Corpo Discente - Egressos
Mariana Carvalho Barbosa
| Título | CARBONIZAÇÃO HIDROTÉRMICA DO BAGAÇO DE MALTE PARA PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO: OTIMIZAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 13/12/2024 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(2.15MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
| |||||||||||||||||||||||||
| Palavras-Chaves | Carbonização hidrotérmica; adsorção; carvão ativado; resíduos; corantes | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | O Brasil é o terceiro maior produtor de cerveja no mundo, alcançando a marca de aproximadamente 14 bilhões de litros por ano. Se por um lado a crescente expansão do setor cervejeiro no país produz um incremento significativo no PIB brasileiro, também ocasiona impactos ambientais inerentes ao processo, visto que são produzidos diferentes resíduos durante a produção e o principal deles é o bagaço do malte. Esse trabalho consiste em investigar o aproveitamento do bagaço de malte por meio da produção de carvão via síntese hidrotérmica com posterior ativação química por pirólise. Primeiramente, através de uma Matriz de Doehlert, avaliou-se os parâmetros tempo (4, 14 e 24h) e temperatura (150, 175, 225 e 250 ºC) da carbonização hidrotérmica, tendo como resposta a eficiência de remoção do corante azul de metileno em solução aquosa. Posteriormente, utilizou-se três agentes ativantes (KOH, H3PO4 e ZnCl2) em duas proporções mássicas (1:1 e 2:1) para produção dos carvões ativados. Os materiais obtidos foram caracterizados de acordo com suas características físico-químicas. As diferentes condições empregadas no estudo foram avaliadas em termos de área superficial (SBET) e eficiência de adsorção. A ativação química foi capaz de aumentar a área superficial dos carvões em aproximadamente 200 vezes, aprimorando a capacidade de adsorção do mesmo. O carvão ativado com KOH apresentou melhor desempenho na remoção do azul de metileno, alcançando uma eficiência de 95,39% nas condições submetidas. O aumento na proporção do agente ativante levou a maiores eficiências na adsorção do corante, visto que aumentou a área superficial dos carvões ativados. Todos os carvões apresentaram predominância de mesoporos, confirmada pelas isotermas de adsorção e dessorção de N2 e pela distribuição de tamanho dos poros. Para tanto, mediu-se a área superficial em cada uma das etapas de produção e verificouse um aumento significativo principalmente após a etapa de pirólise. Além disso, realizou-se ensaio de adsorção com azul de metileno para quantificar sua remoção. Os ensaios de ponto de carga zero e de pH mostraram o comportamento da adsorção para diferentes pH’s e verificouse que no pH neutro a adsorção foi de maior eficiência. O ensaio de cinética de adsorção possibilitou descobrir o tempo de aproximadamente uma hora até o sistema dos ensaios atingirem o equilíbrio. E, por fim, as isotermas de adsorção foram realizadas para obtenção do formato da mesma, no equilíbrio verificando a viabilidade do processo, além de equacionar o comportamento de acordo com os modelos de Langmuir, Freundlich e linear. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Brazil is the third largest beer producer in the world, reaching the mark of approximately 14 billion liters per year. If, on the one hand, the growing expansion of the brewing sector in the country produces a significant increase in the Brazilian GDP, it also causes environmental impacts inherent to the process, since different residues are produced during production and the main one is malt bagasse. This work consists of investigating the use of malt bagasse through the production of coal via hydrothermal synthesis with subsequent chemical activation by pyrolysis. First, through a Doehlert Matrix, the parameters time (4, 14 and 24h) and temperature (150, 175, 225 and 250 ºC) of hydrothermal carbonization were evaluated, having as a response the efficiency of removal of the methylene blue dye. in aqueous solution. Subsequently, three activating agents (KOH, H3PO4 and ZnCl2) were used in two mass proportions (1:1 and 2:1) for the production of activated carbons. The materials obtained were characterized according to their physicochemical characteristics. The different conditions employed in the study were evaluated in terms of surface area (SBET) and adsorption efficiency. Chemical activation was able to increase the surface area of the carbons by approximately 200 times, improving its adsorption capacity. Activated carbon with KOH showed better performance in the removal of methylene blue, reaching an efficiency of 95.39% in the submitted conditions. The increase in the proportion of activating agent led to greater efficiencies in the adsorption of the dye, as it increased the surface area of activated carbons. All coals showed a predominance of mesopores, confirmed by N2 adsorption and desorption isotherms and pore size distribution. To this end, the surface area was measured in each of the production stages and a significant increase was observed, especially after the pyrolysis stage. Furthermore, an adsorption test was carried out with methylene blue to quantify its removal. The zero charge point and pH tests showed the adsorption behavior for different pHs and it was found that at neutral pH the adsorption was more efficient. The adsorption kinetics test made it possible to discover the time of approximately one hour until the test system reached equilibrium. And, finally, the adsorption isotherms were carried out to obtain its shape, at equilibrium checking the viability of the process, in addition to equating the behavior according to the Langmuir, Freundlich and linear models. | ||||||||||||||||||||||||
Parceiros
