Análise cinética e termodinâmica da conversão térmica e termocatalítica do óleo de palma na presença de carbonatos e óxidos metálicos
Kinetic and thermodynamic analysis of the thermal and thermocatalytic conversion of palm oil in the presence of carbonates and metal oxides
| dc.contributor | Wisniewski Jr., Alberto | |
| dc.creator | Santos, Tarcísio Martins | |
| dc.date | 2023-07-21T20:05:56Z | |
| dc.date | 2023-07-21T20:05:56Z | |
| dc.date | 2023-05-04 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T22:48:39Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T22:48:39Z | |
| dc.identifier | SANTOS, Tarcísio Martins. Análise cinética e termodinâmica da conversão térmica e termocatalítica do óleo de palma na presença de carbonatos e óxidos metálicos. 2023. 101 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2023. | |
| dc.identifier | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17897 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9078486 | |
| dc.description | Considering the application of low-cost and easily obtained catalysts in the catalytic pyrolysis of triglyceride biomass to produce renewable hydrocarbons, this work aimed to evaluate, through thermogravimetric studies, the kinetic and thermodynamic parameters involved in the thermal and thermocatalytic conversion of palm oil using carbonate salts (Na2CO3, CaCO3 and K2CO3) and metal oxides (NiO, Al2O3 and Nb2O5). In the carbonate-catalyzed processes, the occurrence of two mass loss events during palm oil degradation was observed, suggesting that the salts act through sequential reactions, which can be attributed to alkaline hydrolysis and thermal cracking mechanisms. In contrast, in the processes catalyzed by the metal oxides, palm oil cracking occurred in a single thermal degradation event, indicating that the reactions promoted by the oxides take place simultaneously in a single reaction step. The most efficient catalysts were Na2CO3, K2CO3 and Nb2O5, which reduced the initial palm oil degradation temperature from 325 °C to 250 °C. The kinetic studies showed that the activation energy (Ea) of the non-catalytic process was concentrated in the range of 129 to 154 kJ mol–1 for the conversion range of 10% to 90%. When Na2CO3 was added to the pyrolysis process, a reduction in Ea values was observed up to 55% conversion, but after that point, Ea values increased, reaching values higher than 175 kJ mol–1. The K2CO3 and Nb2O5, when compared to the process without catalyst, reduced the Ea values throughout the conversion range studied, demonstrating a higher catalytic activity. Moreover, the thermodynamic studies indicated that the reactions promoted by K2CO3 and Nb2O5 occurred in a more controlled manner compared to the non-catalytic process, leading to the formation of structures with a higher degree of ordering and providing a lower energy expenditure in the palm oil cracking and deoxygenation reactions. Thus, the results showed that potassium carbonate and niobium oxide present potential to be used in the conversion of triglyceride biomass into biofuels and/or industrially applicable products. | |
| dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | |
| dc.description | Considerando a aplicação de catalisadores de baixo custo e de fácil obtenção na pirólise catalítica de biomassas triglicéricas visando a produção de hidrocarbonetos renováveis, este trabalho teve como objetivo avaliar por meio de estudos termogravimétricos, os parâmetros cinéticos e termodinâmicos envolvidos na conversão térmica e termocatalítica do óleo de palma utilizando sais de carbonatos (Na2CO3, CaCO3 e K2CO3) e óxidos metálicos (NiO, Al2O3 e Nb2O5). Nos processos catalisados pelos carbonatos, foi observado a ocorrência de dois eventos de perda de massa durante a degradação do óleo de palma, sugerindo que os sais atuam por meio de reações sequenciais, que podem ser atribuídas a mecanismos de hidrólise alcalina e de craqueamento térmico. Em contraste, nos processos catalisados pelos óxidos metálicos, o craqueamento do óleo de palma ocorreu em um único evento de degradação térmica, indicando que as reações promovidas pelos óxidos acontecem simultaneamente em uma única etapa reacional. Os catalisadores mais eficientes foram o Na2CO3, o K2CO3 e o Nb2O5, que reduziram a temperatura inicial de degradação do óleo de palma de 325 °C para 250 °C. Os estudos cinéticos demonstraram que a energia de ativação (Ea) do processo não-catalítico se concentrou na faixa de 129 a 154 kJ mol–1 para a faixa de conversão de 10% a 90%. Quando o Na2CO3 foi adicionado ao processo de pirólise, observou-se uma redução nos valores de Ea até a conversão de 55%, porém, após esse ponto, os valores de Ea aumentaram, atingindo valores superiores a 175 kJ mol–1. O K2CO3 e o Nb2O5, quando comparados ao processo sem catalisador, reduziram os valores de Ea em toda a faixa de conversão estudada, demonstrando uma maior atividade catalítica. Além disso, os estudos termodinâmicos indicaram que as reações promovidas por K2CO3 e Nb2O5 ocorreram de forma mais controlada em comparação ao processo não-catalítico, levando à formação de estruturas com maior grau de ordenamento e proporcionando um menor gasto energético nas reações de craqueamento e desoxigenação do óleo de palma. Dessa forma, os resultados demonstraram que o carbonato de potássio e o óxido de nióbio apresentam potencial para serem utilizados na conversão de biomassas triglicéricas em biocombustíveis e/ou produtos de aplicação industrial. | |
| dc.description | São Cristóvão | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Pós-Graduação em Química | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Sergipe (UFS) | |
| dc.subject | Química | |
| dc.subject | Energia da biomassa | |
| dc.subject | Óleos vegetais | |
| dc.subject | Energia | |
| dc.subject | Fontes alternativas | |
| dc.subject | Pirólise | |
| dc.subject | Catálise | |
| dc.subject | Energias renováveis | |
| dc.subject | SAF | |
| dc.subject | Renewable energy | |
| dc.subject | Pyrolysis | |
| dc.subject | Vegetable oils | |
| dc.subject | Catalysis | |
| dc.subject | Biojet Fuel | |
| dc.subject | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
| dc.title | Análise cinética e termodinâmica da conversão térmica e termocatalítica do óleo de palma na presença de carbonatos e óxidos metálicos | |
| dc.title | Kinetic and thermodynamic analysis of the thermal and thermocatalytic conversion of palm oil in the presence of carbonates and metal oxides | |
| dc.type | Dissertação |