Pirólise rápida catalítica do capim elefante utilizando materiais mesoporosos e óxidos metálicos para deoxigenação em bio-óleo

The fast pyrolysis of lignocellulosic biomass is a thermochemical conversion process for production energy which have been very atratactive due to energetic use of its products: gas (CO, CO2, H2, CH4, etc.), liquid (bio-oil) and charcoal. The bio-oil is the main product of fast pyrolysis, and its final composition and characteristics is intrinsically related to quality of biomass (ash disposal, moisture, content of cellulose, hemicellulose and lignin) and efficiency removal of oxygen compounds that cause undesirable features such as increased viscosity, instability, corrosiveness and low calorific value. The oxygenates are originated in the conventional process of biomass pyrolysis, where the use of solid catalysts allows minimization of these products by improving the bio-oil quality. The present study aims to evaluate the products of catalytic pyrolysis of elephant grass (Pennisetum purpureum Schum) using solid catalysts as tungsten oxides, supported or not in mesoporous materials like MCM-41, derived silica from rice husk ash, aimed to reduce oxygenates produced in pyrolysis. The biomasss treatment by washing with heated water (CEL) or washing with acid solution (CELix) and application of tungsten catalysts on vapors from the pyrolysis process was designed to improve the pyrolysis products quality. Conventional and catalytic pyrolysis of biomass was performed in a micro-pyrolyzer, Py-5200, coupled to GC/MS. The synthesized catalysts were characterized by X ray diffraction, infrared spectroscopy, X ray fluorescence, temperature programmed reduction and thermogravimetric analysis. Kinetic studies applying the Flynn and Wall model were performed in order to evaluate the apparent activation energy of holoceluloce thermal decomposition on samples elephant grass (CE, CEL and CELix). The results show the effectiveness of the treatment process, reducing the ash content, and were also observed decrease in the apparent activation energy of these samples. The catalytic pyrolysis process converted most of the oxygenate componds in aromatics such as benzene, toluene, ethylbenzene, etc

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

A pirólise rápida da biomassa lignocelulósica é um processo de conversão termoquímica para produção de energia que vem se tornando muito atratativo devido ao aproveitamento energético de seus produtos: gás (CO, CO2, H2, CH4, etc), líquido (bio-óleo) e carvão vegetal. O bio-óleo é o principal produto da pirólise rápida, sendo a sua composição e características finais intrinsecamente relacionadas à qualidade da biomassa (eliminação de cinzas, teor de umidade, teor de celulose, hemicelulose e lignina) bem como à eficiência da remoção dos compostos oxigenados que causam características indesejáveis como aumento da viscosidade, instabilidade, corrosividade e baixo poder calorífico. Os compostos oxigenados são originados no processo de pirólise convencional da biomassa onde o uso de catalisadores sólidos, em geral, permite a minimização destes produtos melhorando a qualidade do produto final, o bio-óleo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os produtos da pirólise catalítica do capim elefante (Pennisetum purpureum Schum) utilizando catalisadores sólidos, óxidos a base de tungstênio, suportados ou não em materiais mesoporosos do tipo MCM-41, derivados da sílica da casca do arroz, visando à redução de compostos oxigenados produzidos na pirólise. O tratamento da biomasssa através da lavagem com água aquecida (CEL) ou lavagem com solução ácida (CELix), bem como a aplicação de catalisadores a base de tungstênio nos vapores provenientes do processo de pirólise, teve a finalidade de melhorar a qualidade dos produtos da pirólise. A pirólise convencional e catalítica da biomassa foram realizadas em um micro pirolisador, Py-5200, acoplado ao GC/MS. Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por Difração de raios X, Espectroscopia na região do infravermelho, Fluorescência de Raios X, Redução por Temperatura Programada e Análise termogravimétrica. Estudos cinéticos aplicando o modelo de Flynn Wall foram realizados com a finalidade de avaliar a energia de ativação aparente da decomposição térmica da holoceluloce nas amostras de capim elefante (CE, CEL e CELix). Os resultados mostraram a eficiência do processo de tratamento, reduzindo o teor de cinzas, como também foi observada a diminuição na energia de ativação aparente dessas amostras. O processo de pirólise catalítica converteu a maioria dos produtos oxigenados do CE em aromáticos como benzeno, tolueno, etilbenzeno, etc