Produção de carbonos porosos a partir de resíduo de podas de árvores

The management of urban trees is inherent to every city and produces waste that is often lost and misallocated. In large cities such as the city of Natal, in Rio Grande do Norte, Brazil, the production of pruning waste reaches more than 18 tons weekly, which implies the allocation of a large area in...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Frota, Fátima Marcelie Braz Nogueira
Outros Autores: Pergher, Sibele Berenice Castella
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
biocarvão
hidróxido de sódio
resíduo de podas de árvore
resíduo lignocelulósico
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55033
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Produção de carbonos porosos a partir de resíduo de podas de árvores
description The management of urban trees is inherent to every city and produces waste that is often lost and misallocated. In large cities such as the city of Natal, in Rio Grande do Norte, Brazil, the production of pruning waste reaches more than 18 tons weekly, which implies the allocation of a large area in landfills for disposal. Disposal in vacant lots contributes to eutrophication and visual pollution. As pruning residues are lignocellulosic materials, an alternative to add value to this residue and give it a more appropriate destination is to use it as a raw material for activated biochar. The term biochar has also been used for charcoal produced from lignocellulosic residues, previously this term was used only for charcoal intended for use in soil conditioning or CO2 sequestration. In this work, activation and pyrolysis occurred simultaneously; Mango Tree Residue (Magnifera indica) and Pruning Residue (various unidentified species) were used as precursors, KOH was used as activating agent, pyrolysis temperatures of 450°C and 550°C were used, which were maintained for 1 hour, and no gas flow was used; then, the activation product was washed with an HCl solution in order to remove the remaining activating agent and its derivatives. The products obtained were characterized by XRD, FTIR, CHN and adsorption of N2 and CO2. NO adsorption tests were carried out in dry air for all samples and for the Mango Tree Waste biochar sample produced at 550°C (M550 LVD) the test was also carried out in air atmospheres with 50% and 75% humidity, besides nitrogen atmosphere. The activated biochars showed similar compositions. The pyrolysis temperature was the factor with the greatest influence on the characteristics of the biochars: those produced at 550°C exhibited larger specific areas and more developed microporosity. Regarding NO adsorption tests in dry air, the M550 LVD sample had the highest adsorption result (83.91%). However, in air atmospheres with 50% and 75% humidity the adsorption results decreased to 54,55% and 25,82%, repectively, indicating a possible interaction of H2O molecules with the functional groups present on the biochar surface. The NO adsorption in nitrogen atmosphere showed the lowest result (0.83%), indicating the need for O2 for the NO adsorption mechanism
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In large cities such as the city of Natal, in Rio Grande do Norte, Brazil, the production of pruning waste reaches more than 18 tons weekly, which implies the allocation of a large area in landfills for disposal. Disposal in vacant lots contributes to eutrophication and visual pollution. As pruning residues are lignocellulosic materials, an alternative to add value to this residue and give it a more appropriate destination is to use it as a raw material for activated biochar. The term biochar has also been used for charcoal produced from lignocellulosic residues, previously this term was used only for charcoal intended for use in soil conditioning or CO2 sequestration. In this work, activation and pyrolysis occurred simultaneously; Mango Tree Residue (Magnifera indica) and Pruning Residue (various unidentified species) were used as precursors, KOH was used as activating agent, pyrolysis temperatures of 450°C and 550°C were used, which were maintained for 1 hour, and no gas flow was used; then, the activation product was washed with an HCl solution in order to remove the remaining activating agent and its derivatives. The products obtained were characterized by XRD, FTIR, CHN and adsorption of N2 and CO2. NO adsorption tests were carried out in dry air for all samples and for the Mango Tree Waste biochar sample produced at 550°C (M550 LVD) the test was also carried out in air atmospheres with 50% and 75% humidity, besides nitrogen atmosphere. The activated biochars showed similar compositions. The pyrolysis temperature was the factor with the greatest influence on the characteristics of the biochars: those produced at 550°C exhibited larger specific areas and more developed microporosity. Regarding NO adsorption tests in dry air, the M550 LVD sample had the highest adsorption result (83.91%). However, in air atmospheres with 50% and 75% humidity the adsorption results decreased to 54,55% and 25,82%, repectively, indicating a possible interaction of H2O molecules with the functional groups present on the biochar surface. The NO adsorption in nitrogen atmosphere showed the lowest result (0.83%), indicating the need for O2 for the NO adsorption mechanism A manutenção da arborização urbana é inerente a toda cidade e produz um resíduo que muitas vezes é desperdiçado e mal alocado. Em grandes cidades como a cidade do Natal, no Rio Grande do Norte, a produção de resíduo de podas chega a mais de 18 toneladas semanalmente, isso implica na destinação de grande área em aterros sanitários para o descarte. Já o descarte em terrenos baldios contribui para eutrofização e poluição visual. Como os resíduos de poda são materiais lignocelulósicos, uma alternativa para agregar valor a este resíduo e dar a ele uma destinação mais adequada é usá-lo como matéria-prima de biocarvão ativado. O termo biocarvão vem sendo empregado aos carvões produzidos a partir de resíduos lignocelulósicos, anteriormente este termo era empregado somente aos carvões que tivessem como finalidade o emprego em condicionamento de solo ou sequestro de CO2. Neste trabalho a ativação e pirólise ocorreram simultaneamente; foram usados como precursores o Resíduo de Mangueira (magnifera indica) e o Resíduo de Podas (diversas espécies não identificadas), usou-se KOH como agente ativante, usou-se temperaturas de pirólise de 450°C e 550°C, que foram mantidas por 1 hora, sem fluxo de gás; em seguida, o produto da ativação foi lavado com uma solução de HCl a fim de remover o agente ativante remanescente e seus derivados. Os produtos obtidos foram caracterizados por DRX, FTIR, CHN e adsorção de N2 e CO2­­. Além disso, foram realizados testes de adsorção de NO em ar seco para todas as amostras e, para a amostra de biocarvão de Resíduo de Mangueira produzida a 550°C (KM550 LVD) o teste foi realizado também em atmosferas de ar com 50% e 75% de umidade, além da atmosfera de nitrogênio. De maneira geral, os biocarvões ativados apresentaram composições semelhantes. A temperatura de pirólise foi o fator de maior influência nas características dos biocarvões: aqueles produzidos a 550°C exibiram áreas específicas maiores e microporosidade mais desenvolvida. Nos testes de adsorção de NO em ar seco, a amostra KM550 LVD teve o maior resultado de adsorção (83,91%). No entando, em atmosferas úmidas essa porcentagem caiu, indicando uma possível interação das moléculas de H2O com os grupos funcionais presentes na superfície do biocarvão. A menor porcentagem de adsorção de NO foi em atmosfera de nitrogênio (0,83%), mostrando a necessidade de O­2 para o mecanismo de adsorção de NO. 2023-10-19T20:34:07Z 2023-10-19T20:34:07Z 2023-08-21 masterThesis FROTA, Fátima Marcelie Braz Nogueira. Produção de carbonos porosos a partir de resíduo de podas de árvores. 2023. 52 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55033 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

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