Evolução estrutural do hidro-carvão e cinética da decomposição da palha de milho no processamento hidrotérmico com H2O quente comprimida

Neste trabalho, investigou-se de forma sistemática o efeito do tempo de reação e da razão biomassa/H2O na evolução estrutural do hidro-carvão e na cinética do processamento hidrotérmico da palha de milho com H2O quente comprimida. Os experimentos foram realizados a 250 °C, taxa de aquecimento de 2,0 °C/min, razão biomassa/H2O de 1:10, tempos de reação de 60, 120 e 240 minutos, e a 250 °C, tempo de reação de 240 minutos, taxa de aquecimento de 2,0 °C/min, e razão biomassa/H2O de 1:10, 1:15 e 1:20, usando um reator de tanque agitado em escala piloto de 5 galões. A caracterização dos hidro-carvões foi realizada por análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva de raios X, difração de raios X e análise elementar (C, N, H, S). As propriedades físico-químicas dos hidro-carvões foram analisadas em termos de matéria seca (MS), teor orgânico total (TOC) e cinzas. Os rendimentos das fases sólida e gasosa diminuem linearmente com a diminuição da razão biomassa/H2O, enquanto o rendimento da fase líquida aumenta de forma linear. Mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, os rendimentos dos produtos de reação das fases sólidas, líquidas e gasosas variaram entre 52,97 e 35,82% (m./m.), 44,84 e 54,59% (m./m.) e 2,19 e 9,58% (m./m.), respectivamente. O rendimento dos hidro-carvões diminui exponencialmente com o tempo de reação, enquanto os rendimentos das fases líquida e gasosa aumentam exponencialmente com o aumento do tempo de reação. A análise termogravimétrica (TG/DTG) mostrou que o tempo de reação de 60 minutos não foi suficiente para carbonizar a palha de milho, mantendo-se a razão biomassa/H2O constante. Mantendo-se o tempo de reação constante, a análise termogravimétrica (TG/DTG) mostrou que o aumento da razão H2O/biomassa piora a carbonização da palha de milho. Mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, as microscopias (MEV) mostraram que a estrutura morfológica original da palha de milho permaneceu praticamente inalterada à 60 minutos, enquanto que, ao manter-se o tempo de reação constante, as microscopias (MEV) demostram que a microestrutura da planta mantém parte de sua morfologia original, demonstrando que uma diminuição na razão biomassa/H2O piora a carbonização da palha de milho. A análise de espectroscopia de energia dispersiva de raios X nos hidro-carvões mostrou que o teor de carbono aumenta com o tempo de reação, mantendo-se a razão biomassa/H2O constante, enquanto que, mantendo-se o tempo de reação constante, o teor de carbono nos hidro-carvões diminui com o aumento da razão H2O/biomassa. A cinética de degradação da palha de milho foi correlacionada com um modelo exponencial de pseudo-primeira ordem, exibindo um erro quadrático médio (r2) de 0,996, demonstrando que a cinética de degradação da palha de milho com H2O quente comprimida, expressa como formação de hidro-carvão, pode ser descrita por um modelo cinético de decaimento exponencial.