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Tipo: Tese
Título: Obtenção de hidrocarbonetos verdes similares ao diesel de petróleo por pirólise catalítica da fração lipídica de microalgas
Autor(es): Dourado, Mailena Silva
Primeiro Orientador: Sales, Emerson Andrade
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Frety, Roger Thomas
metadata.dc.contributor.referee1: Sales, Emerson Andrade
metadata.dc.contributor.referee2: Fréty, Roger Thomas François
metadata.dc.contributor.referee3: Almeida, Renata Maria Rosas Garcia
metadata.dc.contributor.referee4: Mascarenhas, .Artur José
metadata.dc.contributor.referee5: Kiperstok, Alice Costa
Resumo: Atualmente as microalgas vêm sendo muito estudadas como fonte de biomassa para produzir biocombustíveis devido à sua elevada produtividade, elevado teor lipídico e capacidade de crescer em uma grande variedade de climas e espaços sem competir com a produção de alimentos. Este trabalho tem como objetivo a produção de hidrocarbonetos verdes similares aos constituintes do diesel convencional, a partir da pirólise rápida térmica da fração lipídica das microalgas dos gêneros Halamphora coffeaeformis (Hc), Chlorella vulgaris (Cv) e Nannochloropsis oculata (No). Para esta última, foi estudada a viabilidade do uso quando submetida a pirólise rápida catálitica, usando catalisadores de nióbio. Esta prática enfatiza o importante papel da catálise na pirólise rápida. Os catalisadores usados demonstraram sinergia ao craqueamento térmico, amplificando os produtos de interesse. Foram realizados também estudos usando uma molécula modelo, o ácido mirístico, representando os ácidos graxos que podem ser encontrados nas microalgas. Foi verificado que os produtos gerados na micropirólise desta molécula na presença dos catalisadores de nióbia (Nb350, Nb700, NbB700,) em dois níveis de temperaturas, 500 e 600°C apresentaram formação de cetonas e hidrocarbonetos por desoxigenação do ácido graxo. Foi realizado ainda, experimentos usando o C14 com catalisadores de alumina (γ-Al2O3) e nióbio suportado em alumina (Al700 e AlNb700) foram utilizados apenas na temperatura de 600ºC. Os experimentos foram realizados no micropirolisador Multi-shot Pyrolyzer Model EGA/PY-3030D, da Frontier Laboratories LTD, conectado on-line com um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massas GC-MS 5799A, da marca Agilent. Todas as micropirólises foram realizadas pelo método térmico “Single-Shot” (SS). Os catalisadores à base de nióbio foram preparados a partir do óxido hidratado de nióbio por calcinação a 350 e 700°C, sendo esta última amostra modificada com ácido bórico (Nb350, Nb700 e NbB700). A partir da pirólise puramente térmica da fração lipídica das microlagas, conduzida na temperatura de 600°C, foi verificada a melhor resposta para então serem realizados os testes com os catalisadores (Nb350, Nb700 e NbB700). Os produtos da micropirólise do ácido mirístico foram identificados através do Banco de Dados NIST, admitindo probabilidade de concordância dos parâmentros igual ou superior a 80%. Para a pirólise da fração lipídica das microalgas, foi admitido 70% de concordância. Os melhores rendimentos em hidrocarbonetos foram observados ao usar a temperatura de 600ºC. O catalisador Nb350 mostrou-se eficiente produzindo cetonas que podem ser consideradas intermediárias na produção de hidrocarbonetos dos tipos olefinas e alcanos, com cadeia de carbono de tamanho maior que o ácido de partida. Os catalisadores Nb350 e AL700 ambos promoveram eficiente desoxigenação e craqueamento na produção de hidrocarbonetos ao passo que os catalisadores NbB700 e Nb700 proporcionaram desoxigenação e craqueamento menos eficiente. Na pirólise da fração lipídica da No o catalisadore Nb350, tive um desempenho importante, aumentando de 18% para 35% a produção de hidrocarbonetos compatíveis com o combustível tipo Diesel.
Abstract: Currently, microalgae have been widely studied as a source of biomass to produce biofuels due to their high productivity, high lipid content and ability to grow in a wide variety of climates and spaces without competing with food production. The objective of this work is the production of green hydrocarbons similar to the constituents of conventional diesel, from the rapid thermal pyrolysis of the lipid fraction of microalgae of the Halamphora coffeaeformis (Hc), Chlorella vulgaris (Cv) and Nannochloropsis oculata (No) genera. For the latter, the feasibility of its use was studied when subjected to fast catalytic pyrolysis, using niobium catalysts. This practice emphasizes the important role of catalysis in fast pyrolysis. The catalysts used showed synergy to thermal cracking, amplifying the products of interest. Studies were also carried out using a model molecule, myristic acid, representing the fatty acids that can be found in microalgae. It was verified that the products generated in the micropyrolysis of this molecule in the presence of niobium catalysts (Nb350, Nb700, NbB700,) at two temperature levels, 500 and 600°C, showed formation of ketones and hydrocarbons by fatty acid deoxygenation. Furthermore, experiments using C14 with alumina catalysts (γ-Al2O3) and niobium supported on alumina (Al700 and AlNb700) were used only at a temperature of 600ºC. The experiments were carried out in a Multi-shot Pyrolyzer Model EGA/PY-3030D micro-pyrolyzer, from Frontier Laboratories LTD, connected online with a gas chromatograph coupled to an Agilent GC-MS 5799A mass spectrometry. All micro pyrolyzer were performed by the “Single-Shot” (SS) thermal method. Niobium-based catalysts were prepared from hydrated niobium oxide by calcination at 350 and 700°C, the latter sample being modified with boric acid (Nb350, Nb700 and NbB700). From the purely thermal pyrolysis of the lipid fraction of the microalgae, conducted at a temperature of 600°C, the best response was verified and then tests with the catalysts (Nb350, Nb700 and NbB700) could be carried out. The products of myristic acid micro-pyrolysis were identified through the NIST Data base, assuming a probability of agreement of parameters equal to or greater than 80%. For the pyrolysis of the lipid fraction of microalgae, 70% agreement was admitted. The best yields in hydrocarbons were observed when using the temperature of 600ºC. The Nb350 catalysts proved to be efficient producing ketones that can be considered intermediates in the production of olefins and alkanes hydrocarbons, with a larger carbon chain than the starting acid. The catalysts Nb350 and AL700 both promoted efficient deoxygenation and cracking in the production of hydrocarbons while the catalysts NbB700 and Nb700 provided less efficient deoxygenation and cracking. In the pyrolysis of the lipid fraction of the Nb350 catalysts, I had an important performance, increasing from 18% to 35% the production of hydrocarbons compatible with diesel fuel
Palavras-chave: Pirólise rápida
Catálise
Microalgas
Hidrocarbonetos verdes
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Outro(a)
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36507
Data do documento: 15-Fev-2022
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