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Título: Caracterização química de biocarvão proveniente da casca de eucalipto da espécie "Eucalyptus grandis" em diferentes condições de pirólise
Autor(es): Polastreli, D'avila Leal
Orientador: Profeti, Luciene Paula Roberto
Palavras-chave: Biocarvão
Caracterização
Eucalipto
Biocarbon
Characterization
Eucalyptus
Data do documento: 21-Fev-2019
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A plantação de eucalipto no Brasil ocupa uma área de 5,7 milhões de hectares, com destaque para os estados de Minas Gerais, São Paulo e Mato Grosso do Sul. As empresas dos setores de árvores plantadas geraram em 2016, 47,8 milhões de toneladas de resíduos sólidos, sendo que, desse total, 33,7 milhões (70,5%) são oriundos das atividades florestais e 14,1 milhões (29,5%) são de atividades industriais. A transformação desses resíduos em biocarvão é uma tecnologia que tem se desenvolvido, principalmente para sua aplicação na agricultura. O biocarvão pode ser descrito como um produto rico em carbono produzido através do tratamento térmico da matéria orgânica, denominado processo de pirólise. Esse estudo teve por objetivo preparar e caracterizar quimicamente o biocarvão proveniente da casca de eucalipto Eucalyptus grandis em diferentes condições de pirólise. Para isto, os biocarvões foram preparados em duas temperaturas de pirólise (350 °C e 600°C) em atmosferas distintas, na ausência e presença de N2. A caracterização do material se deu através da determinação do ponto de carga zero (pHPCZ); pela metodologia proposta por Boehm, para determinação de grupos de superfícies; espectroscopia de infravermelho (FTIR); área superficial específica (As) pelo método azul de metileno; teor de cinzas e capacidade de troca catiônica (CTC). Os resultados experimentais mostraram que a temperatura de pirólise e a atmosfera de N2 contribuíram significativamente nas características finais dos biocarvões em estudo. Verificou-se que os valores de pHPCZ dos biocarvões foram de 6,21 e 9,25 para os biocarvões de 350 e 600°C pirolisados em condições normais, e respectivamente, 6,24 e 7,33 para os pirolisados na atmosfera de N2. Os resultados obtidos pelo método de Boehm mostraram que a temperatura e a atmosfera de N2 influenciaram significativamente na natureza dos grupos superficiais, ocasionando uma redução 97 e 54% de grupamentos carboxílicos sobre os biocarvões de 350 e 600°C e uma redução de 7,25% no teor de grupos fenólicos presentes nos biocarvões de 350°C. Em nenhum dos biocarvões foi identificado grupamentos lactônicos. Para estes materiais, adotando-se o método de espectroscopia de infravermelho (FTIR), verificou-se que os biocarvões pirolisados a 350°C em ambas atmosferas são compostos majoritariamente por grupos carboxílicos/carboxilatos e fenólicos, enquanto os pirolisados a 600°C tem em sua composição maior quantidade de grupos carboxilatos. A área superficial específica (As) foi estimada através do parâmetro qmáx indicando 142,8 mg g-1 e 111,1 mg g-1 para os biocarvões de 350 e 600°C e 90,90 mg g-1 e 100 mg g-1, respectivamente, para os biocarvões pirolisados em atmosfera de N2. Verificou-se que área superficial dos biocarvões se elevou com o aumento da temperatura. O aumento da temperatura de pirólise permitiu verificar uma elevação de 22,8 % no teor de cinzas dos biocarvões, enquanto que a presença de atmosfera de N2 evidenciou um aumento de 22% da mesma. A CTC também foi influenciada pela temperatura de pirólise e pela presença de atmosfera de N2, apresentando redução de 49 e 16,48% em seu valor, corroborando com os dados da titulação de Boehm e pHpcz.
The eucalyptus plantation in Brazil occupies an area of 5.7 million hectares, with emphasis on the states of Minas Gerais, São Paulo and Mato Grosso do Sul. The companies in the planted tree sector generated in 2016, 47.8 million tons of solid waste. Of this total, 33.7 million (70.5%) come from forest activities and 14.1 million (29.5%) are from industrial activities. The transformation of these residues into biocarbon is a technology that has developed, mainly for its application in agriculture. Biocarbon can be described as a carbon rich product produced by the heat treatment of organic matter, called the pyrolysis process. The objective of this study was to prepare and chemically characterize the biochar from the eucalyptus bark "Eucalyptus grandis" under different pyrolysis conditions. For this, the biocarbons were prepared at two pyrolysis temperatures (350 °C and 600 °C) in different atmospheres, in the absence and presence of N2. The characterization of the material occurred through determination of the zero load point (pHPCZ); by the methodology proposed by Boehm, for determination of groups of surfaces; infrared spectroscopy (FTIR); specific surface area (As) by the blue methylene method; ash content and cation exchange capacity (CTC). The experimental results showed that the pyrolysis temperature and the N2 atmosphere contributed significantly to the final characteristics of the studied bioburrows. The pHPCZ values of the biofoules were found to be 6.21 and 9.25 for the pyrolysed 350 and 600 °C biocarbons under normal conditions, respectively, 6.24 and 7.33 for the pyrolysates in the N2 atmosphere. The results obtained by the Boehm method showed that the N2 temperature and atmosphere influenced significantly the nature of the surface groups, causing a reduction of 97 and 54% of carboxylic groups on the biocharones of 350 and 600 ° C and a reduction of 7.25 % in the content of phenolic groups present in the biocarbons of 350 °C. Lactation groups were not identified in any of the biocharons. For these materials, using the infrared spectroscopy (FTIR) method, it was verified that the pyrolyzed biocharones at 350 °C in both atmospheres are composed mainly of carboxylic/carboxylate and phenolic groups, while the pyrolysates at 600 °C have in its composition a greater amount of carboxylate groups. The specific surface area (As) was estimated using the parameter qmax indicating 142.8 mg g-1 and 111.1 mg g-1 for the biocharues of 350 and 600 °C and 90.90 mg g-1 and 100 mg g-1 , respectively, for the pyrolyzed biofuels under N2 atmosphere. It was found that the surface area of the biofuels rose with increasing temperature. The increase of the pyrolysis temperature showed a 22.8% increase in the ash content of the biocarbons, while the presence of N2 atmosphere evidenced an increase of 22% of the same. The CTC was also influenced by the pyrolysis temperature and by the presence of N2 atmosphere, presenting a reduction of 49 and 16.48% in its value, corroborating with the Boehm and pHpcz titration data.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/11135
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