Propriedades energéticas e térmicas de casca de cacau, polipropileno e clinoptilolita para co-pirólise catalítica
DOI:
https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p181-187Palabras clave:
análise termogravimétrica, biomassa lignocelulósica, caracterização térmica, co-pirólise catalítica, sinergiaResumen
A pirólise, um processo termoquímico realizado em altas temperaturas e na ausência de oxigênio, é uma tecnologia promissora para a valorização de resíduos, como biomassa e plásticos, convertendo-os em produtos de alto valor como bio-óleo, gás e biocarvão. A co-pirólise consiste na conversão simultânea de diferentes resíduos, permitindo explorar efeitos sinérgicos entre biomassa e polímeros plásticos, o que pode resultar em maior rendimento energético e melhoria da qualidade dos produtos. Este estudo tem como objetivo caracterizar a casca de cacau, o polipropileno e a clinoptilolita, a fim de investigar parâmetros térmicos e energéticos que subsidiem o planejamento dos experimentos de co-pirólise catalítica. Busca-se identificar as principais faixas de degradação térmica, o potencial energético dos insumos e a estabilidade do catalisador, de modo a avaliar sinergias entre biomassa e plástico e a viabilidade da clinoptilolita como catalisador natural. A análise imediata e poder calorífico da casca de cacau, bem como a termogravimetria (TG/DTG) dos três materiais utilizados, forneceram informações essenciais sobre composição e comportamento térmico. A casca de cacau apresentou 9,03% de umidade, 65,78% de voláteis, 10,95% de cinzas e 14,24% de carbono fixo, além de PCS de 15,28 MJ/kg, valores próximos aos relatados para biomassas lignocelulósicas. As curvas TG/DTG mostraram degradação multietapa da casca de cacau, monofásica do PP (400–500 °C) e elevada estabilidade da clinoptilolita até 900 °C. Os resultados servem como base para o desenvolvimento de rotas sustentáveis de valorização de resíduos e produção de energia.
Descargas
Referencias
Adjin-Tetteh M, Asiedu N, Dodoo-Arhin D, Karam A and Amaniampong PN (2018) ‘Thermochemical conversion and characterization of cocoa pod husks a potential agricultural waste from Ghana’, Industrial Crops and Products, 119(October 2017):304–312, doi:10.1016/j.indcrop.2018.02.060.
Ahmad I, Ismail Khan M, Khan H, Ishaq M, Tariq R, Gul K and Ahmad W (2015) ‘Pyrolysis study of polypropylene and polyethylene into premium oil products’, International Journal of Green Energy, 12(7):663–671, doi:10.1080/15435075.2014.880146.
Ambrozova P, Kynicky J, Urubek T and Nguyen VD (2017) ‘Synthesis and modification of clinoptilolite’, Molecules, 22(7):1–13, doi:10.3390/molecules22071107.
Anuar Sharuddin SD, Abnisa F, Wan Daud WMA and Aroua MK (2016) ‘A review on pyrolysis of plastic wastes’, Energy Conversion and Management, 115:308–326, doi:10.1016/j.enconman.2016.02.037.
Chang W, Wang X, Xie X, Xing L, Li H, Liu M, Miao L and Huang Y (2025) ‘Recent progress on the synergistic preparation of liquid fuels by co-pyrolysis of lignocellulosic biomass and plastic wastes’, Journal of the Energy Institute, 119, doi:10.1016/j.joei.2025.102019.
Chen Y, Wang L, Zhao M, Ma H, Chen D, Zhang Y and Zhou J (2021) ‘Comparative Study on the Pyrolysis Behaviors of Pine Cone and Pretreated Pine Cone by Using TGA-FTIR and Pyrolysis-GC/MS’, ACS Omega, 6(5):3490–3498, doi:10.1021/acsomega.0c04456.
Duanguppama K, Pannucharoenwong N, Echaroj S, Pham LKH, Samart C and Rattanadecho P (2023) ‘Integrated catalytic pyrolysis and catalytic upgrading of Leucaena leucocephala over natural catalysts’, Journal of the Energy Institute, 106(December 2022):101155, doi:10.1016/j.joei.2022.101155.
Forero-Nuñez CA, Jochum J and Vargas FES (2015) ‘Effect of particle size and addition of cocoa pod husk on the properties of sawdust and coal pellets’, Ingenieria e Investigacion, 35(1):17–23, doi:10.15446/ing.investig.v35n1.46157.
Gomes VA do P, Bacelos MS, Xavier TP and Lira TS De (2025) ‘Catalytic Copyrolysis of Lignocellulosic Biomass and Polyolefins : A Review on Catalysts for Enhancing Bio-Oil Production’, doi:10.1021/acsengineeringau.5c00023.
Hennessey-Ramos L, Murillo-Arango W and Vasco-Correa J (2024) ‘Use of Cacao Pod Husks Under Different Pretreatments for Bioenergy Production’, Acta Technologica Agriculturae, 27(1):17–22, doi:10.2478/ata-2024-0003.
Król M, Dechnik J, Szymczak P, Handke B, Szumera M and Stoch P (2024) ‘Thermal Behavior of Clinoptilolite’, Crystals, 14(7), doi:10.3390/cryst14070646.
Lopez G, Artetxe M, Amutio M, Bilbao J and Olazar M (2017) ‘Thermochemical routes for the valorization of waste polyolefinic plastics to produce fuels and chemicals. A review’, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73(January):346–368, doi:10.1016/j.rser.2017.01.142.
Martínez-Ángel JD, Villamizar-Gallardo RA and Ortíz-Rodríguez OO (2015) ‘Caracterización y evaluación de la cáscara de mazorca de cacao (Theobroma cacao L.) como fuente de energía renovable’, Agrociencia, 49(3):329–345.
Mumbach GD, Alves JLF, Silva JCG da, Domenico M Di, Sena RF de, Marangoni C, Machado RAF and Bolzan A (2022) ‘Pyrolysis of cocoa shell and its bioenergy potential: evaluating the kinetic triplet, thermodynamic parameters, and evolved gas analysis using TGA-FTIR’, Biomass Conversion and Biorefinery, 12:723–739, doi:10.1016/j.tca.2022.179187.
Parikh J, Channiwala SA and Ghosal GK (2005) ‘A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels’, Fuel, 84(5):487–494, doi:10.1016/j.fuel.2004.10.010.
Rocha M V., Vinuesa AJ, Pierella LB and Renzini MS (2020) ‘Enhancement of bio-oil obtained from co-pyrolysis of lignocellulose biomass and LDPE by using a natural zeolite’, Thermal Science and Engineering Progress, 19(March):100654, doi:10.1016/j.tsep.2020.100654.
Sekyere DT, Zhang J, Chen Y, Huang Y, Wang M, Wang J, Niwamanya N, Barigye A and Tian Y (2023) ‘Production of light olefins and aromatics via catalytic co-pyrolysis of biomass and plastic’, Fuel, 333(P2):126339, doi:10.1016/j.fuel.2022.126339.
Titiloye JO, Abu Bakar MS and Odetoye TE (2013) ‘Thermochemical characterisation of agricultural wastes from West Africa’, Industrial Crops and Products, 47:199–203, doi:10.1016/j.indcrop.2013.03.011.
Tomaszewska K, Kałuzna-Czaplińska J and Jóźwiak W (2010) ‘Thermal and thermo-catalytic degradation of polyolefins as a simple and efficient method of landfill clearing’, Polish Journal of Chemical Technology, 12(3):50–57, doi:10.2478/v10026-010-0034-x.
Tsai CH, Tsai WT, Liu SC and Lin YQ (2018) ‘Thermochemical characterization of biochar from cocoa pod husk prepared at low pyrolysis temperature’, Biomass Conversion and Biorefinery, 8(2):237–243, doi:10.1007/s13399-017-0259-5.
Vuppaladadiyam AK, Vuppaladadiyam SSV, Sahoo A, Murugavelh S, Anthony E, Bhashkar T, Zheng Y, Zhao M, Duan H, Zhao Y, Antunes E, Sarmah AK and Leu SY (2023) ‘Bio-oil and biochar from the pyrolytic conversion of biomass: A current and future perspective on the trade-off between economic, environmental, and technical indicators’, Science of the Total Environment, 857(September 2022):159155, doi:10.1016/j.scitotenv.2022.159155.
Yang H, Yan R, Chen H, Lee DH and Zheng C (2007) ‘Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis’, Fuel, 86(12–13):1781–1788, doi:10.1016/j.fuel.2006.12.013.
Zhao N, Low SS, Law CL, Wu T and Pang CH (2025) ‘Co-pyrolysis of polymers: Recent advances, challenges and perspectives’, Fuel Processing Technology, 274(January):108239, doi:10.1016/j.fuproc.2025.108239.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Latin American Journal of Energy Research
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
O autor, no ato da submissão do artigo, transfere o direito autoral ao periódico.
