Hidrogenação de macroalgas para a produção de bio-combustíveis líquidos
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| Data de Publicação: | 2019 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/41463 |
Resumo: | Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019 |
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Hidrogenação de macroalgas para a produção de bio-combustíveis líquidosLiquifação hidrotérmicaHidrogenaçãoBiocombustíveisMacroalgasTeses de mestrado - 2019Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia do AmbienteTese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019Os combustíveis fósseis são as principais fontes de energia primária a nível mundial. Estes são as principais fontes de emissão de gases com efeito de estufa de origem antropogénica. A biomassa através da produção de biocombustíveis tem sido indicada como um dos possíveis substitutos aos combustíveis fósseis. A liquefacção hidrotérmica (LHT) é um processo termoquímico usado para a conversão de biomassa em bioenergia, na forma de bio-óleo, e outros produtos químicos. O rendimento e composição do bio-óleo são afectados por diversos factores, como a composição da biomassa e os parâmetros operacionais do processo de LHT, dos quais se destaca a temperatura, tempo de retenção, razão biomassa/água. Um dos parâmetros menos estudados da LHT é a hidrogenação, mais precisamente a utilização de gases redutores (H2, CO e syngas) como gás de processo. Este trabalho tem como objectivo estudar os efeitos que a utilização de H2 como gás de processo tem sobre o rendimento e composição do bio-óleo produzido a partir da macroalga fucus vesiculosus, e compará-lo com o bio-óleo produzido com a mesma macroalga, mas usando como gás de processo N2, que é o gás mais utilizado na literatura. Primeiramente identificou-se as temperaturas e tempo ideais para a produção de bio-óleo. A temperatura considerada ideal para ambos os casos foi de 325ºC e o tempo de retenção 30 min. Comparando os rendimentos do bio-óleo obtidos com os diferentes gases de processo verificou-se que aos 300ºC, usando H2 obtinha-se um rendimento ligeiramente superior podendo ser considerado negligenciável. Aos 325 e 350ºC, com a utilização de N2 como gás de processo, obteve-se um rendimento mais alto que H2. Apesar dos resultados obtidos estes são inconclusivos, quanto aos efeitos que a mudança de gases de processo provoca no rendimento do bio-óleo, pois o rendimento destes em quase todos os casos supera o máximo rendimento teórico que se poderia obter somando os rendimentos dos diferentes produtos. Mesmo nos casos em que isto não ocorre a soma dos rendimentos dos diferentes produtos ultrapassa em muito este valor máximo teórico. Isto ocorreu muito provavelmente devido a presença de impurezas na forma de água ou de DCM. Por último procedeu-se a análise dos bio-óleos da LHT, a 325ºC e 30 min. para comparar os efeitos que o H2 tem sobre a composição do bio-óleo. Os compostos identificados incluem cetonas, esteres, fenóis, ácidos gordos, álcoois e outros compostos oxigenados, pirroles, índoles, pirazinas, outros compostos que contêm azoto, alcanos, alcenos, alcinos e hidrocarbonetos cíclicos. Verificou-se que a composição era afectada pela substituição do gás de processo. O undeceno, que muito provavelmente era para o ensaio em que se usou N2 como gás de processo um dos 4 principais produtos, no caso em que se usou H2 deixou de ser. Para além disso quando se usou o N2 foi detectado a presença de DEHP algo que não foi detectado quando H2 foi utilizado. É possível que a utilização de H2 tenha impedido a formação deste produto, por exemplo através de hidrodesoxigenação do Anidrido ftálico e do álcool 2-etilhexanol ou de outros produtos que possam ter formado o DEHP ou através da estabilização de radicais livres que poderão ter formado este composto. Existe uma grande probabilidade de os hidrocarbonetos lineares com cadeias entre C20 a C29, terem aumentado na presença de H2, devido ao aumento da hidrodesoxigenação de ácidos gordos.Fossil Fuels are the main sources of primary energy worldwide. These are the main sources of emission of greenhouse gases of anthropogenic origin. Biomass, in the form of biofuels, has been indicated as one of the possible substitutes for fossil fuels. Hydrothermal liquefaction (HTL) is a thermochemical process used for the conversion of biomass into bioenergy, in the form of a bio-oil, and other chemical products. The yield and composition of the bio-oil are affected by several factors such as the composition and the operational parameters of the HTL process, such as temperature, retention time, biomass/water ratio, etc. One of the parameters of HTL less studied is the hydrogenation, more precisely, the use reduction gases (H2, CO e syngas) as the process gas. This work aims to study the effects that the use of H2 as the process gas has on the bio-oil yield and composition, produced from the macroalgae fucus vesiculosus, and comparing with the biooil produced with the same macroalgae, but using as the process gas, N2, which is the most widely used gas in the literature. First, the ideal temperatures and time for bio-oil production were identified. The temperature considered ideal for both cases was 325ºC and the time 30 min. Comparing the bio-oil yields obtained with the different process gases, it was found that at 300ºC, using H2 a slightly higher yield was obtained and could be considered negligible. At 325 and 350ºC, using N2 as the process gas, a higher yield was obtained than when using H2. Despite the results obtained, these are inconclusive, as to the effects that the change of the process gases has on the bio-oil yield, since the yield of bio-oil in almost all the cases exceeds the maximum theoretical yield that could be obtained by adding the yields of all the products. Even where this does not occur the sum of the different products exceeds by far this theoretical maximum value. This was most likely due to the presence of impurities in the form of water and DCM. Finally, HTL bio-oils produced at 325ºC and 30 min. were analyzed to compare the effects that the H2 has on the composition of the bio-oils. Identified compounds include ketones, esters, phenols, fatty acids, alcohols and other oxygenated compounds, pyrroles, indoles, pyrazines, and other nitrogen-containing compounds, alkanes, alkenes, alkynes and cyclic hydrocarbons. It was found that the composition was affected by the substitution of the process gas. Undecene, which most likely was one of the main 4 products when using N2, for the case in which H2 was used, no longer was one of the main 4 products. In addition, when N2 was used, DEHP was detected, which was not detected when H2 was used. It’s possible that the use of H2 has prevented the formation of this product, for example through the hydrodeoxygenation of phthalic anhydride and of the 2-ethylhexanol alcohol or other products that may have formed the DEHP or through the stabilization of free radicals that may have formed this compound. Linear hydrocarbons with chains between C20 and C29, very likely, increased in the presence of H2 due to the increase of hydrodeoxygenation of fatty acids.Costa, Paula Alexandra da ConceiçãoPinto, FilomenaRepositório da Universidade de LisboaRamos, Diogo Alexandre de Oliveira2020-01-29T15:34:43Z201920192019-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/41463TID:202387445porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:40:55Zoai:repositorio.ul.pt:10451/41463Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:54:43.270890Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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