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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26955| Título: | Potencial de aproveitamento da casca de pinhão (Araucaria angustifolia) no processo de pirólise em termos de suas propriedades físico-químicas e parâmetros cinéticos |
| Título(s) alternativo(s): | Potential for use pinion shell (Araucaria angustifólia) bark in the pyrolysis process in terms of its physicochemical properties and kinetic parameter |
| Autor(es): | Ribeiro, Larissa Pollyane Klososki |
| Orientador(es): | Di Domenico, Michele |
| Palavras-chave: | Energia - Fontes alternativas Biomassa Pinhão Renewable energy sources Biomass Pinyon pines |
| Data do documento: | 24-Ago-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | RIBEIRO, Larissa Pollyane Klososki. Potencial de aproveitamento da casca de pinhão (Araucaria angustifolia) no processo de pirólise em termos de suas propriedades físico-químicas e parâmetros cinéticos. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. |
| Resumo: | A alta demanda energética, a redução dos combustíveis fósseis e o aceleramento do efeito estufa são fatores que vem contribuindo para a busca de fontes de energia renováveis. Diante deste cenário, a biomassa tem se destacado por ser uma fonte de energia limpa e de baixa emissão de gases poluentes na atmosfera. Por meio do processo de conversão pirolítica, a biomassa é valorizada e gera produtos tanto no estado líquido, como no estado gasoso e no sólido. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial energético da casca de pinhão (CP) por meio de sua caracterização físico-química e pelo estudo cinético da pirólise por termogravimetria (TG). Os experimentos foram realizados para uma massa de CP de 10 mg, em atmosfera inerte, com vazão controlada de 100 mL min-1, em quatro razões de aquecimento (10, 15, 25 e 40°C min-1), desde a temperatura ambiente até 900°C. A partir dos dados de TG, foram estimados os parâmetros cinéticos de energia de ativação (Ea) pelos métodos isoconversionais de Flynn-Wall-Ozawa (FWO), Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) e Starink (STK), e o fator pré-exponencial (A) pelo método de Kissinger. O resíduo de CP estudado apresentou um alto teor de matéria volátil (71,98%), um baixo teor de cinzas (1,28%) e baixas quantidades de enxofre (0,12%) e nitrogênio (0,69%). Seu poder calorífico superior (PCS) foi calculado por diferentes correlações teóricas e resultou num elevado valor médio de 20,68±1,08 MJ kg-1, demonstrando seu potencial combustível. A morfologia da amostra exibiu heterogeneidade e pouca porosidade. A partir dos dados de TG e sua derivada (DTG), foi possível determinar as perdas de massa e as temperaturas de degradação dos diferentes componentes da biomassa (hemicelulose, celulose e lignina) durante o processo de pirólise. O valor de Ea da pirólise da casca de pinhão variou entre 170,3 e 260,4 kJ mol−1 para o método FWO, entre 160,8 e 255,3 kJ mol−1 para o método KAS, e entre 161,5 e 256,0 kJ mol−1 para o método STK, na faixa de conversão de 0,05 < α < 0,90. O fator pré-exponencial médio da pirólise da casca de pinhão estimado foi de 3,30×1017 min−1. No geral, os resultados destacam o potencial de uso da casca de pinhão na geração de bioenergia e fornecem uma base para o projeto confiável de reatores de pirólise usando este resíduo alimentício como combustível sólido renovável. |
| Abstract: | The high energy demand, the reduction of fossil fuels and the acceleration of the greenhouse effect are factors that have been contributing to the search for renewable energy sources. Biomass has stood out for being a source of clean energy and of low emission of polluting gases into the atmosphere. Through the pyrolytic conversion process, biomass is valued and generates products both in liquid, as in gaseous and solid state. In this context, this work aimed to evaluate the energetic potential of pinion shell (CP) through its physicochemical characterization and the kinetic study of pyrolysis by thermogravimetry (TG). The experiments were carried out for a CP mass of 10 mg, in an inert N2 atmosphere, with a controlled flow of 100 mL min-1, at four heating rates (10, 15, 25 and 40°C min-1), from room temperature up to 900°C. From the TG data, the kinetic parameters of activation energy (Ea) were estimated by the Flynn-Wall-Osawa (FWO), Kissiger-Akira-Sunose (KAS) and Starink (STK) isoconversional models, and the pre-exponential factor (A) was found by the Kissinger method. The studied CP residue had a high content of volatile matter (71,98%), a low ash content (1,28%) and low amounts of sulfur (0,12%) and nitrogen (0,69%). Its superior calorific value (PCS) was calculated by different theoretical correlations and resulted in an average value of 20.68±1.08 MJ kg-1, demonstrating its fuel potential. The morphology of the sample exhibited heterogeneity and low porosity. From the TG data and its derivative (DTG), it was possible to determine the mass losses and the degradation temperatures of the different biomass components (hemicellulose, cellulose and lignin) during the pyrolysis process. The value of Ea of the pyrolysis of the pine shell ranged between 170.3 and 260.4 kJ mol−1 for the FWO method, between 160.8 and 255.3 kJ mol−1 for the KAS method, and between 161.5 and 256.0 kJ mol−1 for the STK method, in the conversion range of 0.05 < α < 0.90. The mean pre-exponential factor of pine shell pyrolysis estimated was 3.30×1017 min−1. Overall, the results highlighted the potential use of pinion shell for bioenergy production and provide a basis for the reliable design of pyrolysis reactors using this food residue as a renewable solid fuel. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26955 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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