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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44503
Tipo: Tese
Título: Obtenção de biocombustíveis líquidos por pirólise e hidropirólise rápida catalítica da microalga Halamphora coffeaeformis.
Autor(es): Fonseca, Noyala Souza Cerqueira
Primeiro Orientador: Sales, Emerson Andrade
Segundo Orientador: Fréty, Roger Thomas Fançois
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Fréty, Roger
metadata.dc.contributor.referee1: Sales, Emerson Andrade
metadata.dc.contributor.referee2: Fréty, Roger Thomas François
metadata.dc.contributor.referee3: Pacheco Filho, José Geraldo de Andrade
metadata.dc.contributor.referee4: Vidal, Rosângela Régia Lima
metadata.dc.contributor.referee5: Cardoso, Lucas Guimaraes
Resumo: A biomassa de microalgas tem mostrado grande potencial para a produção de biocombustíveis. Estes microrganismos, nos diversos meios de cultura, sintetizam compostos que são matérias-primas renováveis para geração de hidrocarbonetos verdes, utilizados como alternativa aos combustíveis fósseis na transição energética. As microalgas apresentam capacidade fitoextrativa para alguns metais, que podem estimular a produção de ácidos graxos pelas células. A pirólise rápida (PY) e a da hidropirólise rápida (H2PY), com auxílio de catalisadores, são rotas tecnológicas utilizadas atualmente na conversão de microalgas em hidrocarbonetos verdes. Neste trabalho foi selecionada a diatomácea Halamphora coffeaeformis, o íon metálico Ni2+, a 3ppm, em dois meios de cultivo Conway. Associado a PY na produção de biocombustíveis para drop in na biogasolina, bioquerosene e diesel verde. Foi utilizado como catalisador a alumina (ℽ-Al2O3), a 600°C, por 15s, na PY e na H2PY foi utilizado também um catalisador sintetizado: óxido de níquel e cério suportados em alumina (NiO-CeO2/Al2O3), a 450°C, sob a pressão 1atm de H2, por 2 min. A produção de biomassa alcançou 1g/L em 30 dias, e o maior percentual de ácidos graxos livres foi alcançado na condição com o íon Ni2+ no meio Conway tradicional. A biomassa foi caracterizada principalmente por termogravimetria (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por pirólise rápida (térmica) associada à cromatografia gasosa acoplada com espectrômetro de massas (PY-CG-MS). Os ácidos graxos C14:0, C15:0, C16:0 C16:1 e C18:0, foram quantificados, representando cerca de 7,8% (m/m), sendo os mais abundantes C16:0 e C16:1. Nas conversões, investigou-se efeito desoxigenação e produção de hidrocarbonetos (HC). A presença do catalisador aumentou a conversão e seletividade a HC, principalmente olefínicos, parafínicos e aromáticos de cadeia média na PY, obtendo-se 58,1% de HC na faixa carbônica de C4 a C18. Na H2PY, com o NiO-CeO2/Al2O3, obteve-se 84% de HC que variaram de C7 a C23. Este catalisador foi mais seletivo a produção parafinas se comparado a ℽ-Al2O3, com uma razão α/n (olefina/parafina) de 1,4, enquanto com ℽ-Al2O3 foi de 2,4. Nos diferentes processos reacionais foram obtidos hidrocarbonetos compatíveis com os combustíveis líquidos desejados. Na PY maior conversão em biogasolina de melhor qualidade, enquanto na H2PY a produção de bioquerosene e diesel verde foi maximizada, comprovando o potencial da microalga como matéria-prima para o biorrefino, na obtenção de biocombustíveis, colaborando com a transição enérgica sem grandes alterações tecnológicas de motores e turbinas.
Abstract: Microalgae biomass has shown great potential for biofuel production. These microorganisms, in various culture media, synthesize compounds that are renewable raw materials for generating green hydrocarbons, used as an alternative to fossil fuels in the energy transition. Microalgae have phytoextractive capacity for certain metals, which can stimulate fatty acid production by the cells. Fast pyrolysis (PY) and fast hydropyrolysis (H2PY), with the aid of catalysts, are technological routes currently used in converting microalgae into green hydrocarbons. In this work, the diatom Halamphora coffeaeformis, the metal ion Ni2+, at 3 ppm, in two Conway culture media were selected. Associated with PY in the production of drop-in biofuels in biogasoline, biojet fuel, and green diesel, alumina (γ-Al2O3) was used at 600°C for 15 seconds. In P. E and H2PY, a synthesized catalyst was also used: nickel and cerium oxide supported on alumina (NiO-CeO2/Al2O3) at 450°C under 1 atm H2 pressure for 2 minutes. Biomass production reached 1 g/L in 30 days, and the highest percentage of free fatty acids was achieved in the condition with the Ni2+ ion in the traditional Conway medium. The biomass was mainly characterized by thermogravimetry (TGA), scanning electron microscopy (SEM), and by fast (thermal) pyrolysis coupled with gas chromatography-mass spectrometry (PY-GC-MS). Fatty acids C14:0, C15:0, C16:0, C16:1, and C18:0 were quantified, representing about 7.8% (w/w), with C16:0 and C16:1 being the most abundant. In the conversions, the deoxygenation effect and hydrocarbon (HC) production were investigated. The presence of a catalyst increased the conversion and selectivity to hydrocarbons, mainly olefinic, paraffinic, and aromatic medium-chain hydrocarbons in PY, obtaining 58.1% of hydrocarbons in the carbon range of C4 to C18. In H2PY, with NiO-CeO2/ Al2O3, 84% of hydrocarbons ranging from C7 to C23 were obtained. This catalyst was more selective to paraffin production compared to Al2O3, with an α/n (olefin/paraffin) ratio of 1.4, while with γ- Al2O3 it was 2.4. In the different reaction processes, hydrocarbons compatible with the desired liquid fuels were obtained. In PY, higher conversion to higher quality biogasoline was achieved, while in H2PY, the production of bio-kerosene and green diesel was maximized, demonstrating the potential of microalgae as a raw material for biorefining in obtaining biofuels, contributing to the energy transition without major technological changes to engines and turbines.
Palavras-chave: Hidrocarbonetos verdes
Pirólise
Microalga
Hidropirólise
Biocombustíveis
CNPq: Engenharias III
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44503
Data do documento: 23-Mar-2026
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