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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43583
Tipo: Tese
Título: Valorização da ananas comosus na produção de insumos industriais via pirólise catalítica sobre a zeólita MCM-22
Título(s) alternativo(s): Valorization of ananas comosus in the production of industrial feedstocks via catalytic pyrolysis over MCM-22 Zeolite
Autor(es): Carvalho, Mateus da Silva
Primeiro Orientador: Rangel, Maria do Carmo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Schwanke, Anderson Joel
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Virgens, Cesário Francisco das
metadata.dc.contributor.referee1: Rangel, Maria do Carmo
metadata.dc.contributor.referee2: Fraga, Marco André
metadata.dc.contributor.referee3: Mayer, Francieli Martins
metadata.dc.contributor.referee4: Pacheco Filho, José Geraldo de Andrade
metadata.dc.contributor.referee5: Pires, Carlos Augusto de Moraes
Resumo: A busca por alternativas sustentáveis às fontes fósseis tem estimulado a valorização de resíduos agroindustriais pela conversão em produtos químicos de maior valor agregado. A casca de Ananas comosus (abacaxi), abundante e de baixo custo, é uma matéria-prima promissora, mas sua pirólise térmica gera bio-óleo rico em compostos oxigenados, conferindo-lhe propriedades indesejáveis. Este problema pode ser superado pelo emprego da pirólise catalítica, que promove a desoxigenação, craqueamento e aromatização, aumentando a seletividade a compostos de interesse e reduzindo as etapas de refino. Nesse contexto, as zeólitas se destacam como catalisadores promissores, por sua acidez, microporosidade e estabilidade, especialmente a zeólita MCM-22, devido ao seu sistema de poros independentes. Neste trabalho, investigou-se a valorização da casca de abacaxi e de suas frações (celulose, hemicelulose e lignina), além da fração isenta de extratos. Empregou-se a pirólise catalítica sobre zeólitas MCM-22 dessilicada e/ou contendo níquel (3%m/m), de modo a avaliar a influência dessas modificações na atividade e seletividade catalíticas. Observou-se que o níquel reduziu a razão entre sítios ácidos de Brønsted e Lewis, enquanto a dessilicação originou espécies mais resistentes à redução. A pirólise catalítica modifica o perfil dos produtos em comparação à pirólise térmica, destacando-se o aumento da produção de hidrocarbonetos aromáticos como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX), acompanhada pela diminuição de compostos oxigenados. O uso de diferentes biomassas também altera o perfil de distribuição dos produtos. A remoção de extratos aumenta a produção de fenóis, diminui a formação de compostos oxigenados e praticamente elimina os compostos poliaromáticos, em uma extensão dependente do catalisador. As frações ricas em celulose e hemicelulose formaram principalmente compostos oxigenados, BTEX e fenóis, enquanto aquela rica em lignina formou predominantemente BTEX e fenóis. A produção mais elevada de BTEX foi observada sobre a forma ácida do catalisador baseado em MCM-22, durante a pirólise da casca de abacaxi. A modificação dos catalisadores com níquel ou dessilicação alterou a distribuição dos produtos, mas não favoreceu a produção de BTEX. Entre esses compostos, o tolueno foi o produto predominante sobre todos os catalisadores e biomassas.
Abstract: The search for sustainable alternatives to fossil fuels has stimulated the valorization of agro-industrial waste through conversion into higher-value chemical products. The abundant and inexpensive peel of Ananas comosus (pineapple) is a promising raw material, but its thermal pyrolysis produces bio-oil rich in oxygenated compounds, giving it undesirable properties. This problem can be overcome by using catalytic pyrolysis, which promotes deoxygenation, cracking, and aromatization, increasing selectivity to target compounds and reducing refining steps. In this context, zeolites stand out as promising catalysts due to their acidity, microporosity, and stability, especially zeolite MCM-22, due to its independent pore system. This study investigated the valorization of pineapple peel and its fractions (cellulose, hemicellulose, and lignin), as well as the extractive-free fraction. Catalytic pyrolysis was performed on desilicated and/or nickel-containing MCM-22 zeolites (3% w/w) to evaluate the influence of these modifications on catalytic activity and selectivity. Nickel reduced the Brønsted to Lewis acid ratio, while desilication produced species more resistant to reduction. Catalytic pyrolysis modifies the product profile compared to thermal pyrolysis, mainly increasing the production of aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX), followed by a decrease in oxygenated compounds. The use of different biomasses also alters the product distribution profile. Extractive removal increases phenol production, decreases oxygenated compound formation, and virtually eliminates polyaromatic compounds, to a catalyst-dependent extent. The cellulose- and hemicellulose-rich fractions formed mainly oxygenated compounds, BTEX, and phenols, while the lignin-rich fraction predominantly formed BTEX and phenols. The highest BTEX production was observed over the acidic form of the MCM-22-based catalyst during pineapple peel pyrolysis. Modifying the catalysts with nickel or desilication altered the product distribution but did not favor BTEX production. Among these compounds, toluene was the predominant product across all catalysts and biomasses.
Palavras-chave: Pirólise catalítica
Casca do abacaxi
Zeólita MCM-22
Biomassa
Dessilicação
BTEX
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISE
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) 
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/43583
Data do documento: 3-Out-2025
Aparece nas coleções:Tese (PPEQ)

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