DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE ATIVAÇÃO DO PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO DA CASCA DE PISTACHE UTILIZANDO O MÉTODO DE OZAWA.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Oliveira, E.S. (UFRN) ; Carnaúba Júnior, C.A.S. (UFRN) ; Silva, I.N. (UFRN) ; Almeida, J.M.F. (UFRN) ; Souza, S.P.M.C. (UFRN) ; Fernandes, N.S. (UFRN)

Resumo

Tendo em vista a problemática mundial dos combustíveis e,em consequência a esta,o surgimento dos biocombustíveis,o trabalho aqui apresentado foi desenvolvido com o intuito de avaliar a aplicabilidade da técnica de Termogravimetria (TG) na determinação de parâmetros cruciais para avaliação e qualificação da biomassa destinada a fins energéticos,estando em destaque neste trabalho os valores de umidade do material analisado. Para tal,foram realizados ensaios analíticos com cascas de pistache pulverizadas,aplicando-se como tratamento dos resultados o método de Ozawa.Os dados obtidos confirmam a aplicabilidade da TG para a concretização do objetivo expresso,de modo que a energia de ativação encontrada para o processo de desidratação da casca de pistache é de aproximadamente 48,87- 77,13 KJ/mol.

Palavras chaves

pistache; TG; energia de ativação

Introdução

Em um mundo com aproximadamente 1 bilhão de veículos em uso, segundo dados da Organização Mundial da Indústria Automobilística (OICA),a crescente preocupação com combustíveis entra em constante conflito com as necessidade ambientais.Nesse contexto, o desenvolvimento de biocombustíveis a partir da biomassa vegetal tem ganhado grande destaque mundial (MUTHURAMAN, 2010),uma vez que esta é capaz de gerar energia sem os altos índices de emissão de gases apontados como responsáveis pela atenuação do efeito estufa.Toda via, mesmo o uso energético da biomassa apresenta problemas,estando o principal destes relacionado com sua origem,uma vez que muitos vegetais podem ser utilizados como matéria prima para os biocombustíveis.Desse modo, a caracterização da biomassa é um fator fundamental para que esta tenha o seu papel de combustível assegurado (GARCÍA, 2013).Dentre os critérios a serem analisados para tal,ganha ênfase neste trabalho a determinação de umidade do material,visto que elevados valores de umidade geram a diminuição do rendimento de combustão.Entretanto, apesar de existir um padrão internacional para este critério,estipulado pela norma ASTM E- 871, a técnica por ele apresentada demanda muito tempo,além de ser dependente da habilidade do operador (KARATEPE E KÜCÜKBAYRAK, 1993).Assim sendo, esta pesquisa busca avaliar a eficiência do uso da Termogravimetria (TG) na determinação do critério acima citado,fazendo uso para isto de ensaios analíticos com cascas de pistache (Pistacia vera),um vegetal pertencente à família Anacardiaceae,nativa do continente asiático e que é cultivado em grande escala por países como Estados Unidos,Irã e Síria(FAO, 2007).Sobre os ensaios,foi aplicado o método de Ozawa que consiste na determinação da energia de ativação em uma determinada reação.

Material e métodos

Para a preparação das amostras, uma porção de cascas de pistache foram pulverizadas, homogeneizadas e armazenadas em frasco. Os ensaios foram realizados em um Analisador Termogravimétrico da Shimadzu - modelo TGA-50 na faixa de temperatura da ambiente a 900 ºC. Apenas uma quantidade representativa das amostras foi utilizada em cada análise, com um valor da massa da ordem de 8 mg. As análises foram realizadas nas razões de aquecimento de 5, 10 e 20 ºC/min, utilizando atmosfera de nitrogênio com fluxo de 50 mL/min.

Resultado e discussão

A Figura 1 apresenta as curvas termogravimétricas referentes às razões de aquecimento de 5, 10 e 20ºC/min, uma vez que para a utilização do método de Ozawa são necessárias três ou mais análises realizadas com diferentes razões de aquecimento. Conforme pode ser observado, a perda de massa referente à desidratação da casca de pistache ocorre entre as temperaturas de 28 a 91 ºC, de modo que este fenômeno representa uma perda de massa da ordem de 5% da massa total da amostra. Ocorrem ainda, duas outras perdas de massa, uma que se inicia por volta de 220 ºC e outra em 375 º C, que podem ser atribuídas à presença de hemicelulose e celulose, nesta respectiva ordem, sendo estas outras componentes da casca de pistache. Na parte superior direita da imagem encontram-se os valores da energia de ativação atribuída às perdas de massa de oito pontos distintos que representam as porcentagens de conversão de 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%, de forma que se pode concluir que a energia de ativação da desidratação da casca de pistache encontra-se na faixa de 48,87 - 77,13 KJ/mol. A Figura 2 mostra que o modelo cinético obtido a partir do método de Ozawa é condizente com o tipo de perda de massa aqui analisada, graças à linearidade apresentada pelas curvas de logaritmo das razões de aquecimento em função do inverso da temperatura para diferentes porcentagens de conversão.

Curvas Termogravimétricas referentes às razões de aquecimento de 5, 10 e 20ºC/min.

Conclusões

A determinação de parâmetros cinéticos de eventos como a desidratação a partir do emprego da técnica de Termogravimetria juntamente com a aplicação do método de Ozawa, demonstrou ser possível,rápida e simples,conforme pôde ser visto neste trabalho, onde a técnica em questão precisou adequadamente a energia de ativação bem como a perda de massa referentes ao processo de desidratação da casca de pistache,mostrando assim que tal técnica apresenta-se como uma substituta em potencial para algumas das metodologias então instituídas por normativos internacionais como a expressa pela norma ASTM E-871.

Agradecimentos

Laboratório de Análise Térmica e Eletroanalítica (LATEL), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Instituto de Química e CNPQ.

Referências

FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS. Production ProdSTAT: crops. on-line.
Disponível em: <http://faostat.fao.org>. Acesso em: 28 jul. 2014.

GARCÍA, R., et al., Biomass proximate analysis using thermogravimetry. Bioresource Technology, v. 139, p. 1– 4, 2013.

KARATEPE, N., KÜCÜKBAYRAK, S. Proximate analysis of Turkish lignites by thermogravometry. Thermochim Acta, v. 213, p. 147–150, 1993.

MUTHURAMAN, M., NAMIOKA, T., YOSHIKAWA, K. A comparison of co-combustion characteristics of coal with wood and hydrothermally treated municipal solid waste. Bioresour Technol, v. 101, p. 2477–2482, 2010.

Organização Mundial da Indústria Automobilística. Disponível em: <http://www.oica.net/category/vehicles-in-use/>. Acesso em 26 jul. 2014.