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http://hdl.handle.net/1843/36331| Type: | Tese |
| Title: | Conversão térmica de resíduos agroindustriais visando a obtenção de biocombustível sólido: caracterização e modelagem cinética |
| Other Titles: | Thermal conversion of agroindustrial waste in order to obtain solid biofuel: characterization and kinetic modeling |
| Authors: | Carolina Monteiro Santos |
| First Advisor: | Adriana Silva França |
| First Referee: | Matheus Pereira Porto |
| Second Referee: | Rafael Augusto Magalhães Ferreira |
| Third Referee: | Elém Patrícia Alves Rocha |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Fábio Minoru Yamaji |
| Abstract: | Este trabalho teve como objetivo caracterizar e avaliar o potencial bioenergético de grãos defeituosos de café e sabugo de milho, além de caracterizar e avaliar os produtos das conversões térmicas dessas biomassas obtidos por meio dos processos de pirólise em forno mufla convencional e forno micro-ondas e de carbonizações hidrotérmicas em autoclave e em reator. As análises de caracterização indicaram biomassas e produtos com baixos teores de umidade e cinzas, alta concentração de carbono e voláteis, elevado poder calorífico, além de estabilidade térmica. As análises cinéticas indicaram biomassas com estruturas altamente complexas, com múltiplas reações de decomposição e baixas energias de ativação. Os resultados da modelagem cinética do processo de combustão mostraram que a aplicação dos modelos matemáticos de Ozawa-Flynn-Wall, Kissinger-Akahira-Sunose e Friedman em curvas termogravimétricas realizadas em atmosfera oxidativa não fornecem parâmetros confiáveis. Todas as técnicas de conversão térmica estudadas, de modo geral, cumpriram com o seu propósito, o de valorar as biomassas secas. Considerando o aspecto prático de produção somado a melhor qualidade do produto a ser obtido, indica-se a carbonização hidrotérmica a 215°C, 3 horas, razão 1:30 de biomassa:água como técnica ideal de valorização dos grãos defeituosos de café e do sabugo de milho. Na ausência desse recurso, a temperatura de 400°C do forno mufla ou a produção em forno micro-ondas são as técnicas mais indicadas. Os resultados das análises cinéticas dos produtos das conversões indicaram alta confiabilidade dos parâmetros calculados, entretanto, os valores positivos de entropia indicam que os modelos matemáticos convencionais não são ideais, que há restrições. Apresentando poder calorífico de 19,39 MJ/kg e 16,56 MJ/kg, os grãos defeituosos de café e o sabugo de milho, respectivamente, tiveram essa característica potencializada após os tratamentos térmicos. Dessa forma, os resultados indicam biomassas e produtos de suas conversões térmicas com grande potencial de utilização como biocombustível sólido. |
| Abstract: | This work aimed to characterize and evaluate the bioenergy potential of defective coffee beans and corn cobs, as well as characterize and evaluate the products of the thermal conversion of these biomasses obtained through pyrolysis processes using a conventional muffle oven and microwave furnace, and hydrothermal carbonization in autoclave and reactor. Characterization analyzes indicated biomasses and products with low moisture and ash content, high carbon and volatile concentration, high calorific value and thermal stability. Kinetic analyzes indicated biomasses with highly complex structures, with multiple decomposition reactions and low activation energies. The kinetic modeling results of the combustion process showed that the application of Ozawa-Flynn-Wall, Kissinger-Akahira-Sunose and Friedman mathematical models in thermogravimetric curves performed in oxidative atmosphere do not provide reliable results. All the thermal conversion techniques studied, in general, fulfilled with their purpose, to evaluate the dry biomass. Considering the practical aspect of production plus the best quality of the product to be obtained, hydrothermal carbonization is indicated at 215°C, 3 hours, ratio 1:30 of biomass:water as an ideal technique for the valorization of defective coffee beans and corn cob. In the absence of this feature, the temperature of 400°C of the muffle furnace or the production in microwave oven are the most indicated techniques. The results of the kinetic analysis of the conversions products indicated high reliability of the calculated parameters, however, the positive values of entropy indicate that the conventional mathematical models are not ideal, that there are restrictions. With a calorific value of 19.39 MJ/kg and 16.56 MJ/kg, defective coffee beans and corncob, respectively, had this characteristic improved after the heat treatments. Therefore the results indicate biomasses and its thermal conversion products with great potential for use as solid biofuels. |
| Subject: | Engenharia mecânica Biocombustíveis Biomassa Análise térmica |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/36331 |
| Issue Date: | 17-Oct-2019 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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