Cinética da gaseificação com CO2 de resíduos sólidos da indústria alimentícia

• Autor(a) principal: Gabriel, Isabel Alves Pimenta
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25992
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Biomassa; Resíduos sólidos; Conversão térmica; Termogravimetria; Cinética; Biomass; Solid waste; Thermal conversion; Thermogravimetry; Kinetics

A conversão termoquímica de biomassa é um meio de destinação e aproveitamento de resíduos sólidos, principalmente os provenientes das agroindústrias. O objetivo desse estudo foi analisar as características de gaseificação dos resíduos da borra de café (BC), semente da goiaba (SG) e bagaço de caju (BCJ) em atmosferas de N2 (pirólise) e CO2 (gaseificação) além de observar a cinética do processo. Os materiais passaram pelo processo de pirólise seguida da gaseificação de forma contínua, sem a necessidade de retirada do material após serem pirolisados. A gaseificação foi estudada no modo isotérmico e dinâmico. Para a análise da gaseificação no modo isotérmico, o material foi aquecido em atmosfera inerte de N2 com taxa de aquecimento de 20 ºC/min e fluxo de 100 mL/min até atingir a temperatura de 875, 925 e 975 ºC na qual, após essa temperatura foi acionado o gás CO2. No processo dinâmico (não isotérmico), o agente gaseificante (CO2) foi acionado desde o início da reação (temperatura ambiente) até atingir a temperatura de 1000 ºC, com fluxo constante de 100 mL/min e taxas de aquecimento variando entre (10, 20, 30 e 40 ºC/min). No processo de pirólise, os materiais a partir de temperaturas próximas a 600 ºC começaram a se decompor lentamente, já na atmosfera de CO2 o perfil de perda de massa foi muito próximo a pirólise abaixo de 600 ºC. Em temperaturas mais elevadas, os materiais continuaram a reagir até o completo consumo de carbono do biocarvão. As biomassas analisadas mostraram ter um elevado poder calorífico quando comparadas a outras biomassas encontradas na literatura variando entre (19,2 e 22,7 MJ.kg-1). O teor de materiais voláteis e o carbono fixo demonstraram que, há grande quantidade de compostos a serem devolatilizados e há pouca produção de cinzas, principalmente para a SG e BCJ. Para análise da cinética foram aplicados os modelos: homogêneo, de núcleo não reagido e de poros aleatórios para as três biomassas analisadas. Na cinética não isotérmica a energia de ativação variou entre 155,18 - 205,41 kJ.mol-1 e o fator pré-exponencial entre 9,94x105 - 6,49x108 min-1. As energias de ativação para o método isotérmico variaram entre 123,55 - 219,22 kJ.mol-1 e o fator pré-exponencial entre 2,99x105 - 2,62x108 min-1. Dessa forma, é possível constatar que as biomassas possuem boas características físico-químicas e que sua aplicabilidade para fins energéticos é possível, além de ser um aproveitamento mais adequado para os resíduos.