Produção de bio-óleo a partir de bagaço de cana-de-açúcar por liquefação térmica - SILVA JUNIOR, Reinaldo Alves da (2022)
A liquefação térmica é um processo de conversão termoquímica da biomassa realizado sob pressões e temperaturas elevadas e na presença de um solvente, que produz um bio-óleo com maior poder calorífico que a biomassa original. Este produto se apresenta como uma alternativa para substituição dos combustíveis fósseis; portanto, é necessário desenvolver metodologias que viabilizem a produção deste bio-óleo em larga escala, e como os parâmetros operacionais influenciam fortemente o rendimento e a composição do produto, é preciso otimizá-los. Foram realizadas reações de liquefação térmica de bagaço de cana-de-açúcar variando a temperatura, o tempo de reação, a concentração de catalisador (carbonato de potássio) e o solvente, e planejamentos experimentais foram usados para determinar a combinação de fatores que levam ao melhor rendimento em bio-óleo. Nos testes com água como solvente, o fator com maior influência no rendimento foi a concentração do catalisador e, ao contrário do que era esperado, a quantidade de bio-óleo diminuiu com a presença do catalisador e a maior parte da matéria orgânica ficou dissolvida na fase aquosa. O tempo de reação e a temperatura tiveram efeitos menores sobre o rendimento. Com este solvente, a condição que levou ao maior rendimento de bio-óleo, 37,2%, foi a temperatura de 300°C, o tempo de reação de 0 minutos (medido a partir do momento em que se atinge a temperatura de reação) e a ausência de catalisador. Já nos experimentos com etanol como solvente, os dois parâmetros avaliados (temperatura e tempo de reação) apresentaram efeitos significativos sobre o rendimento de bio-óleo, e o melhor rendimento, de 63,8%, foi obtido a 300°C e 30 minutos. Análises de FTIR dos bio-óleos produzidos nas reações com água indicaram que este produto é rico em compostos oxigenados e que aqueles provenientes das reações catalisadas tinham uma maior quantidade de compostos aromáticos. As análises de CG-EM para os bio-óleos de reações hidrotérmicas confirmaram estas informações e mostraram que mais da metade dos compostos identificados foram álcoois, ésteres ou seus derivados. Os espectros de FTIR dos bio-óleos de reações com etanol indicaram que eles possuíam mais aromáticos e menos compostos com carbonila que aqueles produzidos com água, além de fragmentos de polissacarídeos. Por fim, o bagaço de cana-de-açúcar se mostrou como um bom substrato para a liquefação térmica e seu bio-óleo como um produto promissor para substituição do petróleo, como combustível ou como fonte de compostos orgânicos para a indústria.