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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28860| Título: | Pirólise do resíduo de vinagre de maçã por termogravimetria: um estudo cinético considerando o processo em única etapa e múltiplas etapas |
| Título(s) alternativo(s): | Pyrolysis of vinegar apple waste by thermogravimetry: a kinetic study considering the single and multiple step process |
| Autor(es): | Rocha, Larissa Fatima |
| Orientador(es): | Di Domenico, Michele |
| Palavras-chave: | Resíduos agrícolas Energia - Fontes alternativas Biomassa Cinética química Agricultural wastes Renewable energy sources Biomass Chemical kinetics |
| Data do documento: | 9-Dez-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | ROCHA, Larissa Fatima. Pirólise do resíduo de vinagre de maçã por termogravimetria: um estudo cinético considerando o processo em única etapa e múltiplas etapas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. |
| Resumo: | As grandes transformações climáticas alertam sobre a necessidade de renovação da matriz energética. Para isso, é fundamental focar no uso de fontes renováveis de energia, como por exemplo, a biomassa, que apresentam menor emissão de gases de efeito estufa. O alto descarte de resíduos oriundos da produção agrícola e agroindustrial tem motivado o interesse no aproveitamento de biomassas residuais, em especial, o bagaço do vinagre de maçã. Nesse trabalho, buscou-se caracterizar físico-quimicamente e avaliar o potencial energético da biomassa de bagaço de maçã (BM) por meio do processo de pirólise em analisador termogravimétrico. O bagaço do vinagre de maçã apresentou baixo teor de cinzas, elevado teor de voláteis e carbono, além de um alto poder calorífico superior (PCS) de 18,19 MJ kg-1. A pirólise foi realizada em quatro razões de aquecimento, até a temperatura final de 900 oC. Por possuir uma composição bem diversificada, o BM foi avaliado pela cinética de pirólise considerando as abordagens de única etapa e de múltiplas etapas. A energia de ativação (Ea) foi obtida a partir de métodos isoconversionais integrais e diferenciais (FR, FWO, KAS e STK) e o fator pré-exponencial (A) foi obtido pelo método de Kissinger. O mecanismo de única etapa resultou em valores de Ea na faixa de 165-183 kJ mol-1 e de A acima de 1,25∙1016 min-1. Todos os métodos isoconversionais forneceram valores de coeficiente de determinação (R²) acima de 0,9993, indicando um ótimo ajuste aos dados experimentais de pirólise do BM. O mecanismo de múltiplas etapas foi estudado por deconvolução associado ao método de STK, fornecendo boa aproximação do comportamento térmico complexo da biomassa (com R² > 0,95). As curvas obtidas por deconvolução representaram os dados experimentais de forma satisfatória, indicando a presença de quatro pseudo-componentes: pseudo-extrativos, pseudo-hemicelulose, pseudo-celulose e pseudo-lignina. O mecanismo em múltiplas etapas resultou em valores médios de Ea na faixa de 135-895 kJ mol-1 e de A acima de 3,90∙1014 min-1. Associados aos resultados de caracterização físico-química, quando comparados à literatura, os resultados advindos desde trabalho indicam que o bagaço de maçã possui potencial de aplicação no processo de pirólise para produção de bioenergia. |
| Abstract: | The great climate changes alert about the need to renew the energy matrix. For this, it is essential to focus on using renewable energy sources, such as biomass, which present lower greenhouse gas emissions. The high disposal of wastes from agricultural and agro-industrial production has mitigated the interest in using residual biomass, especially the apple vinegar bagasse. This work sought to characterize and evaluate the energy potential of apple pomace biomass (BM) through the pyrolysis process in a thermogravimetric analyzer. The pulverized residue presented a low ash content, high content of volatiles, and carbon, besides a high HHV of 18,19 MJ kg-1. Pyrolysis was carried out at four heating rates, up to a final temperature of 900°C. Due to its well-diversified composition, the BM was evaluated using pyrolysis kinetics considering the single-step and multi-step mechanisms. The activation energy (Ea) was obtained from integral and differential isoconversional methods (FR, FWO, KAS, and STK), and the pre-exponential factor (A) was obtained by the Kissinger method. The single-step mechanism resulted in Ea values in the range of 165-183 kJ mol-1 and A above 1.25 1016 min- 1. All fitting methods provided R² values above 0.9993, indicating an optimal fit to the BM pyrolysis experimental data. The multi-step mechanism was studied using the deconvolution associated with the STK method, resulting in a good approximation of the complex thermal behavior of biomass (with R2 > 0,95). The econvolution curves satisfactorily represented the experimental data, indicating the presence of four pseudo-components: pseudo-extractives, pseudo-hemicellulose, pseudo-cellulose, and pseudo-lignin. The multistep mechanism resulted in average values of Ea in the range of 135-895 kJ mol-1 and A above 3.90 1014 min-1. Associated with the results of physical-chemical characterization, when compared to the literature, the results arising from this work indicate that the apple pomace has potential for application in conversion processes for bioenergy production. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28860 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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