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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33511| Título: | Estudo do efeito sinérgico na co-pirólise de resíduos de uma indústria vitivinícola: caracterização e comportamento térmico |
| Título(s) alternativo(s): | Study of the synergistic effect in the co-pyrolysis of waste from a wine industry: characterization and thermal behavior |
| Autor(es): | Massocatto, Maria Eduarda Pacheco |
| Orientador(es): | Di Domenico, Michele |
| Palavras-chave: | Energia - Fontes alternativas Biomassa Pirólise Indústria vinícola Renewable energy sources Biomass Pyrolysis Wine industry |
| Data do documento: | 7-Dez-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | MASSOCATTO, Maria Eduarda Pacheco. Estudo do efeito sinérgico na co-pirólise de resíduos de uma indústria vitivinícola: caracterização e comportamento térmico. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2023. |
| Resumo: | Devido às reservas finitas e ao impacto negativo causado ao meio ambiente pelos combustíveis fósseis, há uma constante busca pela utilização de energias renováveis. Entre essas, tem-se as biomassas, que podem ser convertidas em energia através de processos termoquímicos, como a pirólise. Quando é utilizada mais de uma matéria-prima na pirólise, tem-se a co-pirólise, que pode apresentar efeito sinérgico. Neste trabalho, estudou-se a co-pirólise de quatro misturas de biomassas, compostas por resíduos provenientes de uma indústria vitivinícola, sendo eles: engaços de uva (EU), bagaços de uva-vinificação (BUV) e bagaços de uva-graspa (BUG). As misturas foram feitas em quatro proporções mássicas: seguindo a ordem EU:BUV:BUG, as proporções foram de 1:1:0, 1:0:1, 0:1:1 e 1:1:1. Inicialmente, foi feita a caracterização dos resíduos através das análises lignocelulósica, imediata, elementar, de densidade aparente e poder calorífico superior. As misturas foram submetidas à pirólise em um analisador termogravimétrico com razão de aquecimento de 10 ºC min-1. A partir dos dados obtidos, as temperaturas de pico e a perda de massa durante o processo foram comparadas com resultados das biomassas puras. Também, foi avaliada a presença de sinergismo comparando a massa de sólido residual experimental com a teórica. Quanto as análises de caracterização, todos os resultados obtidos estão de acordo com o reportado na literatura. As biomassas estudadas são compostas majoritariamente por lignina, possuem alto teor de matéria volátil e baixo teor de cinzas. São formadas, principalmente, por carbono e oxigênio, apresentam baixos teores de nitrogênio e enxofre, alto poder calorífico superior e densidade aparente elevada quando comparadas a outras biomassas. Em relação a análise termogravimétrica, foram identificados quatro picos, um ombro e uma cauda referentes a perda de massa de umidade, hemicelulose, α-celulose e lignina. As temperaturas iniciais e finais de cada etapa não possuem diferenças significativas entre as amostras individuais e suas misturas. As misturas que contêm engaços de uva apresentam uma redução na massa de sólido residual experimental em comparação ao esperado, que seria a média aritmética entre a massa de sólido residual das biomassas puras, indicando que mais massa foi pirolisada. Foi identificado efeito sinérgico nas misturas binárias que possuem engaços de uva, sendo que a mistura entre EU e BUG apresenta efeito sinérgico positivo, principalmente, no pico de decomposição da hemicelulose e celulose. Tal efeito se reflete na redução da temperatura máxima de pico, indicando que menos energia é necessária para realizar o processo, e aumento na velocidade de decomposição, o que representa que a biomassa é transformada em energia mais rápido. A partir das análises realizadas neste trabalho, conclui-se que os resíduos da indústria vitivinícola possuem alto potencial para geração de energia. Além disso, sugere-se realizar a pirólise das biomassas de engaços de uva e bagaço de uva-graspa juntas, visto que ocorre um efeito sinérgico que se reflete num menor gasto energético para a indústria. |
| Abstract: | Due to finite reserves and the negative impact caused to the environment by fossil fuels, there is a constant search for the use of renewable energy. Among these, there are the biomasses, which can be converted into energy through thermochemical processes, such as pyrolysis. When more than one raw material is used for pyrolysis, there is the co-pyrolysis, which can have a synergistic effect. In this work, it was studied the co-pyrolysis of four biomass mixtures, composed by residues from a wine industry, namely: grape stalks (EU), grape pomace-vinification (BUV), and grape pomace-brandy (BUG). The mixtures were made in four mass proportions: following the order EU:BUV:BUG, the proportions were 1:1:0, 1:0:1, 0:1:1 and 1:1:1. Initially, the waste was characterized through lignocellulosic, proximate, ultimate, apparent density and high heating value analyses. The mixtures were subjected to pyrolysis in a thermogravimetric analyzer with a heating rate of 10ºC min-1. From the data obtained, the peak temperatures and mass loss during the process were compared with the results from pure biomasses. Also, the presence of synergism was evaluated by comparing the experimental residual solid mass with the theoretical one. Regarding the characterization analyses, all results obtained are in accordance with those reported in the literature. The studied biomasses are mainly composed of lignin, have a high content of volatile matter and low ash content. They are mainly formed by carbon and oxygen, have a low nitrogen and sulfur contents, high calorific value, and high apparent density when compared to other biomasses. In relation to thermogravimetric analysis, four peaks were identified, a shoulder and a tail referring to the mass loss of moisture, hemicellulose, α-cellulose and lignin. The initial and final temperatures of each step do not have significant differences between the individual samples and their mixtures. Mixtures containing grape stalks show a reduction in the experimental residual solid mass compared to the expected one, which would be the arithmetic mean between the mass of solid residual pure biomass, indicating that more mass was pyrolyzed. A synergistic effect was identified in binary mixtures that contain grape stalks, with the mixture between EU and BUG showing a positive synergistic effect, mainly on the hemicellulose and cellulose decomposition peak. This effect is reflected in the reduction of the maximum peak temperature, indicating that less energy is needed to carry out the process, and an increase in the rate of decomposition, which means that the biomass is transformed faster into energy. From the analyses carried out in this work, it is concluded that the waste from wine industry has high potential for energy generation. Furthermore, it is suggested to carry out the pyrolysis of grape stalk and grape pomace biomass together, as a synergistic effect occurs which is reflected in less energy expenditure for the industry. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33511 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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