Avaliação da influência do catalisador de niobato de titânio no potencial energético do bio-óleo resultante da pirólise de pinus

Abstract

O presente trabalho avalia a possibilidade de aplicação do niobato de titânio (TiNb2O7) como catalisador em processos de pirólise de pinus com o intuito de contribuir para o aumento do poder calorífico do bio óleo obtido no processo. A condução do estudo deu-se inicialmente pela síntese do catalisador a partir do método sol-gel e da caracterização deste material por meio de técnicas de análise, que permitem desde a avaliação da formação de estrutura cristalina até a definição das propriedades físico-químicas do material. As pirólises foram desenvolvidas de modo que três testes ocorreram na ausência do catalisador e outros três na presença do composto. Dessa forma, por meio de diferentes técnicas e análises tornou-se possível determinar o rendimento dos três produtos primários da pirólise, bem como o conteúdo de água, das frações aquosa e pesada do bio-óleo, e o teor de cada elemento (C, H, N e O) presente na composição da fração pesada dos bio-óleos produzidos. Assim, observou-se que o rendimento de bio-óleo nas duas condições propostas manteve-se relativamente constante, sendo 59,09% sem a aplicação de TiNb2O7 e 58,42% com o emprego do material. Entretanto, no que se refere ao poder calorífico inferior (PCI) da fração pesada do bio-óleo, obteve-se um valor de 23,08 MJ/kg quando realizada a pirólise catalítica, o que representa um aumento de 1,27% em comparação com resultado obtido por meio da pirólise convencional, de 22,79 MJ/kg. Por conseguinte, ainda que os resultados preliminares indiquem a não influência do niobato de titânio no rendimento do bio-óleo, evidenciou-se um indicativo de que este catalisador pode proporcionar um aumento no PCI deste produto.

This paper evaluates the possibility of applying titanium niobate (TiNb2O7) as a catalyst in pine pyrolysis processes with the aim of contributing to increase the heating value of the bio-oil obtained in the process. The study was initially carried out through the synthesis of the catalyst based on the sol-gel method and the characterization of this material through analysis techniques which allow from the evaluation of the formation of crystalline structure to the definition of the physicochemical properties of the material. The pyrolysis were developed in such a way that three testes ocurred in the absence of the catalyst and another three in presence of the compound. Thus, through different techniques analysis it became possible to determine the yield of the three primary products of pyrolysis, as well as the water content, in the aqueous and heavy fractions of the bio-oil, and the percentage of each element (C, H, N and O) present in the composition of the oils produced. Thus, it was observed that the yield of bio-oil in the two proposed conditions remained relatively constant, being 59.09% without the application of TiNb2O7 and 58.42% with the use of the material. However, with regard to the lower calorific value (PCI) of the heavy fraction of bio-oil, a value of 23.08 MJ/kg was obtained when catalytic pyrolysis was perfomed, which represents an increase of 1.27% compared to the result obtained by means of conventional pyrolysis, of 22.79 MJ/kg. Therefore, although the preliminar results indicate the non-influence of the titanium niobate on the bio-oil yield, the ability of this catalyst to provide a increase in the PCI of this product was evidenced.