Conversão termoquímica da biomassa lignocelulósica para produção de bioprodutos | Thermochemical conversion of lignocellulosic biomass for production of bioproducts

O uso de biomassa como fonte de energia, em substituição aos combustíveis fósseis, é mais sustentável. A biomassa é renovável, de baixo custo e quando produzida de forma adequada pode ter um ciclo de carbono netruo. Esse fator tem impulsionado pesquisas em diversas áreas, como a produção de biocombustíveis e processos de pirólise para produzir bio-óleo. Com isso, é criado alternativas sustentáveis e renováveis aos derivados do petróleo. A pirólise é uma técnica promissora na conversão de biomassa lignocelulósica em produtos líquidos, sólidos e gasosos. O bio-óleo tem despertado crescente interesse devido à sua versatilidade. No entanto, sua alta oxigenação, baixa densidade energética e instabilidade química são algumas das limitações que podem afetar sua eficiência e aplicabilidade. A pirólise catalítica é um método promissor que melhora a qualidade do bio-óleo produzido a partir da biomassa. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da pirólise de três biomassas, utilizando quatro temperaturas e dois catalizadores, na produção de bio-óleo. As biomassas utilizadas foram palha de Coffea canephora, conhecido popularmente como Conilon e resíduos de copa e da casca de uma floresta clonal de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla. Utilizou-se as temperatutas de 300, 400, 500 e 600ºC e, óxido de cobre (CuO) e dióxido de titânio (TiO2) foram os catalisadores. Com auxilio de um pirolisador acoplado à cromatografia gasosa/massa espectrometria (Py-GC/MS) foram obtidos os rendimentos e a qualidade dos produtos. As biomassas foram caracterizadas quanto a composição química e física. Os principais bio- produtos identificados após a pirólise foram o ácido acético, furfural e levoglucosana, confirmando a importância do processo para obtenção de produtos químicos de alto valor agregado. Na palha de café foram obtidos os melhores rendimentos de ácido acético sem catalisador e furfural com o catalisador óxido de cobre (CuO). Nos resíduos de copa foi obtido o melhor rendimento de levoglucosana com catalisador óxido de cobre (CuO). Nos resíduos de casca não foram obtidas quantidades significativas para produção de compostos químicos. A presença do catalisador de dióxido de titânio (TiO2) não influenciou no rendimento dos resultados. Palavras-chave: Resíduos; Pirólise; Bio-óleo; Química verde.

The use of biomass as an energy source, replacing fossil fuels, is more sustainable. Biomass is renewable, low-cost, and when produced properly, can have a net carbon cycle. This factor has driven research in several areas, such as the production of biofuels and pyrolysis processes to produce bio-oil. This creates sustainable and renewable alternatives to petroleum derivatives. Pyrolysis is a promising technique for converting lignocellulosic biomass into liquid, solid, and gaseous products. Bio-oil has aroused increasing interest due to its versatility. However, its high oxygenation, low energy density, and chemical instability are some of the limitations that can affect its efficiency and applicability. Catalytic pyrolysis is a promising method that improves the quality of bio-oil produced from biomass. The objective of this study was to evaluate the effect of pyrolysis of three biomasses, using four temperatures and two catalysts, on the production of bio-oil. The biomasses used were Coffea canephora straw, popularly known as Conilon, and crown and bark residues from a clonal forest of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla. Temperatures of 300, 400, 500 and 600ºC were used, and copper oxide (CuO) and titanium dioxide (TiO2) were the catalysts. With the aid of a pyrolyzer coupled to gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS), the yields and quality of the products were obtained. The biomasses were characterized according to their chemical and physical composition. The main bioproducts identified after pyrolysis were acetic acid, furfural and levoglucosan, confirming the importance of the process for obtaining high added value chemical products. The best yields of acetic acid without catalyst and furfural with the copper oxide (CuO) catalyst were obtained from coffee straw. The best yield of levoglucosan was obtained from canopy residues with the copper oxide (CuO) catalyst. No significant quantities for the production of chemical compounds were obtained from husk residues. The presence of the titanium dioxide (TiO2) catalyst did not influence the yield of the results. Keywords: Waste; Pyrolysis; Bio-oil; Green chemistry.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)