Carbonização sustentável para valorização do bambu Bambusa tuldoide: produção de carvão ativado e caracterização do bio-óleo recuperado
Sustainable carbonization for the value of bamboo Bambusa tuldoid: production of activated carbon and characterization of recovered bio-oil
| dc.contributor | Ataíde, Carlos Henrique | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/1181660568548980 | |
| dc.contributor | Cardoso, Cássia Regina | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/8474083443865501 | |
| dc.contributor | Faria, Anizio Marcio de | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/5710906021234699 | |
| dc.contributor | Duarte, Claudio Roberto | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/8399881058983357 | |
| dc.creator | Brito, João Mauro Alves Lima | |
| dc.date | 2021-07-15T17:09:51Z | |
| dc.date | 2021-07-15T17:09:51Z | |
| dc.date | 2020-12-14 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T20:43:19Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T20:43:19Z | |
| dc.identifier | BRITO, João Mauro Alves Lima. Carbonização sustentável para valorização do bambu Bambusa tuldoide: produção de carvão ativado e caracterização do bio-óleo recuperado. 2020. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.776 | |
| dc.identifier | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32471 | |
| dc.identifier | https://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.776 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9057011 | |
| dc.description | Biomasses are renewable energy sources that have been recognized as sustainable energy resources and alternatives to fossil fuels, as they have vast availability and variety. Bamboo, biomass of forest origin that grows naturally in tropical regions, is one of the biomass alternatives that has great potential, due to its high growth rate when compared to other types of biomass. One of the applications of bamboo is slow pyrolysis or carbonization, which is defined as the thermal degradation of any organic material in the total or partial absence of oxygen, whose main objective is the production of charcoal (solid fraction), with bio-oil and non-condensable gases as by-products. The charcoal produced by slow pyrolysis is used in various activities of our daily lives, whether in homes for preparing a barbecue, in the pharmaceutical industry, in the production of activated carbon, in the chemical industry as a source of carbon, graphite, filters and especially in industries steel mills. In this context, the objective of the present work was the production of charcoal via slow pyrolysis using bamboo of the Bambusa Tuldoide species as biomass using three carbonization finishers and three different kiln heating rates. Subsequently, the produced coal was subjected to chemical activation with zinc chloride as a chemical activation reagent. Then the specific area of the supplied activated carbon. Coal and bio-oil are used in the slow pyrolysis stage and activated carbon was characterized. The heating rate and the final carbonization temperature were evaluated through a factorial design ( ), which, after statistical treatment of the data provided empirical correlations, must predict the behavior of the studied process. The gravimetric yield of charcoal for the experiments varied from 36.62 to 47.02% and the fixed carbon content varied from 59.99 to 74.54%. The results induced by coal from carbonization show homogeneous results in terms of physical and chemical aspects, although they have a high content that prevents the ash used in the steel industry and a lot of low surface area, which indicates the need for the activation process. The activation procedure presents a production of approximately 60% (mass of activated carbon / mass of coal) for all tests performed, showing a trend in terms of yield. After the activation process, there was a significant increase in surface area when compared to coal before activation, reaching up to 849.99 m2 / g. Activated carbon was classified as a structure mainly of microspores (<2nm) which guaranteed the coal, together with a high surface area, high capacity for an adsorption operation. The bio-oil produced in carbonization was altered and presented a brown color, characteristic odor, pH around 3 and average water content close to 50%. The bio-oils collected by the slow carbonization of bamboo become a complex mixture located by a wide variety of organic compounds, which are mostly carboxylic acids and phenols (around 50.00 and 15.00% of the peak chromatographic area, respectively). | |
| dc.description | Dissertação (Mestrado) | |
| dc.description | As biomassas são fontes de energia renováveis que têm sido reconhecidas como recursos energéticos sustentáveis e alternativos aos combustíveis fósseis, por apresentarem vasta disponibilidade e variedade. O bambu, biomassa de origem florestal que cresce naturalmente em regiões tropicais, é uma das alternativas de biomassa que apresenta grande potencial, devido a sua alta taxa de crescimento quando comparado com outros tipos de biomassas. Uma das aplicações do bambu é a pirólise lenta ou carbonização que é definida como a degradação térmica de qualquer material orgânico na ausência total ou parcial de oxigênio que tem como objetivo principal a produção de carvão (fração sólida), sendo o bio-óleo e os gases não condensáveis subprodutos. O carvão vegetal produzido pela pirólise lenta é utilizado em várias atividades do nosso cotidiano, seja nas residências no preparo de um churrasco, na indústria farmacêutica, na produção de carvão ativado, na indústria química como fonte de carbono, grafite, filtros e principalmente nas indústrias siderúrgicas. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi a produção de carvão via pirólise lenta utilizando como biomassa o bambu da espécie Bambusa Tuldoide empregando três temperaturas finais de carbonização e três diferentes taxas de aquecimento do forno. Posteriormente o carvão produzido foi submetido à ativação química com cloreto de zinco. Em seguida a área superficial especifica do carvão ativado produzido foi determinada. O carvão e o bio-óleo produzidos na etapa de pirólise lenta e o carvão ativado foram caraterizados. A taxa de aquecimento e a temperatura final de carbonização foram avaliadas através de um planejamento fatorial ( ), que após tratamentos estatísticos dos dados forneceram correlações empíricas, capazes de prever o comportamento do processo estudado. O rendimento gravimétrico de carvão vegetal para os experimentos variou de 36,62 a 47,02% e o teor de carbono fixo variou de 59,99 a 74,54%. Os resultados mostraram que o carvão oriundo da carbonização apresentou resultados homogêneos quanto aos aspectos físicos e químicos, entretanto apresentou elevado teor de cinzas que inviabiliza a utilização na siderurgia e área superficial muita baixa, que indica a necessidade do processo de ativação. O procedimento de ativação apresentou uma produção de aproximadamente 60% (massa de carvão ativado/massa de carvão) para todos os testes realizados, mostrando uma tendência quanto ao rendimento. Após o processo de ativação, notou-se um aumento significativo na área superficial quando comparado com o carvão antes da ativação, atingindo até 849,99 m2/g. O carvão ativado produzido foi classificado como estrutura majoritariamente de microsporos (<2nm) o que garante ao carvão, juntamente com a elevada área superficial, alta capacidade para a operação de adsorção. O bio-óleo produzido na carbonização foi caracterizado e apresentou coloração marrom, odor característico, pH em torno de 3 e teor de água médio próximo a 50%. Os bio-óleos obtidos pela carbonização lenta do bambu mostraram-se uma mistura complexa constituída por uma grande variedade de compostos orgânicos, que em sua maioria são ácidos carboxílicos e fenóis (em torno de 50,00 e 15,00% da área do pico cromatográfico, respectivamente). | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | |
| dc.publisher | Brasil | |
| dc.publisher | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Carvão vegetal | |
| dc.subject | Pirólise lenta | |
| dc.subject | Bambusa Tuldoide | |
| dc.subject | Ativação química | |
| dc.subject | Superficial específica | |
| dc.subject | Charcoal | |
| dc.subject | Slow pyrolisys | |
| dc.subject | Chemical activation | |
| dc.subject | Specific surface area | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS | |
| dc.subject | Bambu | |
| dc.subject | Carbonização | |
| dc.title | Carbonização sustentável para valorização do bambu Bambusa tuldoide: produção de carvão ativado e caracterização do bio-óleo recuperado | |
| dc.title | Sustainable carbonization for the value of bamboo Bambusa tuldoid: production of activated carbon and characterization of recovered bio-oil | |
| dc.type | Dissertação |