1 research outputs found
Cellulose Liquefaction : Optimization of Reaction Parameters
Tese de mestrado, QuÃmica Tecnológica, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasNeste trabalho estudou-se a optimização dos parâmetros reacionais da liquefação direta de
biomassa lignocelulósica. O solvente usado foi 2-etilhexanol com um liquor ratio de 5:1
(solvente:biomassa), juntamente com o catalisador ácido p-toluenossulfónico (PTSA). Com o
objectivo de obter a defnir um modelo experimental, foram efectuadas 17 reacções variando
parâmetros como a temperatura, o tempo de reacção e a quantidade de catalisador. As
condições ideais foram obtidas a 170 ºC, com 3 horas de reacção e 3% (m/m) de catalisador,
resultando num rendimento de 84.8%.
Os bio-óleos produzidos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelhos e análise
elementar tendo-se também determinado a densidade e as viscosidades cinemática e dinâmica.
A avaliação dos resultados permitiu confirmar que a temperatura se trata do parâmetro
reacional mais influente tendo-se concluÃdo que abaixo dos 170 ºC não se verifica a formação
de um grupo carbonilo no espectro FTIR do bio-óleo. O aumento de reacções secundárias com
o aumento do tempo de reação também é verificado pela espectroscopia de infravermelhos. As
propriedades quÃmicas dos bio-óleos, como a densidade e ambos os tipos de viscosidade,
aumentam com a conversão da celulose.
A análise elementar permitiu estimar o HHV dos bio-óleos e dos resÃduos sólidos tendo sido
30.16 MJ Kg-1
o maior valor obtido, um valor ainda distante dos derivados de combustÃveis
fósseis. No entanto, o HHV dos resÃduos sólidos revelou-se superior ao da celulose pura
potenciando a hipótese de aplicar o processo de liquefação ao resÃduo sólido de liquefações
posteriores.The present work studied the optimization of the reaction parameters in lignocellulosic biomass
liquefaction. The solvent used was 2-ethylhexanol with a 5:1 liquor ratio (solvent:biomass) and
the used catalyst was p-toluenosulfonic acid (PTSA). To understand the best reaction media
for the biomass conversion, 17 reactions were performed varying the reaction temperature,
reaction time and catalyst amount. The optimum conditions were 170 ºC, 3 hours and 3
wt%(m/m) of catalyst which produced the highest reported yield – 84.8%.
The produced bio-oils were characterized by infrared spectroscopy and elementar analysis with
the densities and viscosities, both kinematic and dynamic, also determined.
The evaluation of the results confirmed that temperature is the most influential reactional
parameter with the FTIR results showing that under 170 ºC no carbonyl groups are formed.
The infrared spectroscopy also confirms the increase of secondary reactions with the longer
reaction times. Density and viscosity values increased with the conversion of cellulose.
The elementar analysis allowed to estimate the high heating value of the bio-oils and solid residues with the highest bio-oil HHV achieved being 30.16 MJ Kg-1
, a distant value from the
ones derived from fossil fuels. Although, the solid-residues HHV were superior to pure
cellulose’s HHV potentiating the hypothesis of reusing the solid residues for further
liquefactions