Hidrocarbonetos renováveis por meio da pirólise catalítica da madeira do Nim utilizando uma zeólita HZSM-5 de baixo custo

dc.contributor.advisorBraga, Renata Martins
dc.contributor.advisor-co1Alves, José Luiz Francisco
dc.contributor.advisor-co1ID0000-0003-3098-3530pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5701667636756731pt_BR
dc.contributor.advisorID0000-0002-6232-0945pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4603529162393328pt_BR
dc.contributor.authorMarques, Júlio de Andrade Oliveira
dc.contributor.authorID0009-0009-7805-6745pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2026918549170257pt_BR
dc.contributor.referees3Oliveira, Gislane Pinho de
dc.contributor.referees3ID0000-0002-0360-5617pt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0670520594680554pt_BR
dc.date.accessioned2023-12-22T12:16:25Z
dc.date.available2023-12-22T12:16:25Z
dc.date.issued2023-11-30
dc.description.abstractThe trees of the Azadirachta indica species, commonly known as 'neem,' are frequently found in Brazilian urban parks and gardens. The green waste resulting from urban pruning in these areas represents a low-cost and abundantly available lignocellulosic resource. In this context, neem wood emerges as an untapped biomass with the potential to be an accessible and readily available lignocellulosic resource for possible applications in the production of biofuels and value-added chemicals. This study is pioneering, being the first to explore the potential of recovering valuable renewable hydrocarbons from neem wood through catalytic flash pyrolysis.To achieve this goal, neem wood was subjected to flash pyrolysis in the presence of a low-cost HZSM-5 zeolite (and without a catalyst for comparative analysis), using an analytical micropyrolyzer coupled with gas chromatographic separation and mass spectrometry detection to assess the composition of condensable volatile products. Aiming to reduce the costs of catalytic flash pyrolysis, an HZSM-5 zeolite was synthesized by the hydrothermal method, employing low-cost precursor materials such as rice husk ash and diatomite as alternative sources of silica and aluminum. Due to the large quantity of neem wood produced, with a high carbon percentage, high higher heating value (HHV), a considerable percentage of volatile matter, and a low ash percentage, the merit of this lignocellulosic residue as a raw material for pyrolysis is justified. The predominant category in the condensable volatile products resulting from the flash pyrolysis of neem wood was composed of oxygenated compounds (74.8%), with a focus on phenolic compounds, valuable as platform chemicals. The condensable volatile products from neem wood were improved, resulting in a composition predominantly composed of hydrocarbons while substantially removing oxygenated compounds through the use of a low-cost HZSM-5 zeolite.Catalytic experiments also highlight the potential conversion of neem wood into a bio-oil enriched in monocyclic aromatic hydrocarbons, with toluene comprising more than a third of its composition. Another relevant discovery was that 100% of the hydrocarbon fraction fell within the gasoline carbon atom range (C5–C12), while 62% were in the aviation kerosene carbon atom range (C8–C16). This study demonstrated that catalytic flash pyrolysis, employing a low-cost HZSM-5 zeolite, represents a promising route for the selective recovery of renewable hydrocarbons from neem wood. This approach stands out as a sustainable precursor for advanced liquid biofuels (drop-in biofuels) in the perspective of a green economy.pt_BR
dc.description.resumoAs árvores da espécie Azadirachta indica, conhecidas popularmente como "Nim", são comumente encontradas em parques e jardins urbanos brasileiros. Os resíduos verdes provenientes da poda urbana nesses locais representam um recurso lignocelulósico de baixo custo e abundantemente disponível. Nesse contexto, a madeira do Nim surge como uma biomassa ainda não explorada, com o potencial de ser um recurso lignocelulósico acessível e prontamente disponível para possíveis aplicações na produção de biocombustíveis e produtos químicos de valor agregado. Este estudo é pioneiro, sendo o primeiro a explorar o potencial de recuperar hidrocarbonetos renováveis valiosos a partir da madeira do Nim por meio de pirólise flash catalítica. Para atingir esse objetivo, a madeira do Nim foi submetida à pirólise flash na presença de uma zeólita HZSM−5 de baixo custo (e sem catalisador para análise comparativa), utilizando um micropirolisador analítico acoplado à separação cromatográfica a gás e detecção por espectrometria de massa para avaliar a composição dos produtos voláteis condensáveis. Visando reduzir os custos da pirólise flash catalítica, uma zeólita HZSM−5 foi sintetizada pelo método hidrotérmico, empregando materiais precursores de baixo custo, como cinza de casca de arroz e diatomita, como fontes alternativas de sílica e alumínio. Devido à grande quantidade de madeira do Nim produzido, com elevado percentual de carbono, alto HHV, percentual considerável de matéria volátil e baixo percentual de cinzas, o mérito desse resíduo lignocelulósico como matéria-prima para a pirólise é justificado. A categoria predominante nos produtos voláteis condensáveis resultantes da pirólise flash da madeira do Nim foi composta por compostos oxigenados (74,8%), com destaque para compostos fenólicos, valiosos como produtos químicos de plataforma. Aprimoraram-se os produtos voláteis condensáveis da madeira do Nim, resultando em uma composição predominantemente composta por hidrocarbonetos, ao mesmo tempo que removeu substancialmente os compostos oxigenados, por meio do uso de uma zeólita HZSM−5 de baixo custo. Experimentos catalíticos também evidenciam o potencial de conversão da madeira do Nim em um bio-óleo enriquecido em hidrocarbonetos aromáticos monocíclicos, sendo que o tolueno compõe mais de um terço de sua composição. Outra descoberta relevante foi que 100% da fração de hidrocarbonetos estava na faixa de átomos de carbono da gasolina (C5–C12), enquanto 62% encontravam-se na faixa de átomos de carbono do querosene de aviação (C8–C16). Este estudo evidenciou que a pirólise flash catalítica, empregando uma zeólita HZSM−5 de baixo custo, representa uma rota promissora para a recuperação seletiva de hidrocarbonetos renováveis a partir da madeira do Nim. Essa abordagem merece destaque como precursora sustentável para biocombustíveis líquidos avançados (drop-in biofuels) na perspectiva de uma economia verde.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPQpt_BR
dc.identifier.citationMARQUES, Júlio de Andrade Oliveira. Hidrocarbonetos renováveis por meio da pirólise catalítica da madeira do Nim utilizando uma zeólita HZSM-5 de baixo custo. Orientação: Renata Martins Braga. 2023. 42f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Florestal) - Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Macaíba, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56789
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentUnidade Acadêmica Especializada em Ciências Agráriaspt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programEngenharia Florestalpt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAzadirachta indicapt_BR
dc.subjectPirólise flashpt_BR
dc.subjectHZSM−5pt_BR
dc.subjectMicropirolisador analíticopt_BR
dc.subjectFlash pyrolysispt_BR
dc.subjectAnalytical micropyrolyzerpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIASpt_BR
dc.titleHidrocarbonetos renováveis por meio da pirólise catalítica da madeira do Nim utilizando uma zeólita HZSM-5 de baixo custopt_BR
dc.title.alternativeRenewable hydrocarbons through catalytic pyrolysis of Neem wood using low-cost HZSM-5 zeolitept_BR
dc.typebachelorThesispt_BR

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
HidrocarbonetosRenovaveisMeios_Marques_2023.pdf
Tamanho:
832.9 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Nenhuma Miniatura disponível
Baixar

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.45 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Nenhuma Miniatura disponível
Baixar