ESTUDO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DE DIFERENTES VARIEDADES DE CANA DE AÇÚCAR. Airton Juliano Damaceno

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1 ESTUDO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DE DIFERENTES VARIEDADES DE CANA DE AÇÚCAR Airton Juliano Damaceno

2 DISPOSIÇÃO INTRODUÇÃO OBJETIVO PARTE EXPERIMENTAL RESULTADO E DISCUSSÃO CONCLUSÃO

3 INTRODUÇÃO

4 INTRODUÇÃO Atualmente o Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar 2 % da terra arável O subproduto bagaço com potencial fonte energética

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6 INTRODUÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA Quadro 1. Composição Química do Bagaço de Cana após moagem (SANTOS, M. L. et al 2011). Componentes do Bagaço Após moagem em % m/m Água 50 Fibras Lignocelulósica 40 Sólidos solúveis 2-3 Sólidos Insolúveis 2-3

7 INTRODUÇÃO Produtos e Subprodutos 1t de canade-açúcar 250 kg de bagaço 204 Kg de palha 135 kg de açúcar 85 L de etanol L de vinhaça

8 INTRODUÇÃO Características das Variedades de Cana-de-açúcar:

9 INTRODUÇÃO Cogeração de energia É a geração simultânea de energia mecânica e térmica, a partir de uma fonte primária de energia, com a produção de vapor. O combustível usado pelo cogerador; -Convencional: gás, óleo, carvão, -resíduo agroindustrial; cavacos de madeira, bagaço, palha de arroz.

10 INTRODUÇÃO Cogeração de energia Quadro 4. Potencial do Brasil em Cogeração do Setor Sucroenergético UTE Bagaço de Cana Total UTEs Empreendimentos Quantidade Potência (KW) Quantidade Potência (KW) Em Operação Em Construção Outorgada

11 INTRODUÇÃO Biomassa Energética É a matéria orgânica de origem animal ou vegetal apta a gerar eletricidade: Vantagens: - Fonte renovável; - Subproduto; - baixo custo; OBS: Atualmente a matriz energética brasileira é composta por 44,1 % em fontes renováveis (hidráulica e lenha), sendo deste 15,7 % da produção responsável pela biomassa de cana (Balanço Energético Nacional- EPE 2012).

12 INTRODUÇÃO Celulose e Hemicelulose A celulose se apresenta na forma de fibras puras de algodão, combinada com outros materiais, por exemplo, a lignina e/ou a hemicelulose, combinação presente em madeiras, folhas, bagaço de cana etc. (KLEMM, 2005). A celulose apresenta fórmula empírica (C 6 H 10 O 5 ) n, sendo o valor mínimo n=200 Características: - Amorfa; - Cristalina; - Insolúvel; - Compacta.

13 INTRODUÇÃO Celulose e Hemicelulose A hemicelulose é composta: - Hexoses; - Pentoses; - Ácidos urônicos; (facilmente hidrolisáveis). Forma uma combinação desses polímeros ramificados e amorfos (RESENDE, 2003). Age como matriz agregando elasticidade às microfibrilas de celulose.

14 INTRODUÇÃO Lignina A lignina representa 1/3 da biomassa vegetal contida no Planeta Terra. Características: - macromolécula amorfa; - complexa; - difícil caracterização. Funções: - realizar o transporte: água, metabolitos e nutrientes; - substância cimentante entre as células; - rigidez; - resistência mecânica; - combate a ação de microorganismo.

15 INTRODUÇÃO Lignina A classificação é feita de acordo com a quantidade de monômeros de: - guaiacila (G); - siringila (S); - p-hidroxifenila (H), Esses monômeros são derivados dos álcoois coniferílico, sinapílico e p-cumarílico, respectivamente.

16 INTRODUÇÃO Lignina LIGNINAS A lignina possui uma vasta diferenciação na Gaseificação sua estrutura com de uma espécie para outra e até mesmo dentro Oxigênio CELULOSE da sua própria espécie. Hidrogenólise Óleos LIGNINA Utilizações para a lignina: Fenol e Ácido Acético Processos Pirolíticos HEMICELULOSE Formação de polímero; Processos Oxidativos Industria petroquímica. Fenol, Vanilina e Lignina Oxidada Resina Fenol- Formaldeído Gás de Síntese Metanol Catálise

17 OBJETIVO

18 OBJETIVOS Extração parcial dos diferentes componentes presentes no bagaço de cana de açúcar; Caracterização térmica do material lignocelulósicos (celulose, hemicelulose e lignina) por meio das técnicas termoanalíticas (TG, TG/DTG, TG/DTA); Caracterização por Infravermelho.

19 PARTE EXPERIMENTAL

20 PARTE EXPERIMENTAL Materiais e Métodos Tipos de variedades SP , RB , RB , SP , SP , SP Extração Lig: colocouse a amostra no Soxhlet com HCl e dioxano O s subprodutos de cada extração foi submetida à caracterixação térmica (TG/DTG) e a análise diferencial (DTA.) As amostras formam coletadas em especifico para dada variedade utilizando uma sonda obliqua, desfibrada e homogeneizadas Aplicaram-se os procedimentos de extração e caracterização dos compostos presentes no bagaço. Extração R Lip: colocouse a amostra no Soxhlet com clorofórmio e metanol Extração RSS: adicionouse 20 g da amostra ao Extrator de Soxhlet com água até a extração completa. Utilizou-se ar sintético de vazão 100 ml min -1 e intervalo de temperatura de 20 a 640 C, empregando massa sde 2 a 5 mg dos bagaços secos a 105 C.

21 RESULTADOS E DISCUSSÃO

22 RESULTADOS E DISCUSSÃO Imagem do bagaço após cada etapa de extração

23 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise das curvas TG 1ª etapa 2ª etapa 3ª etapa 3ª Etapa (370 a 500 C): referese a Etapa decomposição (220 a 390 térmica C): refere- da 2ª 1ª Etapa (20 a 200 C): refere-se se estruturas a decomposição convertidas de alifáticos em material e da a remoção dos solventes (3 m lignina, carbonizado celulose e carbonácio e hemicelulose ()carbono (60 9 % em massa) a fixo(6 80 %) m 20 % em massa) Figura 30. Curva TG da amostra SP-2025: In natura ( ) posterior a extração dos RSS (------), de R. Lip. ( _ ), R.Lig. ( ) e Lignina (. ).

24 RESULTADOS E DISCUSSÃO ª etapa RB Pura 10 C ar RB5536 RSS ar sint RB5536 Liginina 10 C ar RB5536 RLip ar sint RB5536 RLig ar sint ª etapa 3ª etapa 80 RSS Weight (%) RLip. 20 Etapa de decomposição TG RB do resquício da estrutura da lignina RLIg Temperature ( C) In Natura Universal V3.2B TA Instruments

25 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise das curvas TG

26 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise das curvas DTG

27 RESULTADOS E DISCUSSÃO Figura 39. Percentagem em massa obtidas a partir das áreas dos picos das curvas DTG, para as amostras após a remoção dos sólidos solúveis (RSS) e da lignina (RLig) e a percentagem em massa da lignina extraída, como função das variedades de cana de açúcar. Destaque: variedade com maior teor de lignina extraída. Análise das curvas DTG m (%) Tot. - RSS m (%) Tot. - Rlig % de lignina extraida SP2025 Rb 7515 Rb 5536 SP 3250 SP 2847 SP 1431

28 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise das curvas DTA 1- RB-5536, apresentando picos em 350 e 465 ºC para a amostra O primeiro RSS e picos evento em exotérmico 348 e 515 de ºC temperaturas de (250 para a T amostra 420) RLig ºC, está atrelado à decomposição térmica das frações lignina (ombro) e celulose (pico). Com a extração da fração lignina o ombro observado para o (250 T 325) ºC desaparece, em concordância com as curvas DTG (Figura 37 e 38). Assim, a exotérmica com indícios de picos compreendido entre (325 T 440) ºC pode ser sugerida à decomposição térmica da fração celulose o que é corroborado com os resultados dos espectros de infravermelho (Figuras 43 e 44, item 5.4).

29 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise das curvas DTA 2- SP-1431, apresentando picos em 365 e 475 ºC O segundo pico exotérmico, para a amostra presente RSS nas e curvas picos DTA, em 350 (385 e 520 T ºC 580) ºC. Esta etapa encontra-se para em concordância a amostra Rlig. com perdas de massas observadas a partir das curvas DTG e TG e pode ser atribuída a decomposição oxidativa do material carbonizado, resultante das etapas anteriores.

30 RESULTADOS E DISCUSSÃO Transmitância (%) Espectros de Infravermelho

31 RESULTADOS E DISCUSSÃO Transmitância (%) Espectros de Infravermelho

32 RESULTADOS E DISCUSSÃO Transmitância (%) Espectros de Infravermelho λ (cm -1 )

33 RESULTADOS E DISCUSSÃO Transmitância (%) Espectros de Infravermelho

34 CONCLUSÕES

35 CONCLUSÕES Evidenciou a extração parcial dos diferentes componentes presentes no bagaço; Caracterização térmica das frações do material lignocelulósico; A análise térmica permitiu elucidar as contribuições das frações extraídas: 1- a menor contribuição está associada à presença dos lipídios; 2- a maior contribuição está associada a lignina apresentando na amostra com elevada perda calorífica do material quando há extração prévia.

36 CONCLUSÕES O bagaço sem a presença da lignina contendo celulose e parte hemicelulose possui maior estabilidade térmica possibilitando uma queima mais lenta.

37 REFERÊNCIAS 1- R&sa=N&tbo=d&biw=1680&bih=949&tbm=isch&tbnid=dY_- c1t9e2wq5m:&imgrefurl= ACVw/wdg1Xf- W5Dc/s1600/cana.jpg&w=400&h=300&ei=EJjRULS2H9OH0QG56IGgDQ&zoom=1&iact=hc&vpx=636&vpy=202&dur =1179&hovh=194&hovw=259&tx=117&ty=126&sig= &page=4&tbnh=137&tbnw=196&ndsp= 50&ved=1t:429,r:62,s:100,i: BR&sa=N&tbo=d&tbm=isch&tbnid=fQf6N4dwI6Ii4M:&imgrefurl= HdGixxa_8qOZvMp3w/s.glbimg.com/jo/g1/f/original/2012/09/02/festival_do_pastel_e_caldo_de_cana.jpg&w=300&h= 225&ei=EJjRULS2H9OH0QG56IGgDQ&zoom=1&iact=hc&vpx=411&vpy=311&dur=596&hovh=180&hovw=240&tx=6 9&ty=100&sig= &page=4&tbnh=134&tbnw=189&ndsp=50&ved=1t:429,r:53,s:100,i:163&biw= 1680&bih= de-vinhaca-no-corrego-guariroba-votuporanga/sp

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