Biocarvão gerado através da pirólise lenta do quiabo (abelmoschus esculentus (l.) Moench): caracterização e desempenho catalítico na redução do cristal de violeta

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dc.contributor.advisorVirgens, Cesário Francisco das
dc.contributor.authorBarbosa, Igor Antunes Silva
dc.contributor.refereeMartins, Andre Rosa
dc.contributor.refereeSilva, Carlos Daniel Silva da
dc.date.accessioned2024-06-05T18:31:45Z
dc.date.available2024-06-05T18:31:45Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractO termo biomassa pode ser definido como toda matéria orgânica que é gerada através de um processo biológico (induzido ou espontâneo), além de ser o único recurso carbonáceo renovável com potencial para produzir energia na forma de calor, eletricidade, combustíveis, produtos químicos, dentre outras aplicações. Nesse contexto, empregando a pirolise lenta, os resíduos provenientes do quiabo (Abelmoschus esculentus (L.) Moench), alimento bastante utilizado na culinária baiana em pratos como caruru e quiabada foi empregado visando o reaproveitamento dos resíduos gerados por este fruto que só é utilizado antes da maturação, pois quando maduro fica excessivamente fibroso e inadequado para alimentação. Técnicas convencionais do estado sólido como: Análise Termogravimétrica e a sua Derivada (TG/DTG), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR-KBr), Difração de Raios-X (DRX) e Teor de Cinzas foram usadas com vistas ao estudo da geração desse carvão, onde as variáveis: temperatura, tempo e granulometria foram otimizadas. Os biocarvões gerados a 400 e 700°C, granulometria de 30 mesh e no tempo de pirólise de 1 hora, obtiveram rendimento de 48 e 37%, respectivamente, e foram caracterizados por FTIR, TG/DTG e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), revelando que há uma influência da temperatura de pirólise na estrutura do carvão gerado, bem como do comportamento dos biocomponentes majoritários presentes (hemicelulose, celulose, lignina e pectina). O carvão selecionado com o melhor rendimento foi submetido a um tratamento químico com solução de cloreto de zinco 20% (m/v) e calcinado a 600°C numa taxa de aquecimento (de 10°C min-1 visando investigar a influência do tratamento antes e pós calcinação na estrutura do carvão. Como forma de elucidar o processo da formação do carvão em relação aos biocomponentes majoritários presentes foi realizado o TG/DTG em quatro taxas de aquecimento 5/10/15/20°C min-1 onde os resultados de DTG foram deconvoluídos utilizando a função de Fraser- Suzuki. O estudo cinético de decomposição dos principais componentes foi realizado empregando o método isoconversional de Friedman, obtendo os seguintes resultados: 37,38 (pectina); 87,75 (hemicelulose); 109,45 (celulose); e 86,66 kJ mol-1 (lignina) revelando que dentre os biocompomentes a celulose apresenta maior energia de ativação. Na busca de uma aplicação desse carvão gerado foi avaliado o seu desempenho enquanto catalisador na reação de descoloração do corante cristal de violeta pelo agente redutor NaBH4 variando-se o tempo de contato durante a impregnação e a proporção massa:massa de (biocarvão):(ZnCl2). Os resultados obtidos indicaram que a amostra impregnada com maior teor de cloreto de zinco e com maior tempo de contato, foram as mais eficientes no processo catalítico.
dc.description.abstract2The term biomass can be defined as all organic matter that is generated through a biological process (induced or spontaneous), in addition to being the only renewable carbonaceous resource with the potential to produce energy in the form of heat, electricity, fuels, chemicals, among others. other applications. In this context, using slow pyrolysis, the residues from the okra (Abelmoschus esculentus (L.) Moench), a food widely used in Bahia cuisine in dishes such as caruru and quiabada was used aiming at the reuse of the residues generated by this fruit that is only used before maturation, because when ripe it is excessively fibrous and unsuitable for food. Conventional solid state techniques such as: thermogravimetric analysis and its derivative (TG/DTG), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-KBr), X-Ray Diffraction (XRD) and ash content were used for the study generation of this coal, where the variables: temperature, time and granulometry were optimized. The biocarbons generated at 400 and 700°C, granulometry of 30 mesh and in the pyrolysis time of 1 hour, obtained a yield of 48 and 37%, respectively, and were characterized by FTIR, TG/DTG and Scanning Electron Microscopy (SEM), revealing that there is an influence of the pyrolysis temperature on the structure of the generated coal, as well as the behavior of the major biocomponents present (hemicellulose, cellulose, lignin and pectin). The selected charcoal with the best yield was subjected to chemical treatment with a 20% zinc chloride solution (m/v) and calcined at 600°C at a heating rate () of 10°C min-1 in order to investigate the influence of the treatment before and after calcination on the charcoal structure. As a way of elucidating the process of coal formation in relation to the major biocomponents present, TG/DTG was performed at four heating rates 5/10/15/20°C min-1 where DTG results were deconvolved using the Fraser-Suzuki function. The kinetic study of decomposition of the main components was performed using Friedman's isoconversional method, obtaining the following results: 37,38 (pectin); 87,75 (hemicellulose); 109,45 (cellulose); and 86,66 kJ mol-1 (lignin) revealing that among the biocomponents, cellulose has higher activation energy. In the search for an application of this generated charcoal, its performance was evaluated as a catalyst in the reaction of discoloration of the violet crystal dye by the reducing agent NaBH4, varying the contact time during impregnation and the mass:mass ratio of catalyst (biochar):(ZnCl2). The results obtained indicated that the sample impregnated with the highest zinc chloride content and with the longest contact time, were the most efficient in the catalytic process.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.citationBARBOSA, Igor Antunes Silva. Biocarvão gerado através da pirólise lenta do quiabo (abelmoschus esculentus (l.) Moench): caracterização e desempenho catalítico na redução do cristal de violeta. Orientador: Cesário Francisco das Virgens. 2020. 83f. Dissertação (Mestrado Acadêmico). Universidade do Estado da Bahia. Departamento de Ciências Exatas e da Terra. Programa de Pós-Graduação em Química Aplicada – PGQA. Campus I. 2020.
dc.identifier.urihttps://saberaberto.uneb.br/handle/20.500.11896/5483
dc.identifier2.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3502586803322036
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade do Estado da Bahia
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química Aplicada
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.rights2Attribution 3.0 Brazilen
dc.subject.keywordsAbelmoschus esculentus (L.) Moench
dc.subject.keywordspirólise lenta
dc.subject.keywordsFraser – Suzuki
dc.subject.keywordsestudo cinético
dc.subject.keywordsdescoloração de corantes
dc.titleBiocarvão gerado através da pirólise lenta do quiabo (abelmoschus esculentus (l.) Moench): caracterização e desempenho catalítico na redução do cristal de violeta
dc.title.alternativeBiochar generated through the slow pyrolysis of okra (Abelmoschus esculentus (L.) Moench): characterization and catalytic performance in the reduction of crystal violet
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
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