Avaliação de processos extrativos para desmineralização de biomassa lignocelulósica
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Data
2022-03-17Primeiro coorientador
Duarte, Fábio Andrei
Primeiro membro da banca
Pedrotti, Matheus Felipe
Segundo membro da banca
Bolzan, Rodrigo Cordeiro
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Nesse trabalho foram avaliados processos de desmineralização de biomassa
lignocelulósica (bagaço de cana-de-açúcar, palha de cana-de-açúcar, cana energia,
resíduos de pinus e eucalipto) utilizando energia ultrassônica, agitação mecânica e
apenas o aquecimento da solução para a desmineralização (condição de silêncio). Na
escala em que massas maiores de amostra foram utilizadas (12,5 e 25 g), denominada
de “grande escala”, o próprio banho de US foi utilizado como reator. Após a etapa de
desmineralização, a solução foi separada da parte sólida, centrifugada e os
constituintes inorgânicos (Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Sr e Zn) foram
determinados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente
acoplado (ICP OES). Para dar início à desmineralização utilizando o US, foi utilizado
uma condição citada na literatura. O método proposto foi otimizado com a amostra de
bagaço de cana-de-açúcar. Na melhor condição de desmineralização (250 mg de
amostra, 20 mL de H2SO4 1 mol L-¹
, banho de US na frequência de 25 kHz, tempo de
extração de 30 min, amplitude de 70% e temperatura de 50 °C) uma eficiência de
desmineralização de 91% foi obtida para o pool de elementos (Al, Ba, Ca, Cu, Fe, K,
Mg, Mn, Na, P, S, Sr, Zn). Após encontrar a melhor eficiência de desmineralização, o
procedimento assistido por US foi comparado com a agitação mecânica e em uma
condição na ausência de energia mecânica (condição de silêncio), os quais
apresentaram eficiência de desmineralização de 95% e 83,7%, respectivamente. Nos
experimentos com aumento de escala (2 L de solvente de extração e 25 g de amostra)
o US, agitação mecânica e a condição em silêncio apresentaram as seguintes
eficiências de desmineralização: 103,7%; 101,3% e 90,4%, respectivamente. Esses
resultados foram obtidos considerando o pool de todos os constituintes inorgânicos
das biomassas avaliadas. Adicionalmente foi feito um estudo cinético da
desmineralização, onde se avaliou a eficiência de desmineralização em intervalos de
tempos definidos. Esse estudo de desenvolvimento de processo para a
desmineralização de biomassa lignocelulósica, se mostrou eficiente com o uso de
todos os sistemas propostos. No entanto, com o uso do US conseguiu-se promover a
desmineralização em intervalos de tempos menores, inferiores a 5 min
(aproximadamente 90%), o que não é visto para outros sistemas, os quais acabam
tendo uma eficiência baixa nos primeiros minutos de extração (inferior a 70%).
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