Caracterização química e cinética da semente de abacate e dos biocarvões obtidos utilizando análise termogravimétrica

Abstract

As maiores plantações de abacate (Persea americana) encontram-se no México enquanto o Brasil figura entre os dez maiores produtores do mundo. O abacate é um fruto muito nutritivo, rico em ácidos graxos que são utilizados em diversos campos da indústria. No entanto, o consumo de abacate resulta em resíduos como casca e semente, partes não consumidas na alimentação, acarretando em milhões de toneladas de dejetos destes insumos. Apesar do aumento nas pesquisas sobre reaproveitamento destes materiais, ainda é um campo a ser explorado. A semente de abacate quando incinerado forma um carvão de origem vegetal, possuindo diferentes propriedades, que de acordo com suas características, pode ser empregado no tratamento de efluentes e solos, aplicação em compósitos e carvão ativado. Logo o reciclo da semente ganha espaço no âmbito da sustentabilidade, como uma fonte renovável, biodegradável de baixo custo e impacto ambiental. Os objetivos desse trabalho são determinar os parâmetros cinéticos da degradação térmica da biomassa semente de abacate (P. Americana) pelos métodos Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose e Ozawa-Flynn-Wall. A análise química do pó da semente de abacate (PSA) resultou em: 11,2 % de umidade, 2,6 % de cinzas, 5,8 % de extrativos de diclorometano, 15,9 % de lignina, 64,5 % de holocelulose, 12,7 % de α- celulose e 51,8 % de hemicelulose. Como medida de determinação qualitativa foram realizadas análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (ATR-FTIR) em diferentes taxas de aquecimento isotérmicas (5, 10, 20 e 25 ºC/min) onde observaram se os mesmos grupos funcionais resultantes da análise de composição química. Foi evidenciado que para a taxa de aquecimento de 25 ºC/min a biomassa sofreu degradação em temperaturas maiores quando comparadas a taxa de aquecimento de 5 ºC/min. A derivada das curvas termogravimétricas (DTG) mostra a ordem em que os compostos saem da matriz. Analisando a DTG, simultaneamente com o acréscimo de energia térmica, percebe-se que compostos de baixo peso molecular representam as primeiras curvas de degradação, seguidos por hemicelulose, celulose e, por fim, lignina.

The largest plantations of avocado (Persea americana) are found in Mexico, while Brazil ranks among the ten largest producers in the world. Avocado is a very nutritive fruit, rich in fatty acids that are widely used in different industries. However, the consumption of avocado results in residues such as skeen and seeds, parts that are discarded, resulting in millions of tons of waste from these inputs. Despite increasing research on the reuse of these materials, it is still a field to be explored. The avocado seed incineration forms a vegetable charcoal which, according to its characteristics, has different properties that can be used in the treatment of effluents and soils, it has application in chemical compound and as activated charcoal. In that way, seed recycling gains space in the scope of sustainability, as a renewable source, biodegradable, low-cost and cause less environmental impact. The aim of this work is to determine the kinetic aspects associated with the thermal degradation of the avocado seed biomass (P. americana) using the Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose and Ozawa-Flynn-Wall methods. The analysis of the chemical composition of the material in the form of a powder resulted: 11.2 % moisture, 2.6 % ash, 5.8 % dichloromethane extracts, 15.9 % lignin, 64.5 % holocellulose, 12.7 % α-cellulose and 51.8 % hemicellulose. Infrared spectroscopy measurements with Fourier transform in the attenuated total reflectance mode (ATR-FTIR) of the biomass were also made in different heating rate (5, 10, 20 and 25 ºC), in which the same functional groups were observed. The thermal analysis evidenced that the heating rate of 25 ºC/min the biomass degradation occurs at higher temperatures when compared to the heating rate of 5 ºC/min. The derivative of thermogravimetric curves (DTG) shows the order in which the chemical compounds exit the matrix. Analyzing the DTG, simultaneously with the thermal energy increasing, it evidenced that low molecular weight compounds represent the first degradation curves, followed by hemicellulose, cellulose and, finally, lignin.