Pirólise lenta de briquetes de resíduo de açaí em reator de leito fixo

Slow pyrolysis of açaí wastes briquettes in fixed bed reactor

dc.contributorOliveira, Tiago José Pires de
dc.contributorTrugilho, Paulo Fernando
dc.contributorOliveira, Tiago José Pires de
dc.contributorTrugilho, Paulo Fernando
dc.contributorBorel, Lidja Dahiane Santos
dc.contributorCardoso, Cássia Regina
dc.creatorOliveira, Paulo Renato Souza de
dc.date2021-05-10T17:54:41Z
dc.date2021-05-10T17:54:41Z
dc.date2021-05-10
dc.date2021-03-26
dc.date.accessioned2023-09-28T19:54:40Z
dc.date.available2023-09-28T19:54:40Z
dc.identifierOLIVEIRA, P. R. S. de. Pirólise lenta de briquetes de resíduo de açaí em reator de leito fixo. 2021. 92 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.
dc.identifierhttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46251
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9039926
dc.descriptionThe use of by-products from extractive or silvicultural chains in the Amazon can strengthen the energy scenario and be associated with sustainable development. This research proposed alternatives for the final destination of açaí seeds via the adjustment of technical parameters of briquette production and optimization of pyrolysis conditions in the bio-oil yield. Briquettes were made using pressure of 15, 20 and 25 MPa and temperatures of 120, 140 and 160 °C. Subsequently, the slow pyrolysis of the briquettes took place in a fixed bed reactor at 400, 450 and 500 °C and heating rate of 5, 10 and 15 °C.min-1. The physical properties (apparent density, volumetric expansion rate and water absorption), mechanical properties (diametrical compressive strength - CS) and energy density were analyzed. For characterization of the stones in natura the proximate analysis and chemical composition was determined; and the higher, lower and useful heating value. The chemical composition of the seeds in natura showed potential for thermal resistance as biofuel, in energy generation by direct burning and conversion by thermochemical processes. The temperature had more influence on the evaluated characteristics than the pressure. The CS was higher for briquettes manufactured at 160 ºC and 15 MPa, because the lignin acts as a binder between the particles at this temperature, however, with the increase in pressure the resistance is not favored due to the limit of resistance to compaction. The absorption rate decreased with higher pressure. The temperature affected statistically only briquettes produced at 140 ºC, but the difference between the rates observed in the other temperatures was minimal. The volumetric expansion rate showed values better or close to those found in other densified biofuels in the literature. The pyrolysis kinetics of the açaí seeds was investigated using thermogravimetric analysis (TGA). Temperature up to 900 °C under nitrogen atmosphere was employed at different TA: 5, 10 and 15 °C.min-1. The activation energy (Ea) was calculated according to differential isoconversional and Friedman and Flynn-Wall-Ozawa integral methods. The averages obtained were 169.91 and 155.82 kJ.mol-1 respectively. Subsequently, slow pyrolysis of the at TA of 5, 10, and 15 °C.min-1, and T of 400, 450, and 500 °C was performed. The residence time was 60 min. The results indicated higher bio-oil yield (BY) with the increase of the heating rate associated with the temperature up to 450 °C. With the increase in temperature, an improvement in RB was observed, but with association with the heating rate of 5 ºC.min-1. Subsequently, Response Surface Methodology (RSM) was used for BY optimization. The fit of the quadratic polynomial equation was satisfactory, due to the coefficients of determination and test for lack of fit. It was found that there is no single optimum point for the conditions studied. An inflection point was observed for BY optimization. It is concluded that maximization of bio-oil yield occurs at milder temperature associated with high heating rates or at high temperature and low rates.
dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.descriptionA utilização de subprodutos de cadeias extrativistas ou silviculturais na Amazônia pode fortalecer o cenário energético e estar associada ao desenvolvimento sustentável. Esta pesquisa propôs alternativas para a destinação final dos caroços de açaí via o ajuste dos parâmetros técnicos de produção de briquetes e otimização das condições de pirólise no rendimento em bio-óleo. Foram confeccionados briquetes utilizando pressão de 15, 20 e 25 MPa e temperaturas de 120, 140 e 160 °C. Posteriormente, a pirólise lenta dos briquetes se deu em reator de leito fixo em 400, 450 e 500 °C e taxa de aquecimento de 5, 10 e 15 °C.min-1. Foram analisadas as propriedades físicas (densidade aparente, taxa de expansão e absorção de água), mecânicas (resistência à compressão diametral – RC) e a densidade energética. Para caracterização dos caroços in natura foram determinadas a composição química imediata e molecular; e o poder calorífico superior, inferior e útil. A composição química dos caroços in natura mostrou potencial de resistência térmica como biocombustível, na geração de energia por queima direta e na conversão por processos termoquímicos. A temperatura teve mais influência nas características avaliadas que à pressão. A RC foi maior para briquetes fabricados em 160 ºC e 15 MPa, pois a lignina atua como aglutinante entre as partículas nesta temperatura, no entanto, com o incremento de pressão a resistência não é favorecida devido ao limite de resistência à compactação. Para taxa de absorção se verificou decréscimo com a maior pressão. A temperatura afetou estatisticamente apenas briquetes produzidos em 140 ºC, porém a diferença entre as taxas observadas nas demais temperaturas foi ínfima. Para taxa de expansão se verificou valores melhores ou próximos àqueles encontrados em demais biocombustíveis adensados da literatura. Foi investigada a cinética da pirólise dos caroços de açaí, por meio de análise termogravimétrica (TGA). Empregou-se temperatura até 900 °C sob atmosfera de nitrogênio em diferentes TA: 5, 10 e 15 °C.min-1. A energia de ativação (Ea) foi calculada segundo métodos isoconversionais diferenciais e integrais de Friedman e Flynn-Wall-Ozawa. As médias obtidas foram de 169,91 e 155,82 kJ.mol-1 respectivamente. Posteriormente, foi feita a pirólise lenta dos nas TA de 5, 10 e 15 °C.min-1, e T de 400, 450 e 500 °C. O tempo de residência foi de 60 min. Os resultados indicaram maior rendimento em bio-óleo (RB) com o incremento da taxa de aquecimento associadas à temperatura até 450 ºC. Com o incremento de temperatura, observou-se melhora para RB, mas com associação à taxa de aquecimento de 5 ºC.min-1. Posteriormente, se utilizou a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) para otimização de RB. O ajuste da equação polinomial quadrática foi satisfatório, devido aos coeficientes de determinação e teste para falta de ajuste. Verificou-se que não há um único ponto de ótimo para as condições estudadas. Observou-se ponto de inflexão para otimização de RB. Conclui-se que a maximização do rendimento em bio-óleo ocorre em temperatura mais branda associada às taxas de aquecimento elevadas ou em temperaturas elevadas e taxas baixas.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
dc.publisherUFLA
dc.publisherbrasil
dc.publisherDepartamento de Ciências Florestais
dc.rightsacesso aberto
dc.subjectBiomassa amazônica
dc.subjectEuterpe oleracea Mart
dc.subjectPirólise lenta
dc.subjectBio-óleo
dc.subjectEnergia de biomassa
dc.subjectBriquetes
dc.subjectAmazon biomass
dc.subjectSlow pyrolysis
dc.subjectBio-oil
dc.subjectBiomass energy
dc.subjectTecnologia e Utilização de Produtos Florestais
dc.titlePirólise lenta de briquetes de resíduo de açaí em reator de leito fixo
dc.titleSlow pyrolysis of açaí wastes briquettes in fixed bed reactor
dc.typedissertação


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