00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Produção de biocarvão por diferentes rotas a partir do resíduo lignocelulósico industrial visando a adsorção de poluentes emergentes
Autor(es): Vasconcelos, Laryssa Plentz Gomes
Primeiro Orientador: Carvalho, Sandra Helena Vieira de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Bispo, Mozart Daltro
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Carlos Eduardo de Farias
metadata.dc.contributor.referee2: Zanta, Carmem Lúcia de Paiva e Silva
metadata.dc.contributor.referee3: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee4: Dariva, Cláudio
Resumo: O resíduo lignocelulósico é obtido a partir da produção de etanol de segunda geração (2G). Esse material é rico em lignina e sua maior aplicação é na produção de energia a partir de sua queima nas caldeiras. Neste trabalho foi realizada a pirólise, a ativação do biocarvão e a pirólise catalítica deste resíduo, para obtenção do biocarvão visando a sua aplicação no processo de adsorção do corante azul de metileno e do hormônio 17β stradiol. Para isso foi realizado o preparo da biomassa e a sua caracterização a partir da análise imediata, análise termogravimétrica (TGA) da biomassa e biomassa impregnada com o catalisador K2CO3 (3:1). Os biocarvões produzidos foram caracterizados a partir de microscopia eletrônica de varredura (MEV), pH no ponto de carga zero (pHpcz), isoterma de adsorção/dessorção de N2 pelo método BET, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e espectroscopia de Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva (EDX). Por fim, foi realizado o estudo de adsorção em batelada com o biocarvão, biocarvão ativado e biocarvão catalítico analisando os parâmetros cinéticos, isotérmicos e termodinâmicos. A pirólise catalítica apresentou um rendimento superior em produto sólido que a pirólise convencional. As técnicas de caracterização mostraram que tanto a pirólise catalítica quanto a ativação do biocarvão resultaram na desobstrução dos poros no biocarvão, resultando em um adsorvente com maior área superficial e volume de poros (261, 736 e 600 m2 /g para o biocarvão, biocarvão ativado e biocarvão catalítico respectivamente). Os biocarvões apresentaram comportamento segundo o modelo de pseudo-segunda ordem, com percentuais de remoção do azul de metileno semelhantes para o biocarvão ativado e o biocarvão catalítico (85,8 – 99,1 % e 95,7 – 99,3 % para o biocarvão ativado e biocarvão catalítico respectivamente), enquanto na remoção do o 17β-estradiol, o biocarvão ativado apresentou percentuais de remoção significativamente superiores aos do biocarvão catalítico (73,9 – 76,7 % e 37,6 – 65,3). O modelo de Sips foi mais adequado aos dados de adsorção do 17β-estradiol para todos os biocarvões, enquanto para o corante azul de metileno, os modelos foram o de Freundlich para o biocarvão e o biocarvão ativado, e Langmuir para o biocarvão catalítico. O processo foi viável e espontâneo em todos os casos, sendo endotérmico e acompanhado de aumento de entropia, exceto na adsorção do 17β-estradiol pelo biocarvão catalítico. Concluiu-se que a ativação e a pirólise catalítica aumentaram o potencial adsortivo do biocarvão, e que, para alguns adsorvatos, o biocarvão catalítico apresenta resultados semelhantes aos do biocarvão ativado, o que é favorável, considerando a redução no número de etapas necessárias para o preparo do biocarvão catalítico e consequentemente uma redução nos custos do processo.
Abstract: Lignocellulosic waste is obtained from the production of second-generation ethanol (2G). This material is rich in lignin, and its main application is in energy production through combustion in boilers. In this study, pyrolysis, biochar activation, and catalytic pyrolysis of this residue were conducted to obtain biochar for its application in the adsorption process of methylene blue dye and the hormone 17β-stradiol. The preparation of the biomass and its characterization were performed using proximate analysis, thermogravimetric analysis (TGA) of the biomass and biomass impregnated with the K2CO3 catalyst (3:1). The produced biochars were characterized using scanning electron microscopy (SEM), pH at the point of zero charge (pHzpc), N2 adsorption/desorption isotherms using the BET method, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), and energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDX). Finally, batch adsorption studies were conducted with biochar, activated biochar, and catalytic biochar, analyzing the kinetic, isotherm, and thermodynamic parameters. Catalytic pyrolysis showed a higher yield of solid product compared to conventional pyrolysis. The characterization techniques indicated that both catalytic pyrolysis and biochar activation resulted in pore opening in the biochar, leading to an adsorbent with greater surface area and pore volume (261, 736, and 600 m²/g for biochar, activated biochar, and catalytic biochar, respectively). The biochars exhibited behavior according to the pseudo-second-order model, with similar percentages of methylene blue removal for activated biochar and catalytic biochar (85.8 – 99.1% and 95.7 – 99.3% for activated and catalytic biochar, respectively). In the removal of 17β-stradiol, activated biochar showed significantly higher removal percentages than catalytic biochar (73.9 – 76.7% and 37.6 – 65.3%). The Sips model was most suitable for the adsorption data of 17β estradiol for all biochars, while for methylene blue dye, the Freundlich model was applicable to biochar and activated biochar, and the Langmuir model for catalytic biochar. The process was feasible and spontaneous in all cases, being endothermic and accompanied by an increase in entropy, except for the adsorption of 17β-stradiol by catalytic biochar. It was concluded that activation and catalytic pyrolysis increased the adsorptive potential of biochar, and that, for some adsorbates, catalytic biochar shows results similar to those of activated biochar, which is advantageous considering the reduction in the number of steps required for preparing catalytic biochar and consequently a reduction in process costs.
Palavras-chave: Biomassa residual
Processo termoquímico
Azul de metileno
17βestradiol
Capacidade adsortiva
Residual biomass
Thermochemical process
Methylene blue
17β-stradiol
Adsorptive capacity
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: VASCONCELOS, Laryssa Plentz Gomes. Produção de biocarvão por diferentes rotas a partir do resíduo lignocelulósico industrial visando a adsorção de poluentes emergentes. 2025. 128 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16862
Data do documento: 27-set-2024
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