Pirólise rápida da cianobactéria Spirulina para produção de combustíveis e químicos

• Autor(a) principal: Chagas, Bruna Maria Emerenciano das
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21610
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Aromáticos; Pirólise; Bio-óleo; Cianobactéria; Spirulina; Zeólitas; TGRP

Recentemente as microalgas e cianobactérias vem sendo muito estudadas como fonte de biocombustíveis devido a sua elevada produtividade, elevado teor de óleo e capacidade de crescer em uma grande variedade de climas e terras sem competir com a produção de alimentos. A pirólise é um método de conversão termoquímica eficaz capaz de converter biomassa em bio-óleo, carvão e gases combustíveis. O bio-óleo é uma mistura líquida de compostos orgânicos potencial para substituir o óleo diesel. Tem sido demosntrado que bio-óleos de microalgas e cianobactérias são mais estáveis, apresentam teor de oxigênio mais baixo e poder calorífico mais alto que bio-óleos de biomassa lignocelulósica, embora contenha um alto teor de nitrogênio devido a presença de proteínas na matéria-prima. A Spirulina é uma cianobactéria que vem sendo muito estudada nos processos de degradação térmica por apresentar alto teor de proteínas (74%) e baixo teor de lipídios (< 1%) podendo ser totalmente convertida em biocombustível. Nesta tese, foi investigado o potencial de produção de combustíveis e químicos a partir da pirólise rápida de Spirulina. Os experimentos de pirólise rápida convencional em Py-GC/MS foram conduzidos para investigar a influência dos parâmetros de pirólise, tais como temperatura, taxa de aquecimento e tempo de residência nos rendimentos dos produtos. O rendimento dos produtos da pirólise foi maximizado a 450 °C e 30 s, independente da taxa de aquecimento. Essas condições foram escolhidas para o estudo da pirólise catalítica com 9 zeólitas diferentes para avaliar a produção de hidrocarbonetos específicos, compostos oxigenados e nitrogenados em funcão da razão biomassa/catalisador. O rendimento de hidrocarbonetos aromáticos aumentou à medida que a proporção de catalisador/biomassa aumentou de 1:1 para 10:1. A zeólita H-ZSM5 (23) apresentou o rendimento máximo de hidrocarbonetos e a maior redução de fénois quando comparada as outras zeólitas, porém os compostos nitrogenados totais não foram significativamente reduzidos por nenhum catalisador testado. Posteriormente testes de pirólise rápida de Spirulina foram conduzidos em um reator de leito fluidizado da USDA-ARS sob diferentes atmosferas de reação. Foram testadas a pirólise convencional com atmosfera inerte (N2) e um processo de pirólise com atmosfera reativa compostas por gases reciclados da piólise, denominado “Tail Gas Reactive Pyrolysis” (TGRP). O bio-óleo, carvão e gases produzidos pelo processo TGRP tiveram suas características melhoradas em relação aos produtos obtidos na pirólise convencional, houve um aumento na concentração dos hidrocarbonetos aromáticos e predominaram compostos nitrogenados com um único átomo de nitrogênio (piridinas, pirroles, indoles, nitrilas e amidas). Devido a esta composição, esse bio-óleo apresentou um nível suficientemente elevado de estabilidade térmica para ser destilado. Além disso, o bio-óleo produzido pelo processo TGRP foi mais estável, menos ácido e apresentou um poder calorífico mais alto que bio-óleos de biomassa lignocelulósica.