Modelagem e simulação de desintoxicação de licores simulados de pré-tratamento via adsorção em carvão ativado
Studies aimed at modeling multicomponent adsorption units are quite short in the literature because of the large number of hypotheses to be considered. However, it is interesting to improve this kind of an operation due to its low cost. In biorefineries dedicated to ethanol 2nd generation, the resid...
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Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50602 |
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Pré-tratamento Adsorção multicomponente Modelagem Acid pre-treatment Multicomponent adsorption Modeling Silva, Matheus Almeida Modelagem e simulação de desintoxicação de licores simulados de pré-tratamento via adsorção em carvão ativado |
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Studies aimed at modeling multicomponent adsorption units are quite short in the literature because of the large number of hypotheses to be considered. However, it is interesting to improve this kind of an operation due to its low cost. In biorefineries dedicated to ethanol 2nd generation, the residues produced after the biomass pre-treatment section can act as contaminants in the next fermentation process. Due to the difficulty in accessing the sugars contained in the waste, one of the ways to access this glucose is to use acid pre-treatment. This process contaminates the product with phenolic compounds, furfural, and hydroxymethyl furfural, in addition to the acid residues that remain in the reject. To eliminate contaminants, adsorption with activated carbon in a fixed bed reactor is feasible due to the selectivity of activated carbon to adsorb these compounds. Thus, in the present work, we sought to analyze the amount of glucose adsorbed in the multicomponent adsorption process until the moment of saturation of the rupture curves. The mathematical model contemplates different initial and boundary conditions, fixed bed height, and changes in fluid velocity. The parameters of the model were estimated based on experimental data obtained in the laboratory. The results showed that bed height was the most significant variable. The coefficient of determination R² for the components: glucose, xylose, acetic acid, and all eight datasets available for the evaluation was above 0.98. |
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ri-123456789-506022022-12-23T17:40:07Z Modelagem e simulação de desintoxicação de licores simulados de pré-tratamento via adsorção em carvão ativado Silva, Matheus Almeida Padilha, Carlos Eduardo de Araújo https://lattes.cnpq.br/1898372450303968 http://lattes.cnpq.br/1186888955341616 Souza, Domingos Fabiano de Santana http://lattes.cnpq.br/7400460833577257 Filho, José Daladiê Barreto da Costa http://lattes.cnpq.br/9311158921339115 Pré-tratamento Adsorção multicomponente Modelagem Acid pre-treatment Multicomponent adsorption Modeling Studies aimed at modeling multicomponent adsorption units are quite short in the literature because of the large number of hypotheses to be considered. However, it is interesting to improve this kind of an operation due to its low cost. In biorefineries dedicated to ethanol 2nd generation, the residues produced after the biomass pre-treatment section can act as contaminants in the next fermentation process. Due to the difficulty in accessing the sugars contained in the waste, one of the ways to access this glucose is to use acid pre-treatment. This process contaminates the product with phenolic compounds, furfural, and hydroxymethyl furfural, in addition to the acid residues that remain in the reject. To eliminate contaminants, adsorption with activated carbon in a fixed bed reactor is feasible due to the selectivity of activated carbon to adsorb these compounds. Thus, in the present work, we sought to analyze the amount of glucose adsorbed in the multicomponent adsorption process until the moment of saturation of the rupture curves. The mathematical model contemplates different initial and boundary conditions, fixed bed height, and changes in fluid velocity. The parameters of the model were estimated based on experimental data obtained in the laboratory. The results showed that bed height was the most significant variable. The coefficient of determination R² for the components: glucose, xylose, acetic acid, and all eight datasets available for the evaluation was above 0.98. Estudos direcionados a modelagem de unidades de adsorção multicomponente são bastante escassas na literatura, tendo em vista a grande quantidade de hipóteses a serem consideradas. Porém é do interesse técnico-econômico o aprimoramento de técnicas que descrevem esse tipo de operação devido ao seu baixo custo. Nas biorefinarias voltadas a etanol de 2° geração, o pré-tratamento da biomassa pode gerar hidrolisados líquidos com elevadas concentrações de inibidores, o que limitaria o processo de fermentação seguinte. Devido à dificuldade ao acesso dos açucares contidos nos rejeitos, uma das maneiras de acessar essa glicose é a utilização do pré-tratamento ácido, processo esse que contamina o seu produto com compostos fenólicos, furfural e hidroximetil furfural, além dos resíduos de ácidos que permanecem no rejeito. Para eliminar os contaminantes, a adsorção com carvão ativado em um reator de leito fixo se mostra viável em função da seletividade do carvão ativado para adsorver esses compostos. Desse modo, no presente trabalho buscou-se analisar a quantidade de glicose adsorvida no processo de adsorção multicomponente até o momento de saturação das curvas de ruptura. O modelo implementado contempla as diferentes condições iniciais e de contorno, altura do leito fixo e mudanças na velocidade do fluido. Os parâmetros pertinentes ao modelo foram estimados com base nos dados experimentais realizados em laboratório. Os resultados mostraram que a altura do leito foi a variável mais significativa. Em todo o conjunto de dados, os coeficientes de determinação (R²) para os componentes glicoes, xilose, ácido acético foram superiores a 0,98. 2022-12-23T17:40:07Z 2022-12-23T17:40:07Z 2022-12-08 bachelorThesis SILVA, Matheus Almeida, Modelagem e simulação de desintoxicação de licores simulados de pré-tratamento via adsorção em carvão ativado. Orientador: Carlos Eduardo de Araújo Padilha 2022. 40f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50602 pt_BR Attribution 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Química Engenharia Química |