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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13633
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 13-Ago-2021 |
Autor(es): | SILVA, Conceição de Maria Sales da |
Primeiro(a) Orientador(a): | MACHADO, Nélio Teixeira |
Título: | Carbonização hidrotérmica dos caroços de açaí (Euterpe oleracea, mart) com H20 quente comprimida |
Citar como: | SILVA, Conceição de Maria Sales da. Carbonização hidrotérmica dos caroços de açaí (Euterpe oleracea, mart) com H20 quente comprimida. Orientador: Nélio Teixeira Machado. 2021. 71 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2021. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/13633 . Acesso em:. |
Resumo: | Este trabalho teve como objetivo investigar sistematicamente a influência da temperatura de processo, relação biomassa/água e escalas de produção (laboratório e piloto) na composição química das fases aquosa e gasosa e na produção em massa de química por processamento hidrotérmico dos caroços de Açaí (Euterpe Oleraceae, Mart.). A carbonização hidrotérmica foi realizada as temperaturas de 175, 200, 225 e 250 °C, 2°C/min, relação de biomassa para água de 1:10 e a 250° C, 2 °C/min, e relações de biomassa para água de 1:10, 1:15 e 1:20, em escala piloto, bem como em 200, 225 e 250°C, 2°C/min, relação de biomassa para água de 1:10, em escala de laboratório. A composição elementar (C, H, N, S) da fase sólida foi determinada para calcular o HHV. A composição química da fase aquosa foi realizada por GC e HPLC e para realizar a composição volumétrica da fase gasosa foi utilizado um analisador de gás infravermelho. Os experimentos na escala piloto com relação biomassa/água constante de 1:10, tiveram variação nos rendimentos das fases sólida, líquida e gasosa entre 53,39 e 37,01% (massa), 46,61 e 59,19% (massa), e 0,00 e 3,80% (massa), respectivamente. O rendimento da fase sólida apresentou um pequeno declínio exponencial em relação à temperatura, enquanto o das fases líquida e gasosa um pequeno crescimento. Ao variar as razões de biomassa/água, os rendimentos obtidos nas reações para os produtos sólidos, líquidos e gasosos variaram entre 53,39 e 32,09% (massa), 46,61 e 67,28% (massa) e 0,00 e 0,634% (massa), respectivamente. O rendimento dos sólidos diminui exponencialmente com o aumento da razão água/biomassa e o da fase líquida aumenta de forma sigmóide. Para a relação biomassa-água constante, as concentrações de Furfural e HMF diminuem significativamente com o aumento da temperatura, atingindo um mínimo de 250 °C, enquanto que a dos fenóis aumenta. Além disso, as concentrações de CH3COOOH e de ácidos carboxílicos totais aumentaram, atingindo um máximo de 250 °C. Para as temperaturas constantes no processo, as concentrações de aromáticos tiveram uma pequena variação com a temperatura. As concentrações de furfural, HMF, e catecol diminuíram com a temperatura, enquanto que o dos fenóis aumentou. As concentrações de CH3COOOH e de ácidos carboxílicos totais diminuiram exponencialmente com a temperatura. Por fim, para os experimentos com as relações de água/biomassa variando, a produção de produtos químicos (furfural, HMF, fenóis, catecol, e ácido acético) na fase aquosa foi altamente dependente da relação água/biomassa. Para os experimentos na escala laboratorial com a relação biomassa-água constante de 1:10, os rendimentos de sólidos variaram entre 55,9 e 51,1% (massa) mostrando não só um decaimento linear com a temperatura, mas também um grau de degradação inferior. A composição química dos principais compostos orgânicos (furfural, HMF, fenóis, catecol, e ácido acético) dissolvido na fase aquosa em escala laboratorial mostrou o mesmo comportamento dos obtidos na escala piloto. |
Abstract: | This work aims to investigate systematically the influence of process temperature, biomass-to-water ratio, and production scales (laboratory and pilot) on the chemical composition of aqueous and gaseous phases and mass production of chemical by hydrothermal processing of Açaí (Euterpe Oleraceae, Mart.) seeds. The hydrothermal carbonization carried out at 175, 200, 225, and 250 °C, 2 °C/min, biomass-to-water ratio of 1:10, and at 250 °C, 2 °C/min, and biomass-to-water ratios of 1:10, 1:15, and 1:20, in technical scale, as well as at 200, 225, and 250 °C, 2 °C/min, biomass-to-water ratio of 1:10, in laboratory scale. The elemental composition (C, H, N, S) of solid phase determined to compute the HHV. The chemical composition of aqueous phase determined by GC and HPLC and the volumetric composition of gaseous phase by using an infrared gas analyzer. For the experiments in pilot scale with constant biomass-to-water ratio of 1:10, the yields of solid, liquid, and gaseous phases varied between 53.39 and 37.01% (wt.), 46.61 and 59.19% (wt.), and 0.00 and 3.80% (wt.), respectively. The yield of solids shows a smooth exponential decay with temperature, while that of liquid and gaseous phases a smooth growth. By varying the biomass-to-water ratios, the yields of solid, liquid, and gaseous reaction products varied between 53.39 and 32.09% (wt.), 46.61 and 67.28% (wt.), and 0.00 and 0.634% (wt.), respectively. The yield of solids decreases exponentially with increasing waterto-biomass ratio and that of liquid phase increases in a sigmoid fashion. For constant biomass-to-water ratio, the concentrations of Furfural and HMF decrease drastically with increasing temperature, reaching a minimum at 250 °C, while that of phenols increases. In addition, the concentrations of CH3COOH and total carboxylic acids increase, reaching a maximum at 250 °C. For constant process temperature, the concentrations of aromatics vary smoothly with the temperature. The concentrations of furfural, HMF, and cathecol decrease with temperature, while that of phenols increases. The concentrations of CH3COOH and total carboxylic acids decrease exponentially with temperature. Finally, for the experiments with varying water-tobiomass ratios, the productions of chemicals (furfural, HMF, phenols, cathecol, and acetic acid) in the aqueous phase is highly dependent on the biomass-to-water ratio. For the experiments in laboratory scale with constant biomass-to-water ratio of 1:10, the yields of solid ranged between 55.9 and 51.1% (wt.), showing not only a linear decay with temperature, but also a lower degradation grade. The chemical composition of main organic compounds (furfural, HMF, phenols, cathecol, and acetic acid) dissolved in the aqueous phase in laboratory scale shows the same behavior of those in obtained in pilot scale. |
Palavras-chave: | Caroços de acaí Carbonização hidrotérmica Água quente comprimida Análise do processo Furfural Ácido acético Produção em massa Açaí seeds Hydrothermal carbonization Hot compressed water Process analysis Furfural Acetic Acid Mass production |
Área de Concentração: | USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS |
Linha de Pesquisa: | ENGENHARIA DE PROCESSOS |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte: | 1 CD-ROM |
Aparece nas coleções: | Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC |
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