Aproveitamento dos resíduos de coco através da pirólise : uma abordagem analítica e econômica

Abstract

Os resíduos de coco representam um grande passivo ambiental nas regiões costeiras do Brasil em especial no Nordeste. Neste trabalho foi realizada a otimização do processo de pirólise deste resíduo para a geração de bio-óleo e biochar, que são os principais produtos da pirólise, reduzindo assim seu impacto ambiental e propondo formas de agregar valor aos resíduos de coco. Primeiramente a composição qualitativa e semi-quantitativa do bio-óleo foi determinada por GC×GC/qMS, apresentando elevada quantidade de compostos fenólicos, de alto valor agregado. Na sequência, o biochar foi caracterizado e testado como catalisador na produção de um bio-óleo com melhor composição química. A melhor condição de pirólise catalítica estudada foi utilizando 5% do biochar, aumentando em cerca de 75% no seu valor agregado aproximado, indicando a viabilidade de implementação de uma biorrefinaria baseada nos resíduos da agroindústria, em especial as cascas de coco verde. Desenvolveu-se também o primeiro método de fast-GC×GC, combinado com detector de espectrometria de massas por tempo de voo (TOFMS) para analisar a amostras de bio-óleo, o qual apresentou um aumento no sinal cromatográfico e redução do ruído. O fast-GC×GC manteve todas as informações cromatográficas obtidas por GC×GC convencional, reduzindo drasticamente o tempo total de análise. Por fim, usando o método de fast-GC×GC otimizado, avaliou-se o efeito na variação da taxa de aquisição de dados sobre o resultado analítico, concluindo que, sob condições de fast-GC×GC/TOFMS, é importante usar taxas de aquisição mais altas (200-300 Hz), levando a melhoria na reconstrução do pico e a uma melhor caracterização da amostra.

Coconut waste represents a major environmental liability in the coastal regions of Brazil, especially in the Northeast. In this work, the pyrolysis process of this residue was optimized for the generation of bio-oil and biochar, which are the main products of pyrolysis, thus reducing its environmental impact and proposing ways to add value to these materials. Firstly, the qualitative and semi-quantitative composition of the bio-oil was determined by GC×GC/qMS, finding high amount of phenolic compounds, with high added value. Following this, the biochar was characterized and tested as a catalyst in the production of a bio-oil with better chemical composition. The best catalytic pyrolysis condition studied was 5% biochar, increasing 75% its approximated added value, indicating the feasibility of implementing a biorefinery based on agroindustry residues, especially green coconut shells. Subsequently, the first fast-GC×GC method combined with a time-of-flight mass spectrometer (TOFMS) was developed to analyze bio-oil samples, which showed an increase of the chromatographic signal and noise reduction. The fast-GC×GC maintained all chromatographic information obtained by conventional GC×GC, dramatically reducing the total analysis time. Finally, using the optimized fast-GC×GC method, it was evaluated the effect of data acquisition rate on the analytical result, concluding that on fast-GC×GC/TOFMS, it is important to use high acquisition rates (200-300 Hz), improving peak reconstruction and producing better sample characterization.