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