Pirólise das cascas de grãos de girassol: um estudo sobre a cinética de reação e sobre os produtos gerados

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: TIBOLA, Fernando Lucas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro; Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE; Brasil; UFTM; Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Casca da semente de girassol.; Energia de ativação.; Pirólise analítica.; Hidropirólise.; Sunflower seed husk.; Activation energy.; Analytical pyrolysis.; Hydropyrolysis.; Físico-Química
• Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/630

A busca por fontes renováveis de energia apresenta a biomassa como uma alternativa para os combustíveis fósseis a partir da utilização de processos termoconversionais. A casca de semente de girassol é um resíduo oriundo da produção do óleo de girassol e é amplamente gerada no Brasil. O presente trabalho objetivou estudar a reação de pirólise para essa biomassa em atmosfera de hélio e de hidrogênio; buscou ainda estudar os parâmetros cinéticos da decomposição da casca de semente de girassol, utilizando modelos isoconversionais, de energia de ativação distribuída e de reações paralelas e independentes. A análise imediata foi realizada para caracterização química da biomassa e a partir dos resultados estimou-se o poder calorífico superior do material. Análises de micro pirólise convencional e da hidropirólise, a 600°C, foram realizadas em um micro pirolisador CDS 5200 acoplado a um cromatógrafo gasoso e um espectrômetro de massas (GC/MS QP 2010 plus, Shimadzu), visando verificar os principais produtos pirolíticos. As análises termogravimétricas foram realizadas de forma dinâmica em analisador termogravimétrico (TGA/DTA DTG-60H, Shimadzu), utilizando cinco taxas de aquecimento; 5, 10, 15, 20 e 25°C/min. O poder calorífico superior estimado foi de 18,54 MJ/kg. Os principais produtos identificados na pirólise convencional da casca de semente de girassol foram: ácido acético e ácido oleico; já para a hidropirólise foram: ácido acético, furfural, nonanal e oleato de metila. Os produtos obtidos podem ser utilizados na indústria alimentícia, farmacêutica, cosmética e química, evidenciando o alto valor agregado dos mesmos. Os valores de energia de ativação estimados pelos modelos isoconversionais variaram entre 104,7 a 179,8 kJ/mol. O modelo de Miura-Maki forneceu resultados entre 90,1 kJ/mol e 169,6 kJ/mol, já o modelo de energia de ativação distribuída com a curva Gaussiana forneceu resultado de 153,4 a 157,7 kJ/mol. O modelo de reações paralelas e independentes foi implementado para três pseudocomponentes e os valores de energia de ativação variaram entre 76,3 kJ/mol e 183,6 kJ/mol. Os resultados obtidos indicaram que a casca da semente de girassol apresenta parâmetros de decomposição semelhantes aos de outras biomassas. Os modelos isoconversionais forneceram uma estimativa inicial dos valores de energia de ativação, entretanto a aplicação dos mesmos não se mostrou adequada para altas conversões. Já para os modelos de energia de ativação distribuída, valores mais altos de conversão de massa foram considerados para os cálculos. Os modelos isoconversionais e os de energia de ativação distribuída facilitam a comparação dos valores de energia de ativação com outras biomassas, porém podem não representar bem a heterogeneidade da biomassa estudada. O modelo de reações paralelas e independentes é mais robusto e mais complexo de ser implementado que os outros modelos, representa melhor a heterogeneidade da biomassa, mas dificulta a comparação de valores de energia de ativação com os de outras biomassas. Os resultados obtidos no trabalho podem contribuir para o manejo e tratamento do resíduo de girassol, indicando opções para geração de combustíveis e de produtos de valor agregado.