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Tipo do documento: Dissertação
Title: Estudo dos parâmetros cinéticos da pirólise do sabugo de milho, palha de soja e caroço de açaí
Other Titles: Study of the kinetic parameters of the pyrolysis of corn cob, soybean straw, and açaí seed
Autor: Menoncin, Thiago Henrique 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antonio da
Primeiro membro da banca: Borba, Carlos Eduardo
Segundo membro da banca: Hasan, Salah Din Mahmud
Terceiro membro da banca: Silva, Edson Antonio da
Resumo: As preocupações ambientais relacionadas ao uso de combustíveis fósseis têm incentivado os países a buscar alternativas de energia renovável para atender às demandas energéticas de maneira sustentável. Nesse contexto, resíduos dos setores agrícola e industrial, que geralmente não possuem valor econômico, podem se transformar em importantes fontes de energia. Uma das formas de aproveitar esses resíduos é por meio da pirólise, um processo que converte os materiais de forma termoquímica. Essa conversão resulta em gases, líquidos e/ou sólidos que podem ser utilizados como fontes de energia ou como matéria-prima para a agricultura. Para aumentar a eficiência dos reatores de pirólise, é necessário conhecer as características físico-químicas, o comportamento térmico e os parâmetros cinéticos das reações envolvidas. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar os parâmetros cinéticos (energia de ativação, fator pré-exponencial e modelo de reação) do processo de pirólise do caroço de açaí, sabugo de milho e palha de soja, além de analisar as propriedades físico-químicas e térmicas dessas biomassas. A caracterização físico-química foi realizada por meio de análise imediata, análise elementar, cálculo do poder calorífico e análise de componentes individuais. A termogravimetria foi conduzida em atmosfera de nitrogênio inerte, com temperaturas variando de 30°C a 900 °C, utilizando quatro taxas de aquecimento: 5, 10, 15 e 20 °C.min-1 para as diferentes biomassas. A determinação dos parâmetros cinéticos foi feita utilizando métodos isoconversionais não isotérmicos: Flynn-Wall-Ozawa (FWO), Friedman, Coats-Redfern modificado (CRM) e Kissinger. Na análise térmica, as pirólises das biomassas ocorreram rapidamente. A principal perda de massa do caroço de açaí ocorreu entre 240 e 484°C, do sabugo de milho entre 260 e 437 °C, e da palha de soja entre 231 e 473 °C. Os resultados obtidos para a energia de ativação média (Ea) da pirólise do caroço de açaí, sabugo de milho e palha de soja foram, respectivamente, para o modelo FWO: 216,76, 173,68 e 215 kJ.mol-1; para o modelo Friedman: 229,74, 179,65 e 227,27 kJ.mol-1; para o modelo CRM: 218,05, 172,77 e 216,15 kJ.mol-1; e para o modelo Kissinger: 173,42, 161,29 e 161,16 kJ.mol-1. Nas simulações matemáticas, o método FWO apresentou o melhor ajuste geral para as três biomassas. Os resultados demonstram como o comportamento da decomposição e seus parâmetros cinéticos são influenciados pela espécie ou tipo de biomassa e pela taxa de aquecimento do processo.
Abstract: Environmental concerns related to the use of fossil fuels have driven countries to seek renewable energy alternatives to sustainably meet energy demands. In this context, waste from agricultural and industrial sectors, which typically have no economic value, can be transformed into significant energy sources. One way to utilize this waste is through pyrolysis, a process that thermochemically converts materials. This conversion results in gases, liquids, and/or solids that can be used as energy sources or as raw materials for agriculture. To increase the efficiency of pyrolysis reactors, it is necessary to understand the physicochemical characteristics, thermal behavior, and kinetic parameters of the reactions involved. Therefore, the objective of this study was to evaluate the kinetic parameters (activation energy, pre-exponential factor, and reaction model) of the pyrolysis process of açaí seed, corn cob, and soybean straw, as well as to analyze the physicochemical and thermal properties of these biomasses. The physicochemical characterization was performed through proximate analysis, elemental analysis, calorific value calculation, and analysis of individual components. Thermogravimetry was conducted in an inert nitrogen atmosphere, with temperatures ranging from 30°C to 900 °C, using four heating rates: 5, 10, 15, and 20 °C.min-1 for the different biomasses. The determination of kinetic parameters was performed using non-isothermal isoconversional methods: Flynn-Wall-Ozawa (FWO), Friedman, modified Coats-Redfern (CRM), and Kissinger. In thermal analysis, the pyrolysis of the biomasses occurred rapidly. The main mass loss of açaí seed occurred between 240 and 484 °C, corn cob between 260 and 437 °C, and soybean straw between 231 and 473 °C. The results obtained for the average activation energy (Ea) of the pyrolysis of açaí seed, corn cob, and soybean straw were, respectively, for the FWO model: 216.76, 173.68, and 215 kJ.mol-1; for the Friedman model: 229.74, 179.65, and 227.27 kJ.mol-1; for the CRM model: 218.05, 172.77, and 216.15 kJ.mol-1; and for the Kissinger model: 173.42, 161.29, and 161.16 kJ.mol-1. In mathematical simulations, the FWO method provided the best overall fit for the three biomasses. The results demonstrate how the decomposition behavior and its kinetic parameters are influenced by the biomass type and the heating rate of the process.
Keywords: Pirólise
Termogravimetria
Parâmetros cinéticos
Biomassa
Energia renovável
Pyrolysis
Thermogravimetry
Kinetic parameters
Biomass
Renewable energy
CNPq areas: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Bioenergia
Campun: Toledo
Citation: MENONCIN, Thiago Henrique. Estudo dos parâmetros cinéticos da pirólise do sabugo de milho, palha de soja e caroço de açaí. 2024. 114 f. Dissertação (Mestrado em Bioenergia) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7522
Issue Date: 21-Jun-2024
Appears in Collections:Mestrado em Bioenergia (TOL)

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