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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8008-6294
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da carbonização hidrotérmica do resíduo de acerola (malpighia emarginata) com o uso de pré-tratamentos
Alternate title (s): Study of the hydrothermal carbonization of acerola (malpighia emarginata) residues with the use of pretreatments
Author: Costa, Gean Carlos Costa
First Advisor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First coorientator: Duarte, Claudio Roberto
First member of the Committee: Castro, Douglas Alberto Rocha
Second member of the Committee: Santana, Ricardo correa
Summary: A mitigação dos impactos ambientais oriundos dos combustíveis fósseis tem movimentado a busca por fontes alternativas de energia, onde a biomassa lignocelulósica se destaca no cenário brasileiro devido ao agronegócio. Dentre as biomassas resultantes do agronegócio está a acerola (Malpighia emarginata D.C.), que é comumente consumida pós processamento, gerando grande quantidade de resíduos. A carbonização hidrotérmica (HTC) surge como tecnologia promissora no reaproveitamento desses resíduos. Esse processo se baseia em temperaturas altas temperaturas e pressão para atuarem na conversão termoquímica de resíduos. O principal produto da carbonização hidrotérmica é chamado de hidrocarvão e apresenta aplicações como combustível sólido, adsorvente e correção de solos. Este trabalho estudou a influência do pré-tratamento em CO2-supercrítico e o uso de cloreto de zinco (ZnCl2) na carbonização hidrotérmica do resíduo de acerola. O estudo foi realizado em três etapas, em que a primeira é a caracterização do resíduo de acerola antes de sua aplicação na HTC. A segunda etapa consistiu na realização da HTC obedecendo as condições de um planejamento fatorial fracionário tipo composto central, onde foram avaliados efeitos de variáveis de processo (temperatura, tempo de reação e concentração de aditivo) sobre o rendimento de sólido (RY), o poder calorífico superior (PCS), a eficiência energética do hidrocarvão (EY) e os grupos funcionai oxigenados (OFG). Os produtos sólidos (os hidrocarvões) foram devidamente caracterizados quanto suas propriedades físico-químicas (análise imediata), bem como a composição química (Análise elementar e FT-IR) também nos pontos axiais. Os maiores valores de RY e EY foram 62,55% e 65,84% (em menores valores de temperatura, tempo e concentração). Para as variáveis PCS e OFG, os maiores valores obtidos foram 24,46 MJ.kg-1 e 7,03 mmol.g-1 (obtidas com os maiores valores das variáveis independentes). Para a análise imediata, maiores temperatura e concentração resultaram em maior teor de carbono fixo e consequentemente influenciaram na qualidade do hidrocarvão através da redução das razões O/C e H/C pela análise elementar. Também foi realizado um estudo de otimização, terceira etapa, visando maior RY e EY. Dessa forma os valores de RY e EY após o estudo de otimização foram de 59,30% e 60,77%.
Abstract: The mitigation of environmental impacts from fossil fuels has moved the search for alternative energy sources, where lignocellulosic biomass stands out in the Brazilian scenario due to agribusiness. Among the biomasses resulting from agribusiness is acerola (Malpighia emarginata D.C.), which is commonly consumed after processing, generating a large amount of waste. Hydrothermal carbonization (HTC) emerges as a promising technology in the reuse of these wastes. This process is based on high temperatures and pressure to act in the thermochemical conversion of waste. The main product of hydrothermal carbonization is called hydrochar and presents applications such as solid fuel, adsorbent and soil correction. This work studied the influence of pretreatment in supercritical CO 2 and the use of zinc chloride (ZnCl2) on hydrothermal carbonization of acerola residue. The study was carried out in three stages, the first being the characterization of acerola residue before its application in HTC. The second stage consisted of the realization of HTC obeying the conditions of a fractional factorial planning type central compound, where effects of process variables (temperature, reaction time and additive concentration) on solid yield (RY), superior calorific value (PCS), hydrochar energy efficiency (EY) and oxygenated functional groups (OFG) were evaluated. Solid products (hydrochars) were properly characterized as their physical-chemical properties (proximate analysis), as well as chemical composition (ultimate analysis and FT-IR) also in axial points. The highest RY and EY values were 62.55% and 65.84% (in lower values of temperature, time and concentration). For the variables PCS and OFG, the highest values obtained were 24.46 MJ.kg-1 and 7.03 mmol.g-1 (obtained with the highest values of the independent variables). For immediate analysis, higher temperature and concentration resulted in higher fixed carbon content and consequently influenced the quality of hydrochar by reducing the Ratios O/C and H/C by elemental analysis. An optimization study was also carried out, third stage, aiming at higher RY and EY. Thus, RY and EY values after the optimization study were 59.30% and 60.77%.
Keywords: Carbonização hidrotérmica
Hydrothermal carbonization
Hidrocharvão
Hydrochar
CO2 supercrítico
Supercritical CO2
Cloreto de zinco
Zinc chlorine
Resíduo agroindustrial
Agroindustrial waste
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::TRATAMENTOS E APROVEITAMENTO DE REJEITOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::CARVAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: COSTA, Gean Carlos Costa e. Estudo da carbonização hidrotérmica do resíduo de acerola (malpighia emarginata) com o uso de pré-tratamentos. 2024. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.5053.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.5053
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/42024
Date of defense: 11-Jul-2022
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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