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Percorrer por autor "Teixeira, Telma Filipa Vieira de Faria"

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  • Estudo da pirólise da borra de café com vista à produção de biochar e bioóleo
    Publication . Teixeira, Telma Filipa Vieira de Faria; Caetano, Nídia de Sá
    O crescimento populacional está a provocar o aumento do consumo de energia, que é maioritariamente obtida a partir do petróleo. Este pode ser utilizado na produção de combustíveis ou diretamente na indústria. Este crescimento populacional conduz à produção excessiva de resíduos e à escassez do petróleo, o que faz com que seja necessário explorar novas fontes alternativas para a obtenção de combustível e energia, e que contribuam para a gestão dos resíduos. Essas fontes podem ser energia eólica, solar, geotérmica, hidráulica, das marés e motriz; energia do hidrogénio e biomassa. A biomassa tem um papel fundamental na produção de biocombustíveis, levando também, quando de origem residual, à valorização dos resíduos gerados pela população e à minimização da deposição de resíduos em aterro. A borra de café, sendo um subproduto proveniente das bebidas mais consumidas mundialmente, o café, constitui um objeto de enorme interesse de estudo. A sua utilização e valorização como biomassa residual é, portanto, potencialmente interessante. O presente trabalho tem como objetivo estudar a valorização da borra de café através da produção de Biochar, com vista à sua utilização em solos, e de Bio-oil para a produção de energia, a partir do processo de pirólise. Iniciou-se o trabalho com a caracterização da borra de café; os parâmetros usados para a sua caracterização foram: distribuição granulométrica; percentagem de humidade (37,43 %); teor de cinzas (1,81%); teor de azoto Kjeldahl (1,97 g N/100 g borra de café); teor de proteínas (12,33 g proteína/100 g borra de café) poder calorífico superior (5121,81 cal/g borra de café); teor de carbono orgânico total (88,97 %); teor de lenhina total (32,81 %); teor de lenhina insolúvel (30,98 %); teor de lenhina solúvel (1,76 %). Sumariamente contatou-se que os valores obtidos para a caracterização da borra de café não diferem muito dos encontrados na literatura. O único valor que apresenta maior discrepância relativamente aos valores da literatura é o teor de humidade, o que é justificável pela possibilidade de secagem entre os momentos de produção e de análise da amostra. No processo de pirólise, estudou-se a influência de três parâmetros: temperatura de patamar (T) (400 a 600 °C), tempo de patamar (t) (5 a 15 min) e teor de humidade da borra (H) (9 a 44,4 %). Foi usado o software JMP Statistical Discovery v13 para realizar o planeamento experimental 23 , e para fazer a modelação dos efeitos dos parâmetros na função objetivo. Assim, para cada um dos objetivos (maximizar razão carvão/borra seca e maximizar a razão quantidade de energia do Bio-oil/borra seca) o tratamento dos resultados dos ensaios planeados, permitirá obter uma expressão distinta. O rendimento máximo obtido para o Biochar e para o Bio-oil foi de 29% e 64%, respetivamente, correspondentes aos ensaios 9 (t=5 min; T=400 °C; H=44 %) e 16 (t=5 min; T=400 °C; H=9 %) para o Biochar e o ensaio 24 (t=10 min; T= 500 °C; H=31 %) para o Biooil, as velocidades de aquecimento para os ensaios 9, 16 e 24 são respetivamente 120, 120 e 30 °C/min. Concluiu-se que o ensaio que promoveu a maximização da quantidade de energia associada ao Biochar foi o ensaio 16 (t=5; T=400; H=9%), 1993,794 cal/g e para o Bio-oil foi o ensaio 24 (t=10; T=500; H=31%), 3503,33 cal/g individualmente, para o total da quantidade de energia associada aos dois produtos, o ensaio com maior rendimento energético foi o 11 (t=5; T=400; H=9%), 5205,79 cal/g. Foram realizados ensaios que foram divididos em dois grupos, A e B, que correspondem a ensaios com velocidade de aquecimento baixa (30 °C/min), e ensaios com velocidade de aquecimento elevada (120 °C/min), respetivamente. Fez-se variar esses parâmetros (gama de valores) de forma a obter o máximo de quantidade de Biochar e o máximo de quantidade de energia de Bio-oil por massa de borra de café. Para o conjunto de ensaios A, obteve-se uma percentagem máxima de Biochar de 28% e o esperado usando o modelo otimizado seria 34%. Para maximizar a quantidade de energia em Bio-oil por massa de borra de café, o resultado obtido experimentalmente foi de 3894,45 cal/g borra seca e o esperado era de 3126,02 cal/g borra seca. Para o conjunto de ensaios B, obteve-se uma percentagem de Biochar de 29% e o esperado seria 30%; para a quantidade de energia do Bio-oil por massa de borra de café o resultado obtido experimentalmente foi de 956,89 cal/g borra seca e o esperado de 3576,94 cal/g borra seca. A discrepância nos valores relativos à energia do Bio-oil pode ficar a dever-se à dificuldade na recuperação de todo o óleo obtido no processo de pirólise, uma vez que, dada a configuração do forno e do sistema de arrefecimento de gás e condensação de líquido, era frequente a acumulação de óleo na tubagem de saída, o que falseava negativamente os resultados. Verificou-se que, comparando com os valores da literatura, o valor da quantidade de energia do Bio-oil (quando medido como amostra composta) é mais próximo (5481,64 cal/g) do que os melhores ensaios analisados isoladamente (3894,45 e 956,89 cal/g). Calculou-se também a quantidade de Bio-oil necessário para substituir o consumo anual (ano de referência 2016) de diesel, gasolina e carvão, que corresponde a, respetivamente, 1 218 460 t/ano, 2 029 074 t/ano; 4 885 295 t/ano.
    2018Dissertação de mestrado Acesso aberto Ver mais