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Alternativa Energética: Sustentabilidade dos Biocombustíveis
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
composição química da matéria-prima e da transformação química mais adequada. A digestão
anaeróbica destaca-se como a que mais se adapta, capaz de processar uma ampla gama de
nutrientes em diferentes matérias-primas. (Boyle, 1996)
A digestão anaeróbica é a reação química que ocorre quando um grupo de bactérias decompõe
as moléculas de um nutriente. Este processo é de interesse para esta dissertação devido à
produção intrínseca de metano. O processo de fermentação também é utilizado para quebrar
moléculas, neste caso, de glicose, para produzir álcool. (Antonopoulou, 2016)
Em alguns casos, os álcoois podem ser produzidos por ambos os processos simultaneamente, ao
utilizar famílias restritas de bactérias que excluem as famílias que decompõem as moléculas de
açúcar. Introduz-se a fermentação no final do processo anaeróbico - as ligações moleculares são
quebradas através da digestão anaeróbica até produzir um produto rico em açúcar - para criar
uma solução alcoólica. (Vogel, et al., 2008)
Outro biocombustível de elevado interesse como substituto dos combustíveis fósseis é o
biodiesel, que pode ser produzido por esterificação e microemulsão, utilizando gorduras e óleos
como matérias-primas. (Demirbas, 2008)
A pirólise é outro processo com elevado interesse devido à variedade de produtos que podem
ser produzidos. A pirólise é o processo de separação da matéria volátil dos produtos florestais
que aumenta a densidade energética de um dos subprodutos. A matéria volátil que é dispensada
possui um potencial energético significativo que pode ser aproveitado. (A. Alalwan, et al.,
2019)
A pirólise tradicional é um processo de decomposição térmica da matéria orgânica na ausência
de oxigénio, onde a matéria-prima é aquecida para quebrar as moléculas complexas em
moléculas mais simples, resultando em produtos como carvão, gases e bio-óleo. Existem
variantes como a pirólise rápida, que utiliza altas temperaturas e aquecimento rápido para
maximizar a produção de bio-óleo. Já a pirólise de alta pressão, embora menos comum, pode ser
usada para ajustar o rendimento e a composição dos produtos. (A. Alalwan, et al., 2019)
A solvólise, por outro lado, é um processo químico distinto onde se utiliza um solvente para
quebrar ligações na biomassa. O produto final da solvólise é um bio-óleo semelhante ao
petróleo bruto, que pode ser refinado para produzir combustíveis semelhantes aos combustíveis
fósseis. (Chan, et al., 2014)
Para melhorar a qualidade dos biocombustíveis e torná-los mais semelhantes aos
combustíveis fósseis, têm sido feitos avanços na hidrogenação de biocombustíveis. Este
processo envolve a adição de hidrogénio a moléculas de carbono presentes nos
biocombustíveis, resultando em combustíveis mais estáveis e com características
adequadas para utilização eficiente em motores modernos. Este processo é uma parte
crucial na produção de biocombustíveis de alta qualidade que podem substituir os
combustíveis fósseis em diversas aplicações. (Gandía, et al., 2013)
The methods of producing biofuels are diverse and can be chosen based on the chemical composition of the raw material and the most suitable chemical transformation. Anaerobic digestion stands out as the most adaptable, capable of processing a wide range of nutrients in different raw materials. (Boyle, 1996) Anaerobic digestion is the chemical reaction that occurs when a group of bacteria breaks down the molecules of a nutrient. This process is of particular interest to this dissertation due to the intrinsic production of methane. The fermentation process is also used to break down molecules, in this case, glucose, to produce alcohol. (Antonopoulou, 2016) In some cases, alcohols can be produced by both processes simultaneously, by using restricted families of bacteria that exclude the families that break down sugar molecules. Fermentation is introduced at the end of the anaerobic process—molecular bonds are broken through anaerobic digestion until a sugar-rich product is produced—to create an alcoholic solution. (Vogel, et al., 2008) Another biofuel of great interest as a substitute for fossil fuels is biodiesel, which can be produced through esterification and microemulsion, using fats and oils as raw materials. (Demirbas, 2008) Pyrolysis is another process of significant interest due to the variety of products that can be produced. Pyrolysis is the process of separating volatile matter from forest products, which increases the energy density of one of the by-products. The volatile matter that is released has significant energy potential that can be harnessed. (A. Alalwan, et al., 2019) Traditional pyrolysis is a thermal decomposition process of organic matter in the absence of oxygen, where the raw material is heated to break complex molecules into simpler ones, resulting in products such as charcoal, gases, and bio-oil. There are variants such as fast pyrolysis, which uses high temperatures and rapid heating to maximize bio-oil production. High-pressure pyrolysis, although less common, can be used to adjust the yield and composition of the products. (A. Alalwan, et al., 2019) Solvolysis, on the other hand, is a distinct chemical process where a solvent is used to break bonds in biomass. The final product of solvolysis is a bio-oil similar to crude oil, which can be refined to produce fuels similar to fossil fuels. (Chan, et al., 2014) To improve the quality of biofuels and make them more similar to fossil fuels, advances have been made in the hydrogenation of biofuels. This process involves adding hydrogen to carbon molecules present in biofuels, resulting in more stable fuels with characteristics suitable for efficient use in modern engines. This process is a crucial part of producing high-quality biofuels that can replace fossil fuels in various applications. (Gandía, et al., 2013)
The methods of producing biofuels are diverse and can be chosen based on the chemical composition of the raw material and the most suitable chemical transformation. Anaerobic digestion stands out as the most adaptable, capable of processing a wide range of nutrients in different raw materials. (Boyle, 1996) Anaerobic digestion is the chemical reaction that occurs when a group of bacteria breaks down the molecules of a nutrient. This process is of particular interest to this dissertation due to the intrinsic production of methane. The fermentation process is also used to break down molecules, in this case, glucose, to produce alcohol. (Antonopoulou, 2016) In some cases, alcohols can be produced by both processes simultaneously, by using restricted families of bacteria that exclude the families that break down sugar molecules. Fermentation is introduced at the end of the anaerobic process—molecular bonds are broken through anaerobic digestion until a sugar-rich product is produced—to create an alcoholic solution. (Vogel, et al., 2008) Another biofuel of great interest as a substitute for fossil fuels is biodiesel, which can be produced through esterification and microemulsion, using fats and oils as raw materials. (Demirbas, 2008) Pyrolysis is another process of significant interest due to the variety of products that can be produced. Pyrolysis is the process of separating volatile matter from forest products, which increases the energy density of one of the by-products. The volatile matter that is released has significant energy potential that can be harnessed. (A. Alalwan, et al., 2019) Traditional pyrolysis is a thermal decomposition process of organic matter in the absence of oxygen, where the raw material is heated to break complex molecules into simpler ones, resulting in products such as charcoal, gases, and bio-oil. There are variants such as fast pyrolysis, which uses high temperatures and rapid heating to maximize bio-oil production. High-pressure pyrolysis, although less common, can be used to adjust the yield and composition of the products. (A. Alalwan, et al., 2019) Solvolysis, on the other hand, is a distinct chemical process where a solvent is used to break bonds in biomass. The final product of solvolysis is a bio-oil similar to crude oil, which can be refined to produce fuels similar to fossil fuels. (Chan, et al., 2014) To improve the quality of biofuels and make them more similar to fossil fuels, advances have been made in the hydrogenation of biofuels. This process involves adding hydrogen to carbon molecules present in biofuels, resulting in more stable fuels with characteristics suitable for efficient use in modern engines. This process is a crucial part of producing high-quality biofuels that can replace fossil fuels in various applications. (Gandía, et al., 2013)
Description
Keywords
Bio-Óleo Biocombustíveis Digestão Anaeróbica Esterificação Fermentação Microemulsão Pirólise