Valorização energética da pinha e da Laminaria digitata: ensaios de pirólise e de co-pirólise

• Main Author: Nascimento, Mariana Raquel Teixeira do
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.22/23516
• topic: Pirólise; Biomassa; Bio-óleo; Carbonizado; Co-pirólise; Pinhas; Macroalgas; Laminaria digitata; Pyrolysis; Biomass; Bio-oil; Char; Co-pyrolysis; Pine cones; Macroalgae

Atualmente, os diversos problemas ambientais associados à utilização de combustíveis fósseis têm motivado a procura por formas sustentáveis de energia, de modo a mitigar o agravamento das alterações climáticas. A biomassa tem conquistado notoriedade devido ao potencial que apresenta enquanto alternativa aos combustíveis fósseis. Um dos processos de conversão é a pirólise que possibilita a obtenção de três produtos distintos - bio-óleo, carbonizado e gases não condensáveis - através da decomposição termoquímica de matérias orgânicas a temperaturas superiores a 300 ˚C, na ausência de oxigénio. Porém, a fase líquida produzida apresenta algumas limitações na sua utilização direta como combustível, que podem ser contornadas através de várias tecnologias, que incluem a co-pirólise. Este processo promove a pirólise, em simultâneo, de duas ou mais matériasprimas em proporções diversas, viabilizando a produção de um bio-óleo com propriedades melhoradas. Neste trabalho, usaram-se amostras de pinhas e de macroalgas Laminaria digitata, tendo-se começado pela caraterização destas matérias-primas. Seguidamente, estudou-se a influência da temperatura nos produtos resultantes da pirólise de pinhas a quatro temperaturas de set-point distintas (450, 550, 650 e 750 ºC), de forma a determinar a temperatura que possibilita a obtenção do máximo rendimento da fase líquida. Verificouse que o rendimento do bio-óleo atingiu o seu valor mais elevado (39,91 %) à temperatura de set-point de 650 ºC, pelo que o seguinte estudo de co-pirólise foi realizado nessas condições de temperatura. Os ensaios de pirólise originaram bio-óleos com valores de pH entre os 3,03 e os 3,44 e valores de poder calorífico superior (PCS) entre os 10,36 e os 15,86 MJ/kg. Os carbonizados da pirólise apresentaram resultados de PCS compreendidos numa gama entre os 28,83 e os 31,66 MJ/kg. Por sua vez, a análise aos gases não condensáveis evidenciou um aumento da quantidade de cada gás produzido (CO2, CO, H2 e CH4) com o aumento da temperatura. Seguidamente, investigou-se a copirólise de pinhas com macroalgas Laminaria digitata, variando a percentagem mássica de macroalga na mistura entre os 10 % e os 50 %, e também a pirólise de apenas macroalgas. Estes ensaios de co-pirólise decorreram à temperatura de set-point de 650 ºC e revelaram que os rendimentos das fases gasosa (37,27 - 38,87 %) e sólida (31,55 - 32,32 %) registaram um ligeiro incremento com o aumento do teor de macroalgas na mistura. Contrariamente, o rendimento da fase líquida diminuiu (31,18 - 28,81 %). Após a análise dos produtos obtidos, concluiu-se que a co-pirólise de Laminaria digitata com pinhas proporcionou bio-óleos com pH mais elevados (3,15 – 4,65) comparativamente aos obtidos nos bio-óleos da pirólise de pinhas. No entanto, verificou-se que o PCS desses bio-óleos decresceu quando o teor de macroalga na mistura aumentou. Relativamente ao carbonizado, este poderá apresentar potencialidades para vir a ser utilizado na remediação de solos, embora esta possibilidade tenha de ser mais explorada, após uma análise detalhada das suas propriedades.