Caracterização e fracionamento do bio-óleo obtido pela pirólise rápida do bagaço de cana-de-açúcar
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Data de Publicação: | 2019 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/37693 |
Resumo: | A obtenção de fontes de energia mais limpas e renováveis é imprescindível para uma sociedade como a nossa, que atualmente tem um alto consumo energético e problemas ambientais agravantes. Nesse contexto, a biomassa é uma importante matéria-prima, e sua conversão pelo processo de pirólise gera um bioproduto chamado bio-óleo, um líquido escuro e viscoso que contém vários compostos químicos como: álcoois, aldeídos, fenóis e lignocelulósicos. A vasta gama de compostos presentes no bio-óleo despertou o interesse para o seu fracionamento. A tese aqui apresentada trata sobre a separação do bio-óleo pelo processo de extração com solvente, utilizando tolueno, metanol e água, seguido da destilação a vácuo operando com pressões de 50, 100 e 200 Torr, para a obtenção de frações. Foram realizadas análises para caracterização da composição do bio-óleo, das frações e dos destilados utilizando um cromatógrafo gasoso com espectrometria de massa acoplado, no qual foram identificados diversos compostos que representam uma área superior a 80% da área cromatográfica total. Também foram realizadas análises complementares para determinação de propriedades importantes como: estabilidade à oxidação, índice de acidez, massa específica, teor de água e viscosidade, tendo como resultado para o bio-óleo 3,77 h, 31,495 mg KOH/g amostra, 1,136 g/cm³, 3,8% e 77,05 cSt, respectivamente. Com os dados obtidos experimentalmente foram realizadas simulações, usando o software Aspen Plus V8.8, para processos de fracionamento do bio-óleo com solventes distintos obtendo nas correntes finais taxas de recuperação para os ácidos graxos, os furanos, os compostos fenólicos e o levoglucosano de 97,5%, 73,5%, 99,8% e 99,7%, respectivamente, e com uma reutilização para os solventes em torno de 98%. O processo de simulação para o fracionamento do bio-óleo com tolueno obteve melhores resultados comparado aos demais processos, uma vez que além das frações recuperadas foi observada uma demanda energética menor para a realização do fracionamento. |
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A vasta gama de compostos presentes no bio-óleo despertou o interesse para o seu fracionamento. A tese aqui apresentada trata sobre a separação do bio-óleo pelo processo de extração com solvente, utilizando tolueno, metanol e água, seguido da destilação a vácuo operando com pressões de 50, 100 e 200 Torr, para a obtenção de frações. Foram realizadas análises para caracterização da composição do bio-óleo, das frações e dos destilados utilizando um cromatógrafo gasoso com espectrometria de massa acoplado, no qual foram identificados diversos compostos que representam uma área superior a 80% da área cromatográfica total. Também foram realizadas análises complementares para determinação de propriedades importantes como: estabilidade à oxidação, índice de acidez, massa específica, teor de água e viscosidade, tendo como resultado para o bio-óleo 3,77 h, 31,495 mg KOH/g amostra, 1,136 g/cm³, 3,8% e 77,05 cSt, respectivamente. 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In this context, biomass is an important raw material, and its conversion through the pyrolysis process generates a bioproduct called bio-oil, a dark, viscous liquid that contains various chemical compounds such as: alcohols, aldehydes, phenols and lignocelluloses. The wide range of compounds present in bio-oil has sparked interest for its fractionation. The thesis presented here deals with the separation of bio-oil by the solvent extraction process, using toluene, methanol and water, followed by vacuum distillation operating at 50, 100 and 200 Torr pressures, to obtain fractions. Analyzes were performed to characterize the composition of biooil, fractions and distillates using a gas chromatograph with mass spectrometry coupled, in which several compounds were identified that represent an area greater than 80% of the total chromatographic area. Complementary analyzes were also carried out to determine important properties such as: oxidation stability, acid number, specific mass, water content and viscosity, resulting in the bio-oil 3,77 h, 31,495 mg KOH/g sample, 1,136 g/cm³, 3,8% and 77,05 cSt, respectively. With the data obtained experimentally, simulations were performed, using the Aspen Plus V8.8 software, for bio-oil fractionation processes with different solvents obtaining in the final currents recovery rates for fatty acids, furans, phenolic compounds and levoglucosan 97,5%, 73,5%, 99,8% and 99,7%, respectively, and with a reuse for solvents of around 98%. The simulation process for the fractionation of bio-oil with toluene obtained better results compared to the other processes, since in addition to the recovered fractions, a lower energy demand was observed for the fractionation.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia QuimicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia QuímicaBio-óleoExtração com solventeDestilação a vácuoSimulação de processosCaracterização e fracionamento do bio-óleo obtido pela pirólise rápida do bagaço de cana-de-açúcarinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Augusto César Cardoso de Melo.pdfTESE Augusto César Cardoso de Melo.pdfapplication/pdf2305159https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/37693/1/TESE%20Augusto%20C%c3%a9sar%20Cardoso%20de%20Melo.pdfe8d114a514f9a8bccafa6cfe2c49e35fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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