Caracterização espectroscópica e estudo do comportamento térmico dos resíduos provenientes da cana-de-açúcar

Abstract

A produção e o processamento da cana-de-açúcar são partes integrantes da economia mundial, atendendo as necessidades e metas ligadas diretamente à produção do açúcar, e a produção do álcool combustível. A busca por melhorias tecnológicas para o processamento da cana objetivando a obtenção de um açúcar com alto padrão e um combustível eficiente, fez com que o nível de descartes (subprodutos ou resíduos) dessa agroindústria aumentasse significativamente nos últimos anos. Por estes resíduos apresentarem grande importância na indústria do setor e, principalmente, por suas diversas aplicabilidades, é necessário antes conhecer a composição real destes cinco subprodutos (bagaço, bagaço hidrolisado, torta de filtro, vinhoto e cinzas do bagaço). Dessa forma, o presente estudo apresenta a caracterização e estudo térmico destes resíduos os quais foram coletados na Usina Santa Luiza, localizado na cidade de motuca, SP. Os resultados obtidos através da caracterização espectroscópica mostrou que boa parte da composição destes resíduos é de matéria orgânica (exceto as cinzas). Também foi cosntatado a presença de metais como cálcio, potássio, ferro e silicio na composição destes resíduos, todos em concentrações que não excedem os valores de outros ambientes coletados. Os resultados obtidos das análises termoanalíticas (TG, DTA e DSC) evidenciaram que as amostras de torta de filtro, vinhaça e cinzas do bagaço apresentaram-se menos estáveis termicamente quando comparadas ao bagaço comum (que não passou por tratamento algum. O método isoconversional de Flynn-Wall permitiu a determinação dos parâmetros cinéticos (E e A) para reações de desidratação e de decomposição da matéria orgânica em intervalos fixos de temperatura. A relação linear entre lnA versus E foi verificada para as duas decomposições constatando o chamado efeito de compensação cinética (KCE)

The production and processing of the sugar cane are an integral part of the world economy, attending the needs and goals connected directly to the production of sugar, and of the flammable alcohol. The search for technological improvements in the processing of the sugar cane with the purpose of obtaining a high standard sugar and an efficient fuel caused the level of discarded byproducts or residues of that agro-industry to increase significantly in the last years. Since these residues are of big importance in the industry of the sector and, mainly, by its diverse usages, it is necessary to know beforehand the real composition of these five byproducts (pulp, hydrolyzed pulp, filter cake, vinasse and the ash of the pulp). Therefore, the actual study presents the characterization and thermal study of these residues which were collected at Usina Santa Luiza, located in the city of Motuca, SP. The results obtained by spectroscopic characterization showed that much of the composition of this waste is organic matter (except for the ash). It was also noted the presence of metals such as calcium, potassium, iron and silicon in the composition of this waste, all of which at concentrations that do not exceed those collected from other environments. The results of the thermal analysis (TG, DTA and DSC) showed that samples of the filter cake, vinasse and pulp ash were less thermally stable compared to the common residue (which has not undergone any treatment. The isoconversional Flynn-Wall method enabled the determination of kinetic parameters (E and A) for reactions of dehydration and decomposition of organic matter at fixed temperatures. The linear relationship between lnA versus E was observed for the two decompositions noting the so-called kinetic compensation effect (KCE)