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Tipo: TCC
Título: Avaliação do ciclo de vida da produção de nanocristais de celulose a partir das fibras da prensagem do mesocarpo do dendê
Autor(es): Freitas, Thairianny de Sousa Xavier
Orientador: Mota, Francisco Suetônio Bastos
Palavras-chave: Nanocristais - Celulose;Impactos ambientais;Desenvolvimento de produto;Avaliação de ciclo de vida;Impactos ambientais;Nanotecnologia
Data do documento: 2016
Citação: FREITAS, T. de S. X. (2016)
Resumo: Na busca por uma produçãomais sustentável e com o intuito de agregar valor à cadeia do biocombustível, as fibras de dendê apresentam-se como uma fonte em potencial de nanocelulose cristalina (NCC), que têm propriedades físico-química promissoras para aplicação em novos materiais. Assim, o objetivo desse trabalho é avaliar os impactos ambientais da obtenção de 1g de NCC, em escala laboratorial, a partir das fibras da prensagem do mesocarpo de dendê (FPMD). O estudo foi realizado com base na Avaliação do Ciclo de Vida, conforme as normas ISO 14041 e 14044, bem como avaliar cenários para redução desses impactos, além de comparar seu desempenho ambiental com outras fibras e realizar análise de erro dos resultados. O método utilizado foi o ReCiPe midpoint hierárquico para avaliar as seguintes categorias de impacto: mudanças climáticas (MC), acidificação do solo (AS), depleção hídrica (DH), toxicidade humana (TH), eutrofização marinha (EM) e de água doce (EAD). A produção de NCC de dendê abrange os processos de moagem, polpação acetosolv com ácido acético catalisado com ácido clorídrico, branqueamento com peróxido de hidrogênio, hidrólise com ácido sulfúrico, centrifugação e diálise. Além desses processos relacionados à extração de NCC, também integraram essa análise os seguintes processos: produção de cachos de dendê, prensagem do mesocarpo, e produção de insumos (agroquímicos, energia e reagentes químicos). Observou-se que os processos de branqueamento das FPMD e centrifugação da solução com NCC são os mais impactantes, principalmente devido à demanda energética. No mix de produção energética do Brasil, a energia obtida a partir de carvão mineral resulta na emissão de compostos de enxofre e nitrogênio, contribuindo para as categorias AS, TH, EM e EAD. A produção de energia hidroelétrica é o fator que mais influencia na categoria MC devido às emissões de metano e gás carbônico gerados pela degradação da matéria orgânica presente nas áreas inundadas. Em busca de melhoramentosdo desempenho ambiental da produção de NCC, foram avaliados os seguintes cenários alternativos de produção de NCC: A) redução do tempo do branqueamento de 2,5 para 2h; B) redução da concentração do peróxido de 30 para 20%; C) redução do tempo da polpação de 3 para 1,5h e utilização de peróxido 20%. Concluiu-se que, todos esses cenários acarretaram redução dos impactos, com uma maior relevância para o cenário C, que resultou em maior redução em EAD (15,5%) e TH (19,9%). Comparando os impactos dos NCC de dendê produzido no cenário C com NCCs obtidos de outras fontes como casca de coco verde (CCV) e línter de algodão (LA), observa-se que os NCC de dendê apresentaram maior impacto ambiental principalmente devido ao maior consumo de energia e menor rendimento, calculado como a razão entre a massa de NCC e a massa de FPMD (6%). Os impactos analisados para os NCC de CCV foram os menores, devido ao melhor rendimento (11%) e utilização de tratamento físico (ultrassom) ao invés de hidrólise ácida. Quanto aos NCC de LA, os melhores resultados são devido aos processos envolvidos basicamente resumiremse a hidrólise ácida, uma vez que a matéria-prima apresenta pouco teor de lignina. Conclui-se que é necessária a investigação de novas alternativas de produção para tornar o processo de produção de NCC a partir da FPMD atrativo em termos de desempenho ambiental, como a utilização da rota mecânica, ao invés da química para hidrólise da celulose.
Abstract: In the search for more sustainable production and in order to add value to biofuel chain, palm fibers present as a potential source of crystalline nanocellulose (NCC), which have physicochemical properties promising for application in new materials . The objective of this study is to evaluate the environmental impacts of obtaining 1g of NCC, in laboratory scale, palm pressed fiber (FPMD). The study was conducted based on the Life Cycle Assessment, according to the ISO 14041 and 14044 standards, and assess scenarios for impact mitigation and to compare their environmental performance with other fibers and perform error analysis of the results. The method used was the ReCiPe hierarchical midpoint to assess the following impact categories: climate change (MC), terrestrial acidification (AS), water depletion (DH), human toxicity (TH), marine eutrophication (EM) and freshwater (EAD). The production of NCC palm covers the processes of grinding, pulping acetosolv with acetic acid catalyzed with hydrochloric acid, bleaching with hydrogen peroxide, sulfuric acid hydrolysis, centrifugation and dialysis. In addition to these proceedings related to NCC extraction, also integrated this analysis the following processes: production of palm bunches, mesocarp pressing, and production inputs (pesticides, energy and chemicals). It was observed that the bleaching processes of the FPMD and centrifuging the solution NCC are most impactful, mainly due to energy demand. In the power generation mix in Brazil, the energy obtained from coal results in the emission of sulfur and nitrogen compounds, contributing to the categories AS, TH, EM and EAD. The production of hydroelectric power is the factor that most influences in the category MC due to emissions of methane and carbon dioxide generated by the breakdown of organic matter in flooded areas. In pursuit of environmental performance improvements of NCC production, were assessed the following alternative scenarios NCC production: A) reducing the bleaching time of 2.5 to 2 hours; B) reduction of peroxide concentration from 30 to 20%; C) reduction of the 3 pulping time for 1.5h and use of peroxide 20%. It was concluded that all of these scenarios led to reduction of impacts, with greater relevance to the scenario C, which resulted in greater reduction in EAD (15.5%) and TH (19.9%). Comparing the impacts of the NCC of palm oil produced in scenario C with NCCs obtained from other sources such as coconut husk (CCV) and cotton lint (LA), it is observed that the NCC palm showed greater environmental impact mainly due to increased consumption and less energy yield, calculated as the ratio between the mass and mass NCC LDCF (6%). The impacts analyzed for the NCC CCV were smaller, due to the better yield (11%) and using physical treatment (ultrasound), rather than acid hydrolysis. As for the NCC LA, the best results are mainly due to processes involved summarizing by acid hydrolysis, since the raw material has little lignin. It follows that the research of new production alternatives is necessary to make the NCC production process from the FPMD attractive in terms of environmental performance, such as the use of mechanical route, rather than chemical for cellulose hydrolysis
Descrição: FREITAS, Thairianny de Sousa Xavier. Avaliação do ciclo de vida da produção de nanocristais de celulose a partir das fibras da prensagem do mesocarpo do dendê. 2016. 71 f. Monografia (Graduação em Engenharia Ambiental)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35392
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