. In the non-catalytic tests, the influence of temperature and feed flow rate on the liquid and solid yield and on the composition of hydrocarbons present in the bio-oil were evaluated. For the catalytic tests, the pyrolysis temperature and the catalyst concentration were evaluated. Non-catalytic and catalytic tests were studied through a Central Composite Design. It was observed that the yield of bio-oil, for non-catalytic tests, is favored under intermediate conditions of temperature (550°C) and feed flow (960g/h). In addition, the yield was favored with the addition of catalyst in the pyrolysis process. The desirability function was used to identify the conditions of the independent variables that simultaneously maximize the liquid yield and its hydrocarbon content. The experimental test in the ideal condition showed a maximum net yield of 41% with a hydrocarbon content of 15%. For the catalytic tests, a maximum bio-oil yield of 43% was observed and an increase in the hydrocarbon content reached levels of 33%. In addition, the results of the bio-oil composition are promising due to the low water content and the increase of hydrocarbons with the addition of calcium oxide catalyst. By characterizing the solid product, it was observed that the generated biochars had characteristics consistent with those reported in the literature and close to mineral coals. In addition, the generated products had a higher calorific value when compared to in natura brewer’s spent grain, which implies a higher energy density in biochar and bio-oil. Thus, this study verified promising results for the use of brewer’s spent grain for the production of fuels by the pyrolysis process, as well as the potential of using oxide catalysts to improve the quality of the liquid product. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | pt_BR |
dc.rights | Acesso Embargado | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
dc.subject | Brewer’s spent grain | pt_BR |
dc.subject | Catalytic pyrolysis | pt_BR |
dc.subject | Spouted bed | pt_BR |
dc.subject | Calcium oxide | pt_BR |
dc.subject | Niobium oxide | pt_BR |
dc.subject | Bagaço de malte | pt_BR |
dc.subject | Pirólise catalítica | pt_BR |
dc.subject | Leito de jorro | pt_BR |
dc.subject | Óxido de cálcio | pt_BR |
dc.subject | Óxido de nióbio | pt_BR |
dc.subject | Engenharia química | pt_BR |
dc.subject | Chemical engineering | pt_BR |
dc.title | Estudo da pirólise catalítica do bagaço de malte via micropirólise e leito de jorro: caracterização dos produtos e otimização do rendimento e da qualidade do bio-óleo | pt_BR |
dc.title.alternative | Study of the catalytic pyrolysis of brewer's spent grain via micropyrolysis and spouted bed: characterization of products and optimization of bio-oil yield and quality | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Duarte, Claudio Roberto | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8399881058983357 | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Barrozo, Marcos Antonio de Souza | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7024983341494297 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Hori, Carla Eponina | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2617251488980560 | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Santana, Ricardo Correa de | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6520212712645610 | pt_BR |
dc.contributor.referee3 | Freire, Fábio Bentes | - |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/8937961078558996 | pt_BR |
dc.contributor.referee4 | Soletti, João Inácio | - |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/9033957482568348 | pt_BR |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6241721687494377 | pt_BR |
dc.description.degreename | Tese (Doutorado) | pt_BR |
dc.description.resumo | O uso da biomassa tem se mostrado uma alternativa viável ao uso de combustíveis fósseis. Dentre os processos de conversão termoquímica, para obtenção de um produto de maior valor agregado, a pirólise se destaca devido a versatilidade dos produtos obtidos. O reator de leito de jorro vem sendo bastante estudado no processo de pirólise rápida, com o intuito de otimizar a produção de bio-óleo. No entanto, o bio-óleo produzido geralmente apresenta em sua composição diversos produtos indesejáveis e propriedades incluindo alto teor de ácido, baixo valor calorífico e instabilidade. Com isso, é necessária a utilização de catalisadores para obtenção de um produto de melhor qualidade visando maximizar as concentrações de hidrocarbonetos e minimizar os compostos oxigenados. Diante disso, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial do bagaço de malte para geração de combustíveis e químicos de interesse, por meio da pirólise analítica (micropirólise) e da pirólise rápida em leito de jorro. O melhoramento da composição do bio-óleo foi investigado via micropirólise catalítica com catalisadores à base de óxido de cálcio e óxido de nióbio. Os resultados obtidos verificaram que os catalisadores à base de óxido apresentaram maior influência na desoxigenação parcial dos vapores e no aumento do rendimento de hidrocarbonetos, alcançando patamares de 38%. Além disso, a utilização de resíduo à base de óxido de cálcio como catalisadores, se mostrou promissores no processo de desoxigenação e aumento de hidrocarbonetos. Para os testes de pirólise em leito de jorro, a metodologia de superfície de resposta foi utilizada. Nos testes não catalíticos foram avaliados a influência da temperatura e vazão de alimentação no rendimento de líquido e sólido e na composição de hidrocarbonetos presente no bio-óleo. Para os testes catalíticos foram avaliadas a temperatura de pirólise e a concentração de catalisador. Os testes não catalíticos e catalíticos foram estudados através de um Planejamento Composto Central. Foi observado que o rendimento de bio-óleo, para os testes não catalíticos, é favorecido em condições intermediarias de temperatura (550°C) e vazão de alimentação (960g/h). Além disso, o rendimento foi favorecido com a adição de catalisador no processo de pirólise. A função desejabilidade foi utilizada para identificar as condições das variáveis independentes que maximizam simultaneamente o rendimento de líquido e seu conteúdo de hidrocarbonetos. O teste experimental na condição ideal mostrou um rendimento líquido máximo de 41% com teor de 15% de hidrocarbonetos. Já para os testes catalíticos foi observado um rendimento máximo de bio-óleo de 43% e um aumento no teor de hidrocarbonetos alcançado patamares de 33%. Além disso, os resultados da composição do bio-óleo são promissores pelo baixo teor de água e o aumento de hidrocarbonetos com a adição de catalisador de óxido de cálcio. Pela caracterização do produto sólido, foi observado que os biocarvões gerados apresentaram características condizentes com os reportados pela literatura e próximas aos carvões minerais. Além disso, os produtos gerados apresentaram maior poder calorífico quando comparados com o bagaço de malte in natura o que implica uma maior densidade energética no biocarvão e bio- óleo. Assim, esse estudo verificou resultados promissores para utilização do bagaço de malte para produção de combustíveis pelo processo de pirólise, assim, como o potencial do uso de catalisadores óxidos para melhoramento da qualidade do produto líquido. | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química | pt_BR |
dc.sizeorduration | 175 | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
dc.identifier.doi | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.99 | pt_BR |
dc.orcid.putcode | 135626162 | - |
dc.crossref.doibatchid | 9edc0c10-e210-490e-85c7-735c1a16f484 | - |
dc.subject.autorizado | Engenharia química | pt_BR |
dc.description.embargo | 2025-05-18 | - |
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