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XXV Encontro de Jovens Pesquisadores
PRODUÇÃO DE AEROGÉIS DE CARBONO A PARTIR DO BIOCHAR PROVENIENTE DA PIRÓLISE DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
Danielle Restelatto, Daniele Perondi, Bianca Scopel, Matheus Zimmermann, Ademir José Zattera, Marcelo Godinho
Introdução
Materiais e Métodos Etapa de produção do biochar:
Resultados e Discussões
Grzyb, B.; Hildenbrand, C.; Fabry, S.B.; Bégin, D.; Job, N.; Rigacci, A.; Achard, P. Functionalisation and chemical characterization of cellulose-derived carbon aerogels. Carbon, 48, 2297-2307, 2010.
Shi, J.; Lu, L.; Guo, W.; Zhang, J.; Cao, Y. Heat insulation performance, mechanics and hydrophobic modification of cellulose–SiO2composite aerogels. Carbohydrate Polymers 98, 282– 289, 2013.
Conclusão
Referências
Agradecimentos:
Laboratório de Energia e Bioprocessos (LEBio) - Área do Conhecimento de Ciências Exatas e Engenharias PIBIT-CNPq
Objetivos
Aerogéis de carbono, devido a sua estrutura porosa e propriedades como baixa densidade e baixa condutividade térmica, torna-se uma alternativa a incorporação em trajes de profissionais que diariamente se expõem à temperaturas extremas. A fonte de carbono necessária para produção destes aerogéis pode ser obtida a partir da pirólise de resíduos agroindustriais, como a cama de aviário.
Cama de Aviário Biochar
Criação de aves
Projeto Nano Espumas
Aerogéis de Carbono
Vestimentas com Isolamento Térmico
Determinar a melhor condição experimental para formação do biochar poroso a partir do processo de pirólise de resíduo agroindustrial, para posterior incorporação deste biochar na produção de aerogéis de carbono.
Etapa de produção dos aerogéis:
Cama de Aviário
Reator tubular (quartzo) utilizado na etapa de pirólise
Biochar
Condição 1: Fluxo de N2: 150 mL.min-1
Condição 2: Fluxo de N2: 1000 mL.min-1
Tabela 1: Condições Experimentais do reator de pirólise.
1,5 g PEG*
1,0 g CMC**
75 mL água
10 g biochar
*PEG: poli(etileno glicol) **CMC: carboxi metil celulose
Liofilização Agitação
Mecânica; 60 oC; 30 min
Aerogel
A utilização de uma menor vazão de N2 resultou em uma maior área superficial específica e, ainda, em um maior rendimento de biochar.
Tabela 2: Influência do fluxo de N2 na pirólise do biochar.
Figura 1: Microscopia eletrônica de varredura dos aerogéis produzidos. (a) Aerogel 1: Preparado com Biochar – condição 1; (b) Aerogel 2:
Preparado com Biochar – condição 2.
Uma estrutura porosa para ambos aerogéis é observada nas micrografias. Neles, o diâmetro médio dos poros é semelhante, corroborando com a análise de distribuição de poros dos biochars, cujo indicou que estes são classificados, de acordo com a IUPAC, como mesoporos.
Tabela 3: Propriedade dos aerogéis produzidos.
O elevado rendimento do biochar produzido com fluxo de N2 de 150 mL.min-1
torna-o mais vantajoso para incorporação em aerogéis. Adicionalmente, as propriedades do aerogel produzido com este biochar, como a condutividade térmica, o tornam apropriado para utilização com função de isolamento térmico. Embora a rota proposta neste estudo seja adequada, análises complementares serão conduzidas a fim de certificar a aplicabilidade do aerogéis produzidos.
Com base nos resultados apresentados na Tabela 3, o Aerogel 1 apresenta uma condutividade térmica inferior, se comparado ao Aerogel 2. Assim, sua aplicação como isolante térmico torna-se mais atraente. Além disso, este possui menor densidade, o que facilita sua utilização em trajes de profissionais que necessitem proteção quanto à temperaturas extremas.
*** Calculada pelo modelo matemático proposto por Brunauer, Emmett e Teller (BET).
VII Mostra Acadêmica de Inovação e Tecnologia