Tese Doutorado:
Influência de Variáveis Físico-químicas de Biomassas Lignocelulósicas e de Processo Pirolítico no Rendimento de Biocarvão e Potencial de Aplicação no Sequestro de Carbono

Linha de Pesquisa:
outro

Renato Rocha Batista

DEAMB
Orientador
Profa. Marcia Marques Gomes , Ph.D. 2000 - Royal Institute of Technology-KTH, Estocolmo/Suécia - Currículo Lattesk
Coorientador
Dr. Marco Tadeu Gomes Vianna
Banca
* Profa. Marcia Marques Gomes , Ph.D. 2000 - Royal Institute of Technology-KTH, Estocolmo/Suécia - Currículo Lattesk
* Dr. Marco Tadeu Gomes Vianna (Coorientador) -
* FEN - UERJ
* Profa. Nathalia Salles Vernin Barbosa , D.Sc. (2019) - Currículo Lattes
* Profa. Alena Torres Netto Currículo Lattes
* Dra. Fabiana Abreu de Rezende - EMBRAPA
* Profa. Dra. Jacyra Guimarães Faillace - Inst. Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do RJ
* Prof. Dr. Leonardo da Silva Arrieche - Universidade Federal da Integração Latino-Americana
Data - hora da defesa
28/10/2021
Local da defesa
http://www.deamb.eng.uerj.br/trabalhosconclusao/20211028TESE_DEAMB-Renato-Rocha.pdf
Resumo
BATISTA, R. R. Influência de variáveis físico-químicas de biomassas lignocelulósicas e de processo pirolítico no rendimento de biocarvão e potencial de aplicação no sequestro de carbono. 2021. 323f. Tese (Doutorado em Engenharia Sanitária e Ambiental) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. Material carbonáceo pirogênico (PCM) é uma estrutura carbonácea aromática, amorfa e porosa com elevados teores de carbono total e de carbono fixo em base mássica, e baixas razões atômicas H/C e O/C. No caso das razões H/C e O/C atenderem aos limites impostos por organismos internacionais certificadores “International Biochar Initiative-IBI” e “European Biochar Certificate-EBC” (H/C ≤ 0.7 e O/C ≤ 0.4) os PCM serão classificados como “biochar”, que é um biocarvão com grau de aromaticidade e teor de carbono que conferem estabilidade suficiente para aplicação em solo, com similaridades às porções de solo escuro da Amazônia, conhecidas por “Terras Pretas de Índio” (TPI). A pirólise rápida tem geralmente por objetivo, a produção de bioóleo, enquanto o resíduo sólido PCM é tradicionalmente destinado à queima por combustão direta para produção de calor e geralmente utilizado pelo reator no início da planta. Atualmente, o “biochar” tem sido utilizado para sequestro de carbono em solo, como estratégia de mitigação de mudanças climáticas, além de outras aplicações ambientais. Verifica-se um interesse crescente pelos PCM para aplicações em solos ácidos. O objetivo da presente tese foi traçar um panorama da produção de biocarvão por meio de pirólise no Brasil e no mundo (Papers I e II) e, com base em dados de 23 experimentos em reatores de pirólise principalmente lenta obtidos da literatura (Paper III), e 40 experimentos em reatores de pirólise rápida (leito fluidizado circulante) produzidos na Universidade do País Basco, Bilbao/ Espanha (Paper IV), investigar interações entre variáveis de composição química de biomassas utilizadas com matéria-prima, variáveis de processo pirolítico e o rendimento do biocarvão (Paper III), e de biocarvão, bio-óleo e bio-syngas (Paper IV). O estudo também avaliou características de biocarvões provenientes de diferentes biomassas e condições operacionais, quanto às características que conferem estabilidade ao material (resistência à degradação microbiológica/intemperismo por ≥100 anos), utilizando para tanto, critérios estabelecidos pelo IBI e pelo EBC. Uma árvore de decisão é proposta (Paper V) para aplicação a qualquer grupo de biocarvões e avaliação do potencial de aplicação dos mesmos em solo, com base na estabilidade química. A abordagem estatística multivariada (exploratória) mostrou-se útil na redução da dimensionalidade do conjunto de variáveis originais a no máximo 2 ou 3 variáveis latentes independentes entre si (Componentes Principais 1, 2 e 3). Estas, foram suficientes para capturar o máximo de informação retida pelo conjunto de dados originais, bem como revelar interações e influências relativas em relação às variáveis dependentes (rendimentos de biocarvão, bioóleo e syngás). Foi ainda analisado o conjunto de 40 PCMs descritos no Paper IV, quanto aos principais parâmetros de certificação de organismos internacionais IBI e EBC, utilizando-se para tanto, uma árvore de decisão desenvolvida. Tal procedimento permitiu pré-selecionar biocarvões com características físico-químicas que indicam estabilidade, justificando assim, xvii investimento adicional em análises químicas para determinação de teores de contaminantes. Com base nos resultados conclui-se que a pirólise rápida, tanto quanto a pirólise lenta/carbonização, viabiliza a produção de biocarvões (ainda que com rendimento inferior), que podem ser utilizados em aplicações ambientais, desde que atendam requisitos de certificação. Palavras-chave: Biomassa lígnocelulósica. Pirólise. Carbonização. Biochar. Biocarvão. Análise multivariada. Diagrama Van Krevelen. Árvore de Decisão.

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