Produção de minibriquetes de biocarvão de bagaço de cana-de-açúcar para remoção de fósforo e nitrogênio do meio aquoso
Data
2024-04-24
Autores
Guimaraes, Marcus Leonan Costa 
Orientadores
Araújo, Geórgia Christina Labuto
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
A demanda crescente por fósforo e nitrogênio como fertilizante agrícola, a redução das jazidas de minerais que contém esses elementos e os problemas de eutrofização em corpos hídricos levaram à busca por soluções para a sua recuperação, visando conservação e reciclagem desses elementos essenciais à vida. O presente trabalho propôs a produção de minibriquetes de biocarvão (MBB) preparados a partir de resíduos agroindustriais tais como bagaço de cana-de-açúcar e biomassa de levedura obtida após extração de β-glucano, empregando preceitos de bioeconomia, economia circular e química verde, os quais foram empregados para a remoção de fósforo e nitrogênio do meio aquoso. No processo de produção dos MBB foi utilizada vinhaça, um outro resíduo do processo de produção de etanol, em substituição a água para a produção do aglutinante preparado também com amido de milho. Desejando-se obter MBB que apresentasse resistência mecânica adequada as aplicações destinadas, um planejamento de misturas foi definido para estabelecimento do processo de obtenção de extrudados a serem carbonizados, totalizando 7 estratégias avaliadas. Foram variados parâmetros como proporção entre bagaço de cana-de-açúcar, levedura e aglutinante de amido de milho produzido com vinhaça. Os extrudados foram carbonizados em forno tubular a 350 ºC (rampa de aquecimento de 10 °C/minuto, permanecendo à 350°C por 90 minutos, sob fluxo de nitrogênio a 0,1 L/minuto). Após carbonização os MBB foram realizados caracterizações morfológicas, físicas e químicas (MEV, FTIR, BET, TGA-DTG, CHANS-O e PCZ), e conduzidas avaliações para o estabelecimento da melhor condição de sua obtenção considerando rendimento, desintegração sobre fluxo, friabilidade e intumescimento por água. Em relação as desiderabilidades obtidas, a condição de preparo de extrudados com 30% de bagaço, 0% de levedura 70% de aglutinante foi a indicada como a melhor em relação à resistência mecânica dos MBB. Para a remoção de fósforo e nitrogênio, as condições de preparo de extrudado indicadas como mais promissoras foi a contendo: 30 % de bagaço, 10 % levedura e 60 % aglutinante. Estudos preliminares de adsorção de fósforo e nitrogênio individualmente empregando MBB preparado a partir de extrudados da estratégia 2 (30%, 10%, 60%) permitiram a remoção de 83,43% (equivalente a 3,47 mg/g) e 7,86% (equivalente a 0,34 mg/g) desses elementos, respectivamente, demonstrando o potencial do adsorvente para sua recuperação do meio aquoso.
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Marcus Leonan