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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8497
Tipo do documento: Dissertação
Title: Pirólise lenta da cama de aviário: modelagem, simulação e análise de um reator de forno rotativo em escala piloto
Other Titles: Slow pyrolysis of poultry litter: modelling, simulation and analysis of a pilot scale rotary kiln
Autor: Silva, Marlon Henrique da 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antonio da
Primeiro coorientador: Steffen, Vilmar
Primeiro membro da banca: Borba, Carlos Eduardo
Segundo membro da banca: Johann, Gracielle
Resumo: A valorização de resíduos agroindustriais, como a cama de aviário, por meio de processos termoquímicos é uma alternativa sustentável para a geração de produtos de valor agregado, como o biocarvão. Contudo, a modelagem fenomenológica da pirólise lenta em reatores de forno rotativo em escala piloto ainda é uma área pouco explorada. Neste contexto, este estudo teve como objetivo realizar a modelagem, simulação e análise da pirólise lenta da cama de aviário, utilizando como referência dados operacionais de um reator em escala piloto operado pela startup Terraxy, incubada pela King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Foram desenvolvidos e avaliados dois modelos em estado estacionário: um com aquecimento constante ao longo de todo o reator (MAS) e outro com uma zona de aquecimento central (MAC), representando com maior fidelidade a configuração experimental. Simulações em batelada auxiliaram na seleção do modelo cinético de primeira ordem com três reações paralelas, formulado por THURNER e MANN (1981), para representar a decomposição da biomassa. Os resultados indicaram um rendimento de biocarvão de aproximadamente 30% para ambos os modelos, abaixo do valor experimental de 39,4%. Entretanto, o MAC exibiu um comportamento térmico mais realista, com perfis de temperatura que capturaram o fenômeno de regeneração de calor e apresentaram uma diferença de apenas 20 K em relação à temperatura medida na parede do tambor. Por meio de uma análise de sensibilidade paramétrica, foi possível correlacionar a influência de parâmetros operacionais, como o calor fornecido e a vazão de alimentação de sólidos, com a estabilidade do processo, identificando condições que podem levar à extinção da pirólise. Este trabalho demonstra a aplicabilidade de modelos fenomenológicos para a análise e otimização de reatores de pirólise em escala piloto, fornecendo subsídios valiosos para o controle e a escalabilidade do processo.
Abstract: The valorization of agro-industrial waste, such as poultry litter, through thermochemical processes is a sustainable alternative for generating value-added products, such as biochar. However, the phenomenological modeling of slow pyrolysis in pilot-scale rotary kiln reactors is still a poorly explored area. In this context, this study aimed to model, simulate, and analyze the slow pyrolysis of poultry litter, using operational data from a pilot-scale reactor operated by the startup Terraxy, incubated by King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Two steady-state models were developed and evaluated: one with constant heating throughout the reactor (MAS) and another with a central heating zone (MAC), more faithfully representing the experimental configuration. Batch simulations aided in the selection of the first-order kinetic model with three parallel reactions, formulated by THURNER e MANN (1981), to represent the biomass decomposition. The results indicated a biochar yield of approximately 30% for both models, below the experimental value of 39,4%. However, the MAC exhibited more realistic thermal behavior, with temperature profiles that captured the heat regeneration phenomenon and showed a difference of only 20 K (less than 1 standard deviation) compared to the temperature measured on the drum wall. Through a parametric sensitivity analysis, it was possible to correlate the influence of operational parameters, such as the heat supplied and the solids feed flow rate, with the process stability, identifying conditions that can lead to the extinction of pyrolysis. This work demonstrates the applicability of phenomenological models for the analysis and optimization of pilot-scale pyrolysis reactors, providing valuable support for process control and scalability.
Keywords: Modelagem
Forno rotativo
Cama de aviário
Pirólise
Sensibilidade
Modeling
Rotary kiln
Poultry litter
Pyrolysis
Sensitivity
CNPq areas: ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
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 Engenharia Química
Campun: Toledo
Citation: SILVA, Marlon Henrique da. Pirólise lenta da cama de aviário: modelagem, simulação e análise de um reator de forno rotativo em escala piloto. 2025. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8497
Issue Date: 9-Dec-2025
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química (TOL)

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