Estudo da viabilidade da conversão térmica de resíduos de fibra de média densidade (MDF) - Ferreira, Suelem Daiane (2013)
Resíduos de fibra de média densidade (MDF) são gerados diariamente por diversos setores, dentre eles destaca-se o setor moveleiro. O aproveitamento do resíduo de MDF por meio da conversão térmica pode ser uma alternativa para sua disposição final. A pirólise é uma das mais promissoras tecnologias de conversão térmica, gerando produtos de valor agregado, destacando-se de outras fontes de energias renováveis. Os produtos oriundos do processo de pirólise são: o char, bio-óleo e gases combustíveis, que possuem bom poder calorífico, tendo várias aplicações, tanto na indústria química, quanto na geração de energia. O conhecimento de cinética foi fundamental para a implementação do processo de pirólise em um reator de escala piloto de operação semi-contínua. A cinética da degradação térmica do MDF foi avaliada em condições não-isotérmicas através de análises termogravimétricas (TGA/DTG) em atmosfera inerte (N2) e com ar artificial (mistura de N2 e O2). Essas análises foram realizadas com amostras de diâmetro de partícula inferior a 0,21 mm e massa inicial de 10 mg. Para as análises termogravimétricas com N2 foram utilizadas as seguintes taxas de aquecimento: 5, 10, 15, 25, 50, 75 e 100 °Cmin-1, enquanto os ensaios com ar artificial foram conduzidos a uma taxa de aquecimento de 25 °Cmin-1. Os experimentos em atmosfera inerte mostraram que a região onde ocorre a principal perda de massa do MDF acontece entre 200 °C e 500 °C, a energia de ativação variou de 137 a 152 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 21010 a 51011 min-1. Os experimentos com ar artificial indicaram que a degradação do MDF ocorreu em três regiões distintas: a primeira variando da temperatura ambiente até 200 ºC, a segunda de 200 à 330 ºC e a terceira entre 350 e 500 ºC. Entretanto, foi na segunda região que ocorreu a principal perda de massa, sendo a energia de ativação variável entre 149 a 179 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 2,71015 a 3,81016 min-1. Na terceira região a energia de ativação variou de 144,9 a 155,9 kJmol-1 e o fator pré-exponencial de 1,3109 a 2,61011 min-1. Os parâmetros cinéticos foram determinados através dos métodos não-isoconversionais: Coats-Redfern; MacCallum-Tanner; e Van Krevelen. O MDF foi caracterizado quanto à concentração de metais, minerais, celulose, hemicelulose, lignina, teor de fenóis, Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV), análise elementar, análise imediata e poder calorífico. A pirólise do MDF foi avaliada em um reator de escala piloto de operação semi-contínua com rosca transportadora visando caracterizar e quantificar os produtos gerados no processo de pirólise em diferentes taxas de aquecimento. O rendimento do char variou entre 18,6 e 34,3 (% massa), o rendimento do bio-óleo variou entre 22,9 e 30,2 (% massa) e o rendimento do gás combustível 37,3 e 58,6 (% massa). A caracterização dos produtos gerados no processo de pirólise foi realizada através de MEV, FTIR, análise elementar, análise imediata, poder calorífico e cromatografia gasosa. Uma estimativa do rendimento energético global do sistema de pirólise empregado operando a 600 ºC indicou um valor de 21,8%. Também foram estimados o rendimento energético de cada produto da reação comparativamente ao conteúdo energético do resíduo de MDF pirolisado: 44,8% no gás combustível produzido; 33,5% no char; e 24,2% no bio-óleo produzido.