Avaliação do uso dos biocarvões de pinha (estróbilos de Pinus elliottii) como adsorvente em misturas com argila caulinita
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Data
2024-03-15
Autores
Orientador
Ribeiro, Clovis Augusto 
Coorientador
Pastre, Iêda Aparecida
Pós-graduação
Química - IQAR 33004030072P8
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Tendo em vista a substituição do carvão mineral, produto não renovável e produzido em um processo de mineração com grandes impactos ambientais, os biocarvões vem sendo objeto de estudos para ser utilizado como alternativa em várias áreas, como combustível em usinas termelétricas e áreas onde este é utilizado como adsorvente, como o tratamento de água e remoção de compostos da fase aquosa. O objetivo deste estudo é avaliar o potencial energético e adsortivo dos biocarvões produzidos a partir dos estróbilos de Pinus elliottii, bem como de misturas deste com argila caulinita. Primeiramente foi realizada uma prospecção bibiográfica, envolvendo a análise bibliométrica e de termos e tendências involvendo biocarvão, adsorção e energia entre 2012 e 2023. A biomassa e os biocarvões foram caracterizados por meio de espectrofotometria na região do infravermelho, análise térmica, imediata e elementar. Da produção do biocarvão de estróbilos, avaliou-se a severidade do processo de torrefação, bem como a estabilidade dos pellets, o poder calorífico superior e a capacidade adsortiva dos biocarvões formados de 200 a 300 0C. Por meio a análise bibliométrica veficou-se o forte crescimento da produção e artigos científicos sobre biocarvão, com esse crescimento seno liderado principalmente por países do sul global, como China, India, Brasil, Paquistão e Malásia. Em análise do poder calorífico superior (PCS), este variou de 18,5 a 22,3 MJ kg 1 de a biomassa ao biocarvão produzido a 300 0C, respectivamente. Por meio de isotermas de adsorção evidenciou-se processo favorável de adsorção do corante e os biocarvões, com estes obtendo capacidade de adsorção similares ou maiores ao carvão antracitoso, no entanto, foi observado uma diminuição da capacidade de adsorção com o aumento da temperatura de torrefação. Os resultados indicaram que o biocarvão produzido a 260 0C possui melhor utilização como adsorvente e subsequente uso energético, possuindo boas características de poder calorífico superior, rendimento energético e de massa, bem como alta capacidade de adsorção do corante Azul de Metileno e estabilidade dos pellets em água. Em estudo de misturas de biocarvão de estróbilos com argilas, observou-se que a adição de caulinita e metacaulinta ao biocarvão melhorou a estabilidade de pellets em água, no entanto apenas a caulinita possui maior capacidade e velocidade de adsorção que o biocarvão de pinha, onde as condições ótimas para maior capacidade de adsorção foram a partir de 27% de caulinita no material e o tempo de contato de 425 minutos para melhor proveito da argila como aditivo.
Resumo (inglês)
Considering the replacement of charcoal, a non-renewable product produced through mining processes with significant environmental impacts, biochar has been the subject of studies as an alternative in various areas, such as fuel in power plants and applications where coal is used as an adsorbent, like water treatment and removal of compounds from the aqueous phase. The aim of this study is to evaluate the energy and adsorptive potential of biochar produced from the pinecones of Pinus elliottii, as well as mixtures of it with kaolinite clay. Firstly, a bibiographical survey was carried out, involving bibliometric analysis and terms and trends involving biochar, adsorption and energy between 2012 and 2023. Biomass and biochar were characterized using infrared spectroscopy, thermal, proximate and elemental analysis. For pinecone biochar production, the severity of the torrefaction process, pellet stability in water, higher heating value, and adsorptive capacity of the biochars formed at temperatures ranging from 200 to 300 °C were assessed. Through bibliometric analysis, the strong growth in production and scientific articles on biochar was verified, with this growth mainly led by countries in the global south, such as China, India, Brazil, Pakistan and Malaysia.In the analysis of higher heating value (HHV), it ranged from 18.5 to 22.3 MJ kg-1 from biomass to biochar produced at 300 °C, respectively. Adsorption isotherms showed a favorable adsorption process for the dye and biochars, with their adsorption capacity being similar to or higher than that of anthracite coal. However, a decrease in adsorption capacity was observed with an increase in torrefaction temperature. The results indicated that biochar produced at 260 °C has better utility as an adsorbent and subsequent energy use, possessing favorable characteristics in terms of higher heating value, energy and mass yield, as well as high adsorption capacity for Methylene Blue dye and pellet stability in water. In a study involving mixtures of cone biochar with clays, it was observed that the addition of kaolinite and metakaolinite to the biochar improved pellet stability in water. However, only kaolinite exhibited higher adsorption capacity and adsorption rate than pine cone biochar. The optimal conditions for increased adsorption capacity were found to be 27% kaolinite content in the material and a contact time of 425 minutes for optimal utilization of clay as an additive.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português