Estudo de biocarvões obtidos a partir de lodo de esgoto com catalisadores para a valorização de furfural

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorLima, Thiago de Melo-
Autor(es): dc.contributorFerreira, Vitor Francisco-
Autor(es): dc.contributorPergher, Sibele Berenice Castellã-
Autor(es): dc.creatorMadriaga, Vinicius Gomes da Costa-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:01:14Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:01:14Z-
Data de envio: dc.date.issued2023-06-15-
Data de envio: dc.date.issued2023-06-15-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/29122-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/761969-
Descrição: dc.descriptionNo contexto de uma ampla utilização e dependência do petróleo como fonte não renovável para diversos produtos relevantes na sociedade moderna, diferentes estudos têm se concentrado em formas de valorizar a biomassa com o intuito de se obter compostos de valor agregado para indústria a partir de uma fonte limpa. Este trabalho tem como objetivo estudar dois catalisadores ambientalmente amigáveis obtidos através de lodo de esgoto: o lodo cru (CLETE) e após o processo de decantação (CLC) para a valorização do furfural, uma molécula plataforma obtida a partir da biomassa que apresenta diversas possibilidades de conversão. Os catalisadores foram sintetizados por um processo de pirólise dos respectivos lodos que ocorreu em atmosfera inerte a 380 °C por duas horas, dando origem ao biocarvão. As propriedades estruturais e químicas foram estudadas por diversas técnicas revelando que ambos os materiais são compostos por uma fração orgânica, formada no processo de pirólise, e uma fração de cinzas, constituída de compostos inorgânicos. Além disso, há um teor metálico significativo nas duas amostras, que funcionam como sítios ácidos de Lewis, e outros óxidos que apresentam acidez de Brønsted. A caracterização da superfície revelou que ambos os materiais são bastante heterogêneos, possuindo diferentes domínios morfológicos, além de uma baixa área específica. A composição da superfície, avaliada por XPS, mostrou que ambos os biocarvões estão recobertos com a fração orgânica, porém, alguns compostos metálicos foram identificados na superfície. Em especial no CLETE, a presença de hidróxido de cálcio indicou a presença de sítios básicos. A investigação da acidez dos materiais demonstrou que o CLETE possui uma maior acidez, porém, ambos os biocarvões apresentaram acidez de Brønsted e de Lewis, atingindo valores de acidez total de 0,55 e 0,36 mmol/g de para o CLETE e o CLC, respectivamente. Os resultados de conversão do furfural mostraram a formação de cinco produtos diferentes, sendo o álcool furfurílico o que apresentou a maior seletividade. Além disso, a conversão de furfural chegou a 47,8% para o CLC e 59,6% para o CLETE para diferentes produtos de valor agregado incluindo ésteres, éteres e cetonas derivadas. Um estudo das condições reacionais mostrou que para o CLC, o aumento da temperatura, a diminuição do volume de reação e o aumento da massa de catalisador favorecem a formação do álcool furfurílico, enquanto no CLETE isso não ocorre. O reuso do catalisador e aumento de escala revelaram que apesar da queda drástica da conversão devido aos efeitos de difusão, os catalisadores parecem não sofrer severas modificações nas suas estruturas após os reusos, como foi avaliado por TGA, DRX, Fisissorção de N2 e FTIR. Portanto, ambos os catalisadores são eficientes para uma série de reações de conversão do furfural, podendo ser aplicados para diferentes processos de valorização da biomassa.-
Descrição: dc.descriptionIn the context of a worldwide dependence on petroleum as a source to produce many value-added products, many researches aim to study how these products can be obtained from clean sources, such as biomass. This work studied two catalysts obtained from sewage sludge: before (CLETE) and after (CLC) centrifuge process for furfural valorization, a platform molecule that can be converted in value-added products. The catalysts were synthesized by pyrolysis process at 380 °C for two hours, under nitrogen atmosphere, originating the biochars. The structural and chemical properties were evaluated by several techniques, revealing that both biochars are composed of an organic fraction, common in all biochars, and ashes, containing a variety of inorganic compounds. Besides, a significant metal content, which may work as Lewis acid sites, were quantified, and also some oxides with Brønsted acidity. The surface characterization of both materials showed that these biochars are heterogeneous, with distinct morphological structures and low BET area. The surface composition, evaluated by XPS, indicates that these materials are covered by the organic fraction, however, some inorganic compounds were identified in surface. For CLETE, some calcium hydroxide was identified on the surface, working as basic sites. The acidity investigation exihibited higher values for CLETE, yet, both biochars presented Brønsted and Lewis acidity, reaching values of 0,55 e 0,36 mmol/g for CLETE and CLC, respectively. The furfural conversion revealed the formation of five different products, but furfuryl alcohol presented higher selectivity. Plus, the conversion of furfural achieved 47,8% for CLC and 59,6% for CLETE including the formation of ethers, esters, ketones and other derivatives. The reaction under different parameters were studied, for CLC, higher temperatures, catalyst masses, and lower solvent volumes may enhance the alcohol selectivity, while in CLETE this phenomena was not observed. The reusability and scale up tests revealed a dramatic reduction in conversion, due to diffusion factors, besides, the catalysts seems undamaged after recycling, as demonstrated by TGA, DRX, BET and FTIR. Therefore, both catalysts were efficient for furfural conversion, confirming that these green catalysts might be applied in many valorization reactions.-
Descrição: dc.description82 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectCarvão vegetal-
Palavras-chave: dc.subjectLodo de esgoto doméstico-
Palavras-chave: dc.subjectBiomassa-
Palavras-chave: dc.subjectCatalisador-
Palavras-chave: dc.subjectComposto bioquímico-
Palavras-chave: dc.subjectPirólise-
Palavras-chave: dc.subjectCatálise heterogênea-
Palavras-chave: dc.subjectQuímica verde-
Título: dc.titleEstudo de biocarvões obtidos a partir de lodo de esgoto com catalisadores para a valorização de furfural-
Título: dc.titleStudy of biochar obtained from sewage sludge with catalysts for furfural recovery-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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