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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34735| Título: | Efeito de pré-tratamentos químicos nas propriedades de um resíduo da colheita do milho visando sua conversão energética |
| Título(s) alternativo(s): | Effect of chemical pre-treatments on the properties of a corn harvest residue for energy conversion |
| Autor(es): | Mayer, Mariana de Bairros |
| Orientador(es): | Di Domenico, Michele |
| Palavras-chave: | Processos químicos Biomassa Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Energia - Fontes alternativas Chemical processes Biomass Recycling (Waste, etc.) Renewable energy sources |
| Data do documento: | 8-Dez-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | MAYER, Mariana de Bairros. Efeito de pré-tratamentos químicos nas propriedades de um resíduo da colheita do milho visando sua conversão energética. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2023. |
| Resumo: | A crise petrolífera dos anos 70 destacou a urgência de adotar fontes renováveis, como biomassas, para substituir combustíveis fósseis. Essa substituição traz benefícios como a gestão de resíduos, redução da poluição e a transição para fontes mais limpas, como álcool, biogás e biodiesel. O brasil possui uma vasta produção de milho, gerando resíduos significativos, incluindo caules, palha, cascas e sabugos, que representam cerca de 50% da colheita. As plantas, como coletoras de energia solar, armazenam energia química que pode ser acessada por rotas termoquímicas como combustão, gaseificação e pirólise. O bio-óleo (um biocombustível) e o biochar (usado como adsorvente) são produzidos durante a pirólise, um processo sem oxigênio. Para otimizar a pirólise, pré-tratamentos químicos podem ser utilizados na biomassa para alterar sua estrutura e/ou remover componentes, melhorando a qualidade dos produtos e catalisando reações. São escassos os estudos sobre a aplicação desses tratamentos na pirólise, então há um interesse significativo em explorar como eles afetam o reaproveitamento de resíduos, como os provenientes da colheita de milho. Portanto, neste trabalho foi realizada a caracterização do resíduo da colheita do milho sem tratamento, tratado com sal e tratado com ácido, através das análises imediata e lignocelulósica para verificar qual o impacto desses tratamentos nas propriedades do resíduo e como isso afeta os processos de conversão térmica. Também foi realizada a análise termogravimétrica do resíduo. A aplicação do tratamento ácido removeu os minerais da biomassa e resultou numa redução nas cinzas, de 1,48% para 0,61%. Essa redução é benéfica, pois baixos teores de cinzas evitam acúmulos nos equipamentos e melhoram a eficiência do processo termoquímico. Além disso, observou-se um aumento nos voláteis, de 78,88% para 84,35%, indicando maior potencial energético, tornando o tratamento ácido uma opção promissora para aprimorar as propriedades do resíduo, favorecendo sua conversão em uma fonte mais eficiente de energia. O baixo teor de umidade em todas as amostras também contribui para conversões térmicas mais eficazes. Já na análise lignocelulósica, o tratamento ácido promoveu uma redução considerável nos teores de extrativos e hemicelulose, sendo a hemicelulose hidrolisada pelo tratamento e os extrativos removidos por possuírem poucas ligações químicas com as fibras da biomassa. O tratamento com sal mostrou-se eficiente na remoção de hemicelulose e extrativos, assim como o tratamento ácido, mas removeu uma porcentagem menor de hemicelulose e maior de extrativos. Da análise de DTG foi possível verificar, através de comparações da literatura, que o resíduo do milho tem um grande potencial para ser utilizado na conversão térmica, por ter seus componentes degradados mais rapidamente, elevando a taxa da reação. |
| Abstract: | The petroleum crisis of the 1970s highlighted the urgency of adopting renewable sources, such as biomass, to replace fossil fuels. This substitution brings benefits such as waste management, pollution reduction and the transition for cleaner sources such as alcohol, biogas and biodiesel. Brazil has a vast production of corn, generating significant waste, including stalks, straw, husks and corncobs, which account for around 50% of the harvest. As collectors of solar energy, plants store chemical energy that can be accessed through thermochemical routes such as combustion, gasification and pyrolysis. Bio-oil (a biofuel) and biochar (used as an adsorbent to remove heavy metals and colorants from effluents) are produced during pyrolysis, an oxygen-free process. To optimize pyrolysis, chemical pre-treatments can be applied on biomass to alter its structure and remove components, improving the quality of the products and catalyzing reactions. Studies on the application of these treatments for pyrolysis are scarce, so there is significant interest in exploring how they affect the reuse of residues such as those from corn harvest. Therefore, in this work, the characterization of the untreated corn harvest residue, treated with salt and treated with acid was carried out through the proximate and lignocellulosic analyses to verify the impact of these treatments on the properties of the residue and how this would affect the thermal conversion processes. Thermogravimetric analysis of the residue was also carried out. The acid treatment removed minerals from the biomass and resulted in a reduction in ash, from 1.48% to 0.61%. This reduction is beneficial, as low ash levels improve the efficiency of the process by preventing accumulations in the equipment and improve the efficiency of the thermochemical process. In addition, there was an increase in volatiles, from 78.88% to 84.35%, indicating greater energy potential, making acid treatment a promising option for improving the properties of the waste, favoring its conversion into a more efficient source of energy. The low moisture content of all the samples also contributes to more efficient thermal conversions. As for the lignocellulose analysis, the acid treatment led to a considerable reduction in the extractive and hemicellulose contents, with the hemicellulose being hydrolyzed by the acid and the extractives being removed and the extractives removed for having few chemical bonds with the biomass fibers. The salt treatment proved to be as efficient at removing hemicellulose and extractives as the acid treatment, but removed a lower percentage of hemicellulose and a slightly higher percentage of extractives. From the DTG analysis, it was possible to verify, through comparisons in the literature, that corn residue has great potential for use in thermal conversion, as its components degrade more quickly than the study in comparison, increasing the reaction rate. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34735 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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