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Title: Pirólise de resíduos de embalagens cartonadas e seus componentes puros : uma avaliação cinética
metadata.dc.creator: Alvarenga, Larissa Machado
Keywords: Reciclagem;Modelos cinéticos;Análise termogravimétrica;Recycling;Kinetic models;Thermogravimetric analysis
Issue Date: 6-Sep-2013
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Citation: ALVARENGA, Larissa Machado. Pirólise de resíduos de embalagens cartonadas e seus componentes puros : uma avaliação cinética. 2013. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia/Tecnologia/Gestão) - Universidade Federal do Espírito Santo, São Mateus, 2013.
Abstract: Muitos processos têm sido utilizados para a reciclagem dos resíduos de embalagens cartonadas. A pirólise se destaca como uma tecnologia promissora capaz de separar o alumínio do polietileno e gerar produtos com maior poder calorífico. Neste trabalho, realizou-se um estudo das reações de pirólise dos resíduos cartonados e de seus componentes puros, a fim de estimar os parâmetros cinéticos destas reações. Para isto, análises termogravimétricas isotérmicas e dinâmicas foram realizadas e dois diferentes tipos de modelos cinéticos foram utilizados: os isoconversionais e o das reações paralelas independentes (RPI). Os modelos isoconversionais permitiram calcular a energia de ativação global da reação de pirólise dos materiais, de acordo com as suas conversões. Os valores de energia de ativação obtidos com os modelos de Ozawa, K-A-S e Starink para a pirólise das embalagens cartonadas foram semelhantes (168,30; 166,54 e 166,78 kJ.mol-1), assim como aqueles encontrados para o polietileno (137,41; 132,49; 132,98 kJ.mol-1) e para o papel cartão (155,66; 153,46; 153,69 kJ.mol-1). Entretanto, o método de Kissinger estimou menores valores de energia de ativação para as embalagens cartonadas (121,42 kJ.mol-1) e para o papel cartão (144,89 kJ.mol-1), e um maior valor para a energia de ativação do polietileno (155,15 kJ.mol-1). O modelo RPI, por sua vez, permitiu calcular os parâmetros cinéticos de cada um dos subcomponentes da embalagem cartonada e do papel cartão. Os valores estimados para os parâmetros cinéticos dos subcomponentes dos materiais permaneceram dentro da faixa de valores encontrada na literatura. A perda de massa dos materiais simulada com o modelo RPI apresentou um bom ajuste aos dados experimentais obtidos por termogravimetria, com valores de desvios na mesma ordem de grandeza daqueles encontrados em outros trabalhos na literatura. Foi realizada ainda, uma análise de sensibilidade paramétrica do modelo RPI, através da qual se pode verificar que a energia de ativação afetou a conversão total dos materiais de forma mais acentuada do que o fator pré-exponencial. Em geral, este trabalho contribuiu na avaliação da qualidade dos ajustes dos modelos cinéticos utilizados e para o cálculo dos parâmetros cinéticos da pirólise dos materiais
Many processes have been used for recycling of carton packaging wastes. The pyrolysis highlights as a promising technology to be used for recovering the aluminum from polyethylene and generating products with high heating value. In this research, a study on pyrolysis reactions of carton packaging wastes and its pure components was performed in order to estimate the kinetic parameters of these reactions. For this, dynamic and isothermal thermogravimetric analyses were carried out and two different kinds of kinetic models were used: the isoconversional and Independent Parallel Reactions (IPR). Isoconversional models allowed to calculate the overall activation energy of the material pyrolysis reaction, in according to their conversions. The activation energy values obtained with Ozawa, KAS and Starink models for carton packaging pyrolysis were similar (168.30, 166.54 and 166.78 kJ.mol-1), as well as the results found for polyethylene (137.41, 132.49, 132.98 kJ.mol-1) and cardboard (155.66, 153.46, 153.69 kJ.mol-1). Nevertheless, the Kissinger method the method of Kissinger estimated lower values of activation energy for carton packaging (121.42 kJ.mol-1) and cardboard (144.89 kJ.mol-1), and a higher value for polyethylene activation energy (155.15 kJ.mol-1). The IPR model, in turn, allowed the calculation of kinetic parameters of each one of the carton packaging and paperboard subcomponents. The estimated values for the kinetic parameters of the material subcomponents were within the range of values found in the literature. The mass loss of materials simulated with the RPI model showed a good fit to the experimental data obtained by thermogravimetry, presenting deviation values in the same order of magnitude as those found in other literature studies. It was also performed a parametric sensitivity analysis of IPR model, that shown that the activation energy affected the total conversion of the material more strongly than the pre-exponential factor. In general, this work contributed to the quality evaluation of the kinetic models adjustment and for the calculation of the kinetic parameters of material pyrolysis
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/6126
Appears in Collections:PPGEN – Dissertações de Mestrado

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