Conversão térmica e termocatalítica de microalgas utilizando materiais mesoporosos para obtenção de bioprodutos

In view of the advancement of the problem caused by pollution to the environment, where the release of greenhouse gases has been growing exponentially, there is a need to implement and improve studies on the topic of clean energies, of renewable origin, in the conversion of biomass. for the produ...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Rocha, Sérgio Antônio de Paiva
Outros Autores: Gondim, Amanda Duarte
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Conversão térmica
Conversão termocatalítica
Estudo Térmico
Estudo Cinético
Al-MCM-41
Microalgas
Química
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51877
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Rocha, Sérgio Antônio de Paiva
Conversão térmica e termocatalítica de microalgas utilizando materiais mesoporosos para obtenção de bioprodutos
description In view of the advancement of the problem caused by pollution to the environment, where the release of greenhouse gases has been growing exponentially, there is a need to implement and improve studies on the topic of clean energies, of renewable origin, in the conversion of biomass. for the production of biofuels. Following this line, the present work aims to evaluate the application of thermal and thermocatalytic conversion of microalgae using mesoporous materials to obtain bioproducts, using Al-MCM-41 impregnated with Cobalt and Molybdenum as catalyst. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and spectroscopy in the infrared region with Fourier transform, observing that there was the formation of a mesoporous material with a one-dimensional hexagonal structure, and at the end of the impregnation steps of the metals, its structure remained organized and composition satisfactory to those found in the literature. Some techniques for characterizing the microalgal biomass were also performed, such as Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG) and Fourier Transform Infrared Region Spectroscopy (FTIR), which presented characteristic results in accordance with the literature. Entering the thermal and thermocatalytic study, three microalgae degradation events were observed, which are characteristic events of the process. It is also possible to verify the influence of the catalyst on the degradation of the biomass. The kinetic study came from the Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG) of the microalgae with three acetylations, pure and both mixed at a proportion of 90% biomass and 10% catalyst, and then the OFW and KAS kinetic models were applied, with average values of apparent activation energy in between 127.01 - 168.64 and 144,30 - 188.16 kJ mol-1 , respectively. As for the pyrolysis in a fixed bed furnace, the best yields of bio-oil were obtained with the biomass plus 10% of the catalyst, in the presence of molybdenum (Mo/Al-MCM-41), presenting 59.40%, followed by of the catalyst in the presence of cobalt (Co/Al-MCM-41), which obtained 56.98% of bio-oil. According to the GC-MS results, they were also the most selective for compounds of the hydrocarbon class, with 9.09% and 8.33% for the respective catalysts.
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Following this line, the present work aims to evaluate the application of thermal and thermocatalytic conversion of microalgae using mesoporous materials to obtain bioproducts, using Al-MCM-41 impregnated with Cobalt and Molybdenum as catalyst. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and spectroscopy in the infrared region with Fourier transform, observing that there was the formation of a mesoporous material with a one-dimensional hexagonal structure, and at the end of the impregnation steps of the metals, its structure remained organized and composition satisfactory to those found in the literature. Some techniques for characterizing the microalgal biomass were also performed, such as Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG) and Fourier Transform Infrared Region Spectroscopy (FTIR), which presented characteristic results in accordance with the literature. Entering the thermal and thermocatalytic study, three microalgae degradation events were observed, which are characteristic events of the process. It is also possible to verify the influence of the catalyst on the degradation of the biomass. The kinetic study came from the Thermogravimetric Analysis (TGA/DTG) of the microalgae with three acetylations, pure and both mixed at a proportion of 90% biomass and 10% catalyst, and then the OFW and KAS kinetic models were applied, with average values of apparent activation energy in between 127.01 - 168.64 and 144,30 - 188.16 kJ mol-1 , respectively. As for the pyrolysis in a fixed bed furnace, the best yields of bio-oil were obtained with the biomass plus 10% of the catalyst, in the presence of molybdenum (Mo/Al-MCM-41), presenting 59.40%, followed by of the catalyst in the presence of cobalt (Co/Al-MCM-41), which obtained 56.98% of bio-oil. According to the GC-MS results, they were also the most selective for compounds of the hydrocarbon class, with 9.09% and 8.33% for the respective catalysts. FINEP e ANP Tendo em vista o avanço da problemática ocasionada pela poluição ao meio ambiente, aonde a liberação de gases de efeito estufa vem crescendo exponencialmente, surge a necessidade em implementar e aprimorar os estudos sobre o tema de energias limpas, de origem renováveis, na conversão de biomassa para produção de biocombustíveis. Seguindo essa linha, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação da conversão térmica e termocatalítica de microalgas utilizando materiais mesoporosos para obtenção de bioprodutos, usando como catalisador o Al-MCM-41 impregnado com Cobalto e Molibdênio. Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX) e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Através dessas análises, obtivemos a formação de um material mesoporoso com estrutura hexagonal unidimensional, onde após a etapa de impregnação dos metais, a estrutura do catalisador manteve-se organizada com composição satisfatória, de acordo com a literatura. Como também foram realizados ensaios de caracterização na biomassa microalgal. Os resultados dessas análises se mostraram em conformidade com a literatura. Em relação ao estudo térmico e termocatalítico, foram observados três eventos de degradação da microalga, que são característicos do processo. Também se pode constatar a influência do catalisador na degradação da biomassa. A realização do estudo cinético foi proveniente da (TGA/DTG) utilizando a microalga com três acetilações, de forma pura e misturada, está com proporção de 90% de biomassa e 10% de catalisador, e em seguida foram aplicados os modelos cinéticos de OFW e KAS, com valores médios de energia de ativação aparente entre 127,01 - 168,64 e 144,30 - 188,16 kJ mol-1 , respectivamente. Já para as pirólises em forno de leito fixo, os melhores rendimentos em bio-óleo foram obtidos com a biomassa acrescida de 10% dos catalisadores, na presença de (Mo/Al-MCM-41) apresentando 59,40%, seguido do catalisador na presença de (Co/Al-MCM-41), o qual obteve 56,98% de bio-óleo. Os resultados alcançados por CG-MS, foram os mais seletivos para compostos da classe de hidrocarbonetos, sendo 9,09% e 8,33%, para os respectivos catalisadores. 2023-03-11T02:15:12Z 2023-03-11T02:15:12Z 2022-07-29 bachelorThesis ROCHA, Sérgio Antônio de Paiva. CONVERSÃO TÉRMICA E TERMOCATALÍTICA DE MICROALGAS UTILIZANDO MATERIAIS MESOPOROSOS PARA OBTENÇÃO DE BIOPRODUTOS. Orientador: Amanda Duarte Gondim; Aruzza Mabel de Morais Araújo. 2022. 69 p. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Química do Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, [S. l.], 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51877 pt_BR Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Bacharelado em Química do Petróleo Instituto de Química

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