Dissertação
Pirólise da biomassa residual da acerola (Malpighia emarginata) e avaliação de seus produtos
Registro en:
SILVA, Jefferson David Oliveira da. Pirólise da biomassa residual da acerola (Malpighia emarginata) e avaliação de seus produtos. 2019. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2019.
Autor
Silva, Jefferson David Oliveira da
Institución
Resumen
Brazil stands out as one of the largest world powers in the agribusiness sector, and with the
increase of production capacity, a huge amount of waste is generated that cause serious
environmental problems. The acerola is evidenced as one of the fruits of growing and
important commercialization, contributing significantly to regional development through the
export of concentrated powder product. Thus, in order to minimize the environmental impacts
caused by the local fruit processing industry, the present work evaluated the use of industrial
waste generated by pyrolysis in continuous rotary cylinder reactor at temperatures of 300,
400, 500 and 600 ºC to obtain of biochar and bio-oil. Biomass and biochars were
characterized using techniques such as immediate and elemental analysis, pH, HHV, FTIR,
TG/DTG, nitrogen adsorption (BET), EDX and SEM. The produced bio-oils were studied in
relation to their characteristics through elemental analysis, HHV, FTIR and mass
spectrometry gas chromatography (GC/MS). Batch adsorption tests of methylene blue dye
were also performed with the purpose of evaluating the adsorbing capacity of the obtained
biochars. Biomass characterization showed that the residue has low moisture content (6.86 ±
0.37) and ash (2.65 ± 0.24), as well as high amounts of volatile matter (79.74 ± 0.76) making
the material study cousin fit for the pyrolytic process. The biochar yield fell from 86.2% at
300 ºC to 28.6% at 600 ºC, while the maximum bio-oil yield was 7.6% at 500 ºC. The results
indicated an increase in carbonization and aromaticity along with a decrease in the polarity of
biochars produced at higher temperatures, giving the potential material for agronomic use and
carbon sequestration. As the pyrolytic temperature increased from 300 to 600 ºC, the biochars
became more alkaline and showed a significant increase in their surface area, increasing from
9.81 to 272 m2
.g-1. The bio-oils presented similar composition, but the process temperature
influenced the relative percentages of the present compounds. The main chemical classes
identified in bio-oils were phenols and acids, evidencing the possibility of their use in the
synthesis of important chemicals. The experimental data of the methylene blue dye adsorption
assays were adjusted by the pseudo-second order kinetic model and well represented by the
Freundlich isotherm, with the biochar produced at 500 ºC presenting the highest value of
maximum adsorption capacity (123.457 mg.g-1). The pyrolysis of acerola industrial waste
proved to be a promising route for obtaining biomaterials with diversified potentials of
technological application. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O Brasil se destaca como uma das maiores potências mundiais no ramo do agronegócio e,
com o aumento da capacidade de produção, gera-se uma enorme quantidade de resíduos que
causam sérios problemas ambientais. A acerola (Malpighia emarginata) se evidencia como
um dos frutos de crescente e importante comercialização, contribuindo significativamente
para o desenvolvimento regional através da exportação de produto em pó concentrado. Assim,
a fim de minimizar os impactos ambientais causados pela indústria local de processamento do
fruto, o presente trabalho avaliou o uso do resíduo industrial gerado através de pirólise em
reator contínuo de cilindro rotativo nas temperaturas de 300, 400, 500 e 600 ºC para a
obtenção de biocarvão e bio-óleo. A biomassa e os biocarvões foram caracterizados com o
emprego de técnicas como análise imediata e elementar, pH, PCS, FTIR, TG/DTG, adsorção
de nitrogênio (BET), EDX e MEV. Os bio-óleos produzidos foram estudados com relação a
suas características através de análise elementar, PCS, FTIR e cromatografia gasosa acoplada
à espectrometria de massas (GC/MS). Ensaios de adsorção em batelada do corante azul de
metileno também foram realizados com o propósito de avaliar a capacidade adsorvente dos
biocarvões obtidos. A caracterização da biomassa mostrou que o resíduo possui baixos teores
de umidade (6,86 ± 0,37%) e cinzas (2,65 ± 0,24%), além de elevadas quantidades de matéria
volátil (79,74 ± 0,76%), tornando a matéria-prima de estudo apta para o processo pirolítico. O
rendimento de biocarvão caiu de 86,2% em 300 ºC para 28,6% em 600 ºC, enquanto o
máximo rendimento de bio-óleo foi de 7,6% na temperatura de 500 ºC. Os resultados
indicaram um aumento na carbonização e aromaticidade junto a um decréscimo na polaridade
dos biocarvões produzidos em maiores temperaturas, conferindo ao material potencial em uso
agronômico e em sequestro de carbono. Com o aumento da temperatura pirolítica de 300 para
600 ºC, os biocarvões tornaram-se mais alcalinos e apresentaram acréscimo significativo em
sua área superficial, passando de 9,81 para 272 m2
/g. Os bio-óleos apresentaram composição
semelhante, mas a temperatura de processo influenciou os percentuais relativos dos
compostos presentes. As principais classes químicas identificadas nos bio-óleos foram fenóis
e ácidos, evidenciando a possibilidade de sua utilização na síntese de produtos químicos
importantes. Os dados experimentais dos ensaios de adsorção do corante azul de metileno
foram ajustados pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem e bem representados através
da isoterma de Freundlich (R2
> 0,995), com o biocarvão produzido à 500 ºC apresentando o
maior capacidade máxima de adsorção (123,457 mg/g). A pirólise do resíduo industrial de
acerola se mostrou uma rota promissora à obtenção de biomateriais com potenciais
diversificados de aplicação tecnológica. São Cristóvão