Obtaining and characterizing the bio-oil generated by rapid pyrolysis of the biomass duckweed (Spirodela sp.)

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2022.005.0013

Keywords:

Floating macrophytes, Fast pyrolysis, Duckweed, floating macrophytes, fast pyrolysis, duckweed, biofuel

Abstract

This work examined the use of the biomass generated from the floating macrophyte Spirodela sp., to obtain bio-oil through fast pyrolysis process in different parameters, seeking to find the best conditions of bio-oil yield in the process. This macrophyte presents rapid growth, and is efficiently used in nutrient and toxic metal removal processes, which generates a large volume of biomass. The parameters optimized in the fast pyrolysis process were condensation system, mass of biomass used, process time, nitrogen flow and reactor temperature. In the pyrolysis process where 3.0 g of biomass was used in a double condenser, at a temperature of 700 °C in a time equal to 10 minutes and a gas flow of 10 mL min-1, the best yield was obtained in the generation of bio-oil, 22.9 %±3.9%. After separation of the bio-oil obtained by sequential liquid-liquid extraction using the solvents hexane and dichloromethane, it was characterized by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS) in order to define the profile of the bio-oil obtained. It was concluded that the floating macrophyte Spirodela sp. (duckweed) can be used as biomass for the conversion into bio-oil. The organic fractions of bio-oil present a complex mixture, rich in nitrogen compounds (62.5%), phenols (15.3%) and hydrocarbons (6.6%), with economic interest, which can be used as raw materials. raw materials for different industrial processes.

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Author Biographies

Pedro José Sanches Filho, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense

possui graduação em Licenciatura Plena Em Química Esquema II pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (1988), graduação em Farmácia pela Universidade Católica de Pelotas (1988), mestrado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1997) e doutorado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2002) e pós doutorado pela Universidade Nova de Lisboa(2007). Atualmente é professor e Pesquisador do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnolgia Sul-rio-grandense, lider do Grupo de Pesquisa em Contaminantes Ambientais. Tem experiência na área de Química Analítica, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: nitrosaminas,análise de hidrocarbnetos em amostras ambientais, spe, cromatografia gasosa e análise absorciométrica. 

Eliane Freitas de Medeiros, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense

Formação Técnica em Química - Ênfase em Processos Industriais Químicos e Tecnóloga em Gestão Ambiental, ambas pelo Instituto Federal Sul-rio-grandense (Campus Pelotas). Experiência profissional em manipulação de formulações médicas (cápsulas, xaropes) bem como seu controle de qualidade. Atualmente, Mestra em Ciência e Engenharia de Materiais (UFPel), com experiência em análises químicas em bio-óleo obtido de biomassa aquática e biodiesel obtido de resíduos regionais, bem como utilização de forno de pirólise e cromatógrafo gasoso. 

Gabriela Oliveira Andrade, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense

Graduanda em Engenharia Química no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-Rio-Grandense - Campus Pelotas (IFSul). Participante do Grupo de Pesquisa em Contaminantes Ambientais (GPCA) no IFSul. 

Daniele Martin Sampaio, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense

Mestranda no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos pela Universidade Federal de Pelotas (UFPel), Engenheira Química (fev/20) e Técnica Química (ago/14) pelo Instituto Federal Sul-rio-grandense, atualmente faço parte do quadro de funcionários estatutários do Serviço Autônomo de Saneamento de Pelotas, SANEP, com cargo de técnica química, onde trabalho diretamente com questões relacionadas a qualidade de água, elaboração de laudos ambientais, análises estatísticas e gestão de resíduos. Minhas linhas de pesquisa concentram-se na modelagem da qualidade de água em bacias hidrográficas e sensoriamento remoto aplicado aos recursos hídricos. 

Michele Espinosa da Cunha, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense

Possui graduação em Bacharelado e Licenciatura em Química pela Universidade Federal de Pelotas (2002), mestrado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008), doutorado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2013) e pós doutorado concedido pelo CNPq, desenvolvido na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2015). Apresenta experiência como docente e pesquisadora em Química. Na docência, já atuou no ensino fundamental, médio, técnico e superior. Já na pesquisa, tem experiência na Química Analítica Ambiental, Oleoquímica e Bioenergia, atuando principalmente nos seguintes temas: análise de traços, amostras ambientais, biocombustíveis (biodiesel e bio-óleo) e cromatografia gasosa monodimensional e bidimensional abrangente. Atualmente é professora e pesquisadora no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense, atuando no Grupo de Pesquisa em Contaminantes Ambientais.

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Published

2022-07-02

Issue

Vol. 13 No. 5 (2022): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Maio 2022

Section

Desenvolvimento, Sustentabilidade e Meio Ambiente

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