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Tipo: TCC
Título: Avaliação ambiental dos processos de obtenção de nanocristais de celulose a partir de fibras de dendê
Autor(es): Alves, Kílvia de Freitas
Orientador: Mota, Francisco Suetônio Bastos
Palavras-chave: Avaliação de Ciclo de vida;Impactos ambientais;Nanotecnologia;desenvolvimento de Produtos;Poupação;Acetosolv;Etanosolv;Life cycle assessment;Environmental impacts;Nanotechnology;Product development;Pulping;Acetosolv;Ethanosolv
Data do documento: 2016
Citação: ALVES, K. de F. (2016)
Resumo: 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 tem propriedades físico-químicas promissoras para aplicação em novos materiais. Portanto, 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) por meio de dois macroprocessos diferentes: 1 - pré-tratamento com polpação acetosolv e 2 – pré-tratamento com polpação etanosolv. O estudo foi realizado com base na Avaliação do Ciclo de Vida, conforme as normas ISO 14041 e 14044. O método utilizado foi o ReCiPe Midpoint hierárquico para avaliar as seguintes categorias de impacto: mudanças climáticas, acidificação do solo, depleção hídrica, toxicidade humana e eutrofização marinha e de água doce. As etapas de obtenção de NCC a partir do dendê abrangidas neste estudo são os processos de moagem, peneiramento, explosão a vapor, polpação acetosolv (ácido acético catalisado com ácido clorídrico) ou etanosolv (álcool etílico catalisado com hidróxido de sódio), branqueamento com peróxido de hidrogênio, hidrólise com ácido sulfúrico, centrifugação/ultrassonicação e diálise. Observou-se que na obtenção de NCC por meio do processo 1 (com polpação acetosolv), o processo unitário mais impactante ambientalmente para eutrofização de água doce e toxicidade humana foi o de branqueamento, devido ao consumo de energia e uso de peróxido de hidrogênio, respectivamente. Para a eutrofização marinha, a etapa mais impactante foi o fracionamento do dendê, devido às práticas de cultivo do mesmo. Com relação às mudanças climáticas, o processo mais impactante foi a centrifugação por conta do consumo elevado de energia, para a acidificação terrestre foi a hidrólise pelo uso de ácido sulfúrico e para a depleção hídrica, a diálise devido ao consumo elevado de água. Na obtenção de NCC pelo processo 2 (com polpação etanosolv), o processo unitário mais impactante ambientalmente para todas as seis categorias avaliadas foi o de branqueamento, devido ao consumo elevado de energia, água e reagentes. Foram comparados os dois macroprocessos e observou-se que a obtenção de NCC pelo processo 2 (com polpação etanosolv) é mais impactante para o meio ambiente que pelo processo 1 (com polpação acetosolv). O processo unitário de polpação acetosolv em si é muito agressivo, mas também muito eficiente de modo que a etapa de branqueamento posterior pode ser realizada em condições mais brandas sem comprometer a qualidade do produto final, reduzindo os impactos ambientais associados ao macroprocesso. Já a polpação etanosolv é um processo mais brando, porém menos eficiente, de modo que o branqueamento pós-etanosolv deve ser muito mais longo e severo que o branqueamento pós-acetosolv para garantir um produto de qualidade semelhante, aumentando os impactos ambientais associados ao macroprocesso. Conclui-se que a obtenção de NCC por meio do processo 1 (com polpação acetosolv) é menos impactante para o meio ambiente que por meio do processo 2 (com polpação etanosolv).
Abstract: In order to add value to the biofuel chain, palm fiber represents a potential source of crystalline nanocellulose (NCC), which has physicochemical properties that are very promising for application in new materials. The purpose of this study is to assess the environmental impacts of obtaining 1g of NCC, in laboratory scale, from palm pressed fiber by two different macroprocesses: 1 - pre-treatment with acetosolv pulping and 2 – pre-treatment with ethanosolv pulping. The study was conducted based on the ISO 14041 and 14044 approach for Life Cycle Assessment (LCA), using ReCiPe Hierarchist Midpoint for the following impact categories: climatic changes, terrestrial acidification, water depletion, human toxicity and freshwater and marine eutrophication. The production of NCC palm oil covers the processes of grinding, sieving, steam blasting, acetosolv pulping (acetic acid catalyzed with hydrochloric acid) or ethanosolv pulping (ethyl alcohol catalyzed with sodium hydroxide), bleaching with hydrogen peroxide, hydrolysis with sulfuric acid, centrifugation/ultrasound and dialysis. It was observed that in obtaining NCC by process 1 (with acetosolv pulping), the most environmentally impacting single process for freashwater eutrophication and human toxicity was bleaching, due to the energy consumption and use of hydrogen peroxide, respectively. For marine eutrophication, the palm cracking was the most significant step due to cultivation process. Regarding climatic changes, the most striking process was the centrifugation due to the high energy consumption, for terrestrial acidification was the hydrolysis by the use of sulfuric acid and for water depletion, the dialysis due to its high consumption of water. In obtaining NCC by process 2 (with ethanosolv pulping), the most environmentally impacting single process for all six assessed categories was bleaching due to the high energy and water demand and reagent consumption. The comparison of both macroprocesses reveals that obtaining NCC by the ethanosolv pulping method (process 2) is more impacting for all assessed categories than the same process carried out with acetosolv pulping (process 1). The acetosolv pulping is a quite strong process but also a very efficient one, so the subsequent steps can be carried out in tender conditions without compromising the quality of the final NCC obtained, reducing its environmental impacts. Meanwhile, ethanosolv pulping is a milder but less efficient process, so post-ethanosolv steps should be much longer and much more severe than post-acetosolv steps to ensure a NCC of similar properties and quality, increasing its environmental impacts. Thus, obtaining NCC by process 1 (with acetosolv pulping) is less harmful to the environment than by process 2 (with ethanosolv pulping).
Descrição: ALVES, Kílvia de Freitas. Avaliação ambiental dos processos de obtenção de nanocristais de celulose a partir de fibras de dendê. 2016. 83 f. Monografia (Graduação em Engenharia Ambiental)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36341
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