Pirólise de resíduos de biomassas lignocelulósicas para produção de biocombustíveis

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre a valorização de resíduos agroflorestais através da pirólise não-catalítica e catalítica para produção de combustíveis sustentáveis. Na primeira etapa, foi estudado o efeito da temperatura nos produtos da micropirólise rápida (Py-GC/MS) dos resíduos de bagaço de cana energia, caroço de açaí, cascas de acácia negra e cavaco de eucalipto. Essas biomassas foram caracterizadas por análise imediata, elementar, constituintes lignocelulósicos, poder calorífico e análise termogravimétrica. A análise cinética multicomponente determinou os parâmetros energia de ativação e fator pré-exponencial, através dos modelos isoconversionais de Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger-Akahira-Sunose, Friedman e Starink. O valor da energia de ativação de cada componente da biomassa seguiu a ordem: Extrativos < Hemicelulose < Celulose < Lignina. O aumento da temperatura de pirólise favoreceu a produção de hidrocarbonetos e reduziu os compostos oxigenados no bio-óleo. Os parâmetros cinéticos calculados indicaram que essas matérias-primas possuem características favoráveis para conversão em produtos químicos renováveis. Na segunda etapa, foi avaliada a aplicação de catalisadores de óxidos mistos contendo Ni, Co e Fe na pirólise catalítica do caroço de açaí, visando o melhoramento do bio-óleo. Os catalisadores NiCoFe, NiFe e CoFe foram sintetizados e caracterizados via DRX, EDX, adsorção e dessorção de N2 e NH3-TPD. Todos apresentaram alta atividade de desoxigenação do bio-óleo, com NiCoFe apresentando menores concentrações de compostos oxigenados e o NiFe e CoFe favorecendo hidrocarbonetos na faixa da gasolina e querosene de aviação. Na terceira etapa, foi realizado o estudo de escalonamento da pirólise do caroço de açaí, visando comparar os bio-óleos obtidos nas escalas micro e bancada. Na bancada, o bio-óleo apresentou menor teor de açúcares e maiores percentuais de fenóis e ácidos carboxílicos, enquanto na micropirólise, há maior teor de açúcares e cetonas, com ambas as escalas preservando compostos como aldeídos, fenóis e ésteres. Na última etapa, foi estudada a escalabilidade da pirólise do cavaco de eucalipto nas escalas micro e minipiloto, sendo observado rendimentos similares, comparáveis entre as escalas. Este estudo incentiva o uso de resíduos agroindustriais para produzir biocombustíveis de segunda geração, visando a descarbonização da indústria.