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Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO GROSSO
QUIMICA TECNOLÓGICA E AMBIENTAL (50005014002P0)
ESTUDO DA APLICAÇÃO BIOCARVÃO E HIDROCARVÃO DE RESÍDUO DO PROCESSAMENTO DE ACEROLA (MALPIGHIA EMARGINATA D.C.) COMO BIOSSORVENTES
GABRIELA REGINA ROSA GALIASSI
DISSERTAÇÃO
24/06/2024

A fruticultura é uma atividade consolidada no Brasil, posicionando o país como o terceiro maior produtor mundial de frutas, principalmente devido às condições climáticas favoráveis. A acerola (Malpighia emarginata D.C.), embora originária da América Central, encontrou no Brasil seu maior produtor. Entretanto, dada a fragilidade dessa fruta, é comum sua comercialização na forma de produtos processados, resultando em considerável geração de resíduos durante o processo. A pirólise lenta e a carbonização hidrotérmica surgem como tecnologias promissoras para a reutilização desses subprodutos. A pirólise lenta é um processo termoquímico que converte biomassa, aplicando taxas moderadas de aquecimento e longos tempos de residência. A carbonização hidrotérmica é um processo termoquímico que ocorre em um reator, convertendo a biomassa mediante a aplicação de temperatura à mistura da biomassa com água. Os produtos sólidos resultantes desses processos são chamados de biocarvão e hidrocarvão, respectivamente, sendo materiais carbonáceos ricos em grupos funcionais oxigenados. Este estudo abordou a pirólise lenta e a carbonização hidrotérmica do resíduo de acerola, bem como a obtenção e aplicação do biocarvão e hidrocarvão como adsorventes de azul de metileno em solução aquosa, dividindo-se em quatro etapas. Na primeira, realizou-se a caracterização do resíduo de acerola, voltada para os processos de termoconversão. Na segunda etapa, conduziu-se a pirólise lenta do resíduo de acerola para obtenção do biocarvão, avaliando os efeitos da temperatura e do tempo de reação em forno tipo mufla. Na terceira etapa, procedeu-se à carbonização hidrotérmica do resíduo de acerola, avaliando os efeitos da temperatura e do tempo de reação. A quarta etapa abordou a adsorção do corante azul de metileno na biomassa, biocarvão e hidrocarvão, com o estudo da cinética e isotermas de equilíbrio. As isotermas de equilíbrio mostraram que, sem ajuste de pH do meio aquoso, a quantidade máxima de azul de metileno adsorvida pela biomassa, biocarvão e hidrocarvão foram de, respectivamente, 65,57, 29,98 e 36,05 mg/g. Os resultados demonstraram que o biocarvão e o hidrocarvão do resíduo da acerola são adequados para aplicação como adsorventes do corante em solução aquosa, sob tempo de contato de 60 minutos e pH entre 10 e 12. Nessas condições, biocarvão e hidrocarvão adsorvem, respectivamente, cerca de 97,94% e 98,66% de corante, enquanto o carvão ativado comercial adsorve, aproximadamente, 95,94%. A pirólise lenta e a carbonização hidrotérmica do resíduo do processamento da acerola mostraram-se tecnologias promissoras para a modificação sustentável desta biomassa, visando sua aplicação como adsorventes de contaminantes ambientais, especialmente catiônicos. Além disso, esses processos contribuem significativamente para a redução da quantidade de resíduos sólidos e para a reciclagem de nutrientes, promovendo assim uma abordagem mais sustentável no manejo de resíduos agroindustriais.

Bioprodutos;Resíduos agroindustriais;Pirólise lenta;Carbonização hidrotérmica;Adsorção
Fruticulture is a well-established activity in Brazil, positioning the country as the third largest global producer of fruits, primarily due to favorable climatic conditions. Acerola (Malpighia emarginata D.C.), although originating from Central America, has found Brazil to be its largest producer. However, due to the fruit's fragility, its commercialization often occurs in the form of processed products, resulting in considerable waste generation. Slow pyrolysis and hydrothermal carbonization emerge as promising technologies for reutilizing these byproducts. Slow pyrolysis is a thermochemical process that converts biomass, applying moderate heating rates and long residence times. Hydrothermal carbonization is a thermochemical process occurring in a reactor, converting biomass by applying temperature to a mixture of biomass and water. The solid products resulting from these processes are called biochar and hydrochar, respectively, carbonaceous materials rich in oxygenated functional groups. This study addressed the slow pyrolysis and hydrothermal carbonization of acerola residue, as well as the production and application of biochar and hydrochar as adsorbents for methylene blue in aqueous solution, divided into four stages. In the first stage, acerola residue was characterized focusing on thermoconversion processes. The second stage involved slow pyrolysis of acerola residue to produce biochar, evaluating the effects of temperature and reaction time in a muffle furnace. The third stage focused on hydrothermal carbonization of acerola residue, assessing the effects of temperature and reaction time. The fourth stage investigated the adsorption of methylene blue onto biomass, biochar, and hydrochar, studying kinetics and equilibrium isotherms. Equilibrium isotherms showed that, without adjusting the aqueous medium pH, the maximum amounts of methylene blue adsorbed by biomass, biochar, and hydrochar were 65.57, 29.98, and 36.05 mg/g, respectively. The results demonstrated that biochar and hydrochar from acerola residue are suitable for application as adsorbents for dye in aqueous solution, with a contact time of 60 minutes and pH between 10 and 12. Under these conditions, biochar and hydrochar adsorbed approximately 97.94% and 98.66% of dye, respectively, while commercial activated carbon adsorbed approximately 95.94%. Slow pyrolysis and hydrothermal carbonization of acerola processing residue proved to be promising technologies for sustainable modification of this biomass, aiming for its application as adsorbents for environmental contaminants, especially cationic ones. Additionally, these processes significantly contribute to reducing solid waste and recycling nutrients, thereby promoting a more sustainable approach to managing agro-industrial residues
Bioproducts;Agro-industrial waste;Slow pyrolysis;Hydrothermal carbonization;Adsorption
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PORTUGUES
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO GROSSO
O trabalho possui divulgação autorizada
DISSERTAÇÃO FINAL.pdf

Contexto

Química
QUÍMICA TECNOLÓGICA APLICADA A PROCESSOS INDUSTRIAIS
Aplicações tecnológicas do resíduo do processamento da acerola (Malpighia emarginata D.C) para remoção de contaminantes químicos em meio aquoso

Banca Examinadora

ELAINE DE ARRUDA OLIVEIRA CORINGA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ELAINE DE ARRUDA OLIVEIRA CORINGA Docente - PERMANENTE

Vínculo

-
-
-
Sim

Produções Intelectuais Associadas

Não existem produções associadas ao trabalho de conclusão.
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