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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4669| Título: | Cinética da conversão térmica na pirólise de compósitos de polietileno/alumínio |
| Título(s) alternativo(s): | Thermal conversion kinetics in the pyrolysis of polyethylene/aluminum composites |
| Autor(es): | Zanardini, Matheus Henrique |
| Orientador(es): | Oliveira, Ivanir Luiz de |
| Palavras-chave: | Polietileno Alumínio Materiais compostos Termoquímica Análise térmica Polyethylene Aluminum Composite materials Thermochemistry Thermal analysis |
| Data do documento: | 13-Dez-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | ZANARDINI, Matheus Henrique. Cinética da conversão térmica na pirólise de compósitos de polietileno/alumínio. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. |
| Resumo: | A produção industrial de combustíveis a partir de fontes orgânicas pode seguir por diferentes rotas térmicas como a hidrogenação, gaseificação e pirólise. A pirólise é amplamente utilizada na indústria, como na carbonização de biomassas, na conversão do petróleo e do carvão mineral. Na pirólise, a matéria prima sofre um conjunto de reações químicas que são induzidas termicamente na ausência parcial ou total de oxigênio. A pirólise poderia ser uma rota viável para a redução de impactos ambientais devido a descartes de polímeros. No entanto, a grande variedade polimérica e a presença de elementos de adição e de cargas de reforços trazem desafios ao controle de processo. Este trabalho estudou os efeitos de parâmetros térmicos sobre a pirólise de resíduos do tipo Polietileno/Alumínio metálico (PE/Al). Parâmetros cinéticos foram avaliados em função da taxa de aquecimento entre 10 e 40 °C.min-1 e de possível efeito catalítico da carga metálica sobre a taxa de conversão do polímero. Um modelo cinético isoconversional foi aplicado sobre os resultados de Termogravimetria (TG) e de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Parâmetros cinéticos da conversão térmica do compósito PE/Al foram avaliados de forma comparativa com filmes de polietileno (PE) sem alumínio, extraído quimicamente do material. Pela Termogravimetria (TG) determinou-se que a conversão da massa de ambas as amostras, com e sem alumínio, ocorreu em uma única etapa de volatilização e que o seu máximo era diretamente proporcional à taxa de aquecimento. O produto da pirólise do PE/Al apresentou somente o material inerte enquanto o material orgânico se volatizou (cerca de 92,5% da massa inicial), fração destinada para fins energéticos. Foram determinadas as energias de ativação das diferentes amostras pelo método isoconversional de Starink, em que se obteve (153,8±13,3) e (76,8±3,6) kJ.mol-1 para o PE e PE/Al, respectivamente. A redução do valor da energia de ativação para o PE/Al, comparado ao PE, demonstrou neste presente trabalho a influência catalítica da presença do alumínio metálico na pirólise dessa classe de materiais. |
| Abstract: | Industrial production of fuels from organic sources may follow different thermal routes such as hydrogenation, gasification and pyrolysis. Pyrolysis is widely used in industry, such as carbonization of biomass, conversion of petroleum and coal. In pyrolysis, the raw material undergoes a set of chemical reactions that are thermally induced in the partial or total absence of oxygen. Pyrolysis could be a viable route for reducing environmental impacts from polymer waste. However, the wide polymeric variety and the presence of fillers and reinforcement loads pose challenges to process control. This work studied the effects of thermal parameters on the pyrolysis of polyethylene/metallic aluminum (PE / Al) residues. Kinetic parameters were evaluated as a function of the heating rate between 10 and 40 ° C.min-1 and the possible catalytic effect of the metal charge on the polymer conversion rate. An isoconversional kinetic model was applied to the results of Thermogravimetry (TG) and Differential Exploratory Calorimetry (DSC). Thermal conversion kinetic parameters of the PE/Al composite were compared comparatively with non-aluminum polyethylene (PE) films chemically extracted from the material. Thermogravimetry (TG) determined that the mass conversion of both samples, with and without aluminum, occurred in a single volatilization step and that its maximum was directly proportional to the heating rate. The PE / Al pyrolysis product presented only the inert material while the organic material became volatile (about 92,5% of the initial mass), a fraction intended for energy purposes. The activation energies of the different samples were determined by the Starink isoconversional method, which obtained (153.8 ± 13.3) and (76.8 ± 3.6) kJ.mol-1 for PE and PE/Al, respectively. The reduction of the activation energy value for PE / Al, compared to PE, demonstrated in the present work the catalytic influence of the presence of metallic aluminum in the pyrolysis of this class of materials. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4669 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
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