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dc.contributor.authorPinto, Guilherme Henrique Alves
dc.date.accessioned2024-07-04T14:19:36Z
dc.date.available2024-07-04T14:19:36Z
dc.date.issued2024-03-11
dc.identifier.citationPINTO, Guilherme Henrique Alves. Estudos do reaproveitamento térmico do bagaço de laranja: secagem em leito de jorro modificado e peletização. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19783.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19783
dc.description.abstractThe use of biomass as an alternative source of renewable energy has been gaining ground and leading to innovations in the production sector, seeking to support sustainable development and dispose of waste that was previously discarded. Brazil stands out as one of the world's leading producers of oranges, being the largest exporter of juice. Orange pomace, an abundant by-product with largely untapped potential as a biofuel, requires technical improvements to render its use viable. The present work aimed to evaluate the drying of orange pomace in a spouted bed to obtain dry biomass for pelletization. This evaluation involved studying the influence of a CaO mixture combined with pressing as pre-treatment, assessing the fluid dynamics in both the conventional spouted bed (LJC) and the spouted bed with mechanical agitation (LJMM) equipped with inclined blades, with variations in the bed's static height. Drying experiments were conducted in the LJMM, altering air temperature from 40 to 80 °C and air flow from 1 to 5 times the minimum spout velocity. These variations were analyzed for their impact on drying time and the quality of the resulting pellets. The obtained dry biomass underwent pelletization using three distinct strategies to enhance its physical and mechanical properties: particle size reduction, inclusion of binders, and torrefaction. The pellets were subjected to characterization tests measuring durability, impact resistance, density, water absorption, as well as aging properties such as changes in color, density, and humidity over time. The addition of quicklime with pressing removed 31.7% of the initial moisture from the bagasse, facilitating some movement in the LJC. However, the process faced instability due to biomass cohesion. Mechanical agitation proved essential in enhancing operational stability by agitating the entire bed, increasing stability, and eliminating fines carryover, up to 11.65% for LJC, allowing for a bed height of 27 cm, higher than the maximum 21.1 cm for LJC. Fluid dynamics analysis for the LJMM indicated an increase in pressure drop with rising bed height, while this correlation was absent for the minimum operating speed. This suggested that agitation primarily facilitated particle motion and air movement expanded the bed. The LJMM's operating air velocity was measured at 1.10±0.14 m/s, significantly lower (90%) compared to the minimum spout velocity required for a 21.12 cm height (11.11 m/s). During biomass drying, saturation of moisture in the gas stream at the LJMM exit highlighted efficient energy utilization, signifying an adequate airflow supplied to the system. Temperature and drying air flow showed no significant influence on pellet properties. Pellets produced from dried bagasse failed to attain desired physical and mechanical properties, necessitating particle size reduction to eliminate predetermined fragility points due to coarse particles. Strategies involving the addition of solid carbohydrates and mixing with coffee grounds altered pellet mechanical properties but fell short of achieving desirable values. Torrefaction imparted some hydrophobicity to the biomass, ensuring adequate water absorption, albeit resulting in fragile pellets. The addition of molasses enhanced pellet density and strength, but pellets expanded during a 30-day storage period. However, the addition of pure water or gelatinized starch produced resilient pellets, exhibiting high durability and impact resistance, maintaining structural integrity even after storage. These pellets also met the density threshold of 1200 kg/m³ with minimal color variation. These outcomes underscored the significance of moisture as a binding agent, allowing for the integration of drying and pelletization, ensuring an economically and operationally viable process.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAgitação mecânicapor
dc.subjectReaproveitamento de biomassaspor
dc.subjectCombustãopor
dc.subjectSecagempor
dc.subjectMechanical agitationeng
dc.subjectBiomass reuseeng
dc.subjectCombustioneng
dc.subjectDryingeng
dc.titleEstudos do reaproveitamento térmico do bagaço de laranja: secagem em leito de jorro modificado e peletizaçãopor
dc.title.alternativeStudies on the thermal reuse of orange pomace: drying in a modified spouted bed and pelletizationeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Freire, Fábio Bentes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8937961078558996por
dc.contributor.advisor-co1Freire, José Teixeira
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2270677706718167por
dc.description.resumoO uso de biomassas como fonte de energia renovável vem conquistando espaço e levando a inovações no setor produtivo, buscando atender um desenvolvimento sustentável e destinando resíduos subprodutos que antes eram seriam descartados. O Brasil é um dos protagonistas na produção de laranjas no mundo, o maior exportador de suco, sendo o bagaço de laranja um subproduto abundante com um potencial como biocombustível pouco explorado, sendo necessário o aprimoramento técnico para viabilizar sua utilização. Com base nessa realidade, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a secagem do bagaço de laranja em leito de jorro para a obtenção de biomassa seca direcionada a uma etapa de peletização. Para tanto, foi avaliada a influência da mistura de CaO aliada à prensagem como pré-tratamento, a fluidodinâmica no leito de jorro convencional (LJC) e a fluidodinâmica do leito de jorro com agitação mecânica (LJMM) com pás inclinadas variando a altura de leito estático. A secagem foi conduzida no LJMM variando a temperatura do ar de 40 a 80 °C e a vazão de ar de 1 a 5 vezes a velocidade de mínimo jorro, avaliando o seu efeito sobre o tempo de secagem e qualidade dos pellets. A biomassa seca foi peletizada utilizando três estratégias distintas para melhorar suas propriedades físicas e mecânicas: redução do tamanho de partícula, adição de ligantes e torrefação. Os pellets foram caracterizados quanto à durabilidade, resistência ao impacto, densidade e absorção de água, além de seu envelhecimento, como variação de cor, densidade e umidade. A adição de cal virgem com a prensagem removeu 31,7% da umidade inicial do bagaço, garantindo certa mobilidade no LJC, embora o processo não fosse tenha sido estável devido à coesão da biomassa. A agitação mecânica viabilizou a operação, agitando todo o leito, aumentando a estabilidade, eliminando o arraste de finos, de até 11,65% pro LJC, e possibilitando o uso da altura de 27 cm, superior à altura máxima de 21,1 cm para o LJC. A análise da fluidodinâmica para o LJMM indicou um aumento na queda de pressão com o aumento da altura do leito, enquanto esta relação não foi observada para a mínima velocidade de operação, indicando que a agitação foi a principal responsável pelo movimento das partículas e o ar pela expansão do leito. A velocidade de operação para o LJMM foi 1,10±0,14 m/s, 90% menor em comparação à velocidade de mínimo jorro para altura de 21,12 cm, 11,11 m/s. Ddurante a secagem da biomassa foi observada a saturação de umidade da corrente gasosa na saído do LJMM, indicando que a vazão de ar fornecida ao sistema não era excessiva, o que implica num bom aproveitamento energético. Não houve uma influência significativa da temperatura e vazão do ar de secagem sobre as propriedades dos pellets. Pellets produzidos a partir do bagaço seco não alcançaram propriedades físicas e mecânicas desejáveis, que seriam uma durabilidade superior a 0,975, resistência ao impacto superior a 0,9, absorção de água inferior a 0,2 e densidade superior a 1200 kg/m³. A redução da granulometria foi necessária para eliminar pontos pré-definidos de fragilidade, pré-definidos pela presença de partículas grosseiras. Adição de carboidratos sólidos e a mistura com borra de café alterou alteraram as propriedades mecânicas dos pellets, embora não o suficiente para alcançar valores desejáveis. Torrefação proporcionou certa hidrofobicidade à biomassa, sendo o único método que garantiu reduziu significativamenteum a absorção adequada de água, embora os pellets fossem frágeis. A adição de melaços à biomassa garantiu uma densidade e resistência adequada, embora os pellets tenham sofrido uma expansão durante um armazenamento de 30 dias. A adição de água pura ou amido gelatinizado proporcionou pellets resistentes, com alta durabilidade e resistência ao impacto, e preservou a estrutura dos pellets após o armazenamento, com a densidade superior a 1200 kg/m³ e pequena variação de cor. Os resultados indicaram a importância da umidade como agente aglutinador, sendo possível integrar a secagem e a peletização para garantir um processo economicamente e operacionalmente viável.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipId88887.498014/2020-00por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6919620534872525por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-0896-7385por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9258-360Xpor
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-8412-6801por


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