Estudo comparativo dos bio-óleos obtidos por pirólises rápida e lenta do caroço de pêssego / Comparative study of bio-oils obtained by fast and slow pyrolysis of peach stone

RESUMO O processamento de pêssego em conserva gera o caroço como resíduo agroindustrial de difícil destinação. Assim, a técnica de pirólise do endocarpo lenhoso é um eficiente tratamento para conversão da biomassa em produtos com valor agregado. Entre os produtos, o bio-óleo é composto de duas fases imiscíveis (orgânica e aquosa), com potencial para suprir a produção de produtos químicos em diferentes ramos industriais. O objetivo deste estudo foi obter e avaliar a constituição da fase orgânica dos bio-óleos com base nas pirólises rápida (reator de quartzo) e lenta (reator de aço inox) do endocarpo lenhoso, ambos de leito fixo a 700°C evidenciando assim a influência dos processos na constituição dos bio-óleos obtidos. As frações líquidas foram derivatizadas com N-metil-N-trimetilsililtrifluoracetamida para posterior caracterização em cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas. Pela metodologia empregada, detectaram-se nas fases orgânicas dos bio-óleos da pirólise rápida e lenta um total de 59 e 41 compostos, respectivamente; destes, os fenóis são majoritários com 59,9% e 67,2%, em massa, em que os núcleos metoxifenol (rápida) e os alquilfenóis (lenta) são os compostos predominantes. Conclui-se que a etapa de derivatização e a técnica de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas foram satisfatórias para a caracterização qualitativa e semiquantitativa dos bio-óleos, os quais mostraram potencial de utilização como fonte de produtos químicos e beneficiamento no reaproveitamento de resíduos.

ABSTRACT The processing of pickled peaches generates the peach stone as an agro-industrial residue that is difficult to dispose of. Thus, the woody endocarp pyrolysis technique is an efficient treatment for converting biomass into value-added products. Among the products, bio-oil is composed of two immiscible phases (organic and aqueous), with potential to supply the production of chemical products in different industrial sectors. The objective of this study was to obtain and evaluate the constitution of the organic phase of the bio-oils based on the fast (quartz reactor) and slow (stainless steel reactor) pyrolysis of the woody endocarp, both with fixed bed at 700°C, thus evidencing the influence of processes in the constitution of the obtained bio-oils. As liquid fractions, they were derived with N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoracetamide for further characterization in gas chromatography coupled with mass spectrometry. Through the methodology employed, a total of 59 and 41 compounds were detected in the organic phases of the fast and slow pyrolysis bio-oils, respectively; Phenols are the majority, with 59.9 and 67.2% by weight, where the methoxyphenol (fast) and cresols (slow) are the predominant compounds. It is concluded that the derivatization stage and the gas chromatography/mass spectrometry technique were satisfactory for the qualitative and semi-quantitative characterization of bio-oils, which they can potentially use as a source of chemical products and to benefit from reuse of residue.

Obtaining bioproducts by slow pyrolysis of coffee and cocoa husks as suitable candidates for being used as soil amendment and source of energy / Obtención de bioproductos por pirólisis lenta de cascarillas de café y cacao para su posible uso como fuentes de energía y fertilizantes / Obtenção de bioprodutos por pirólise lenta de cascas de café e cacau para possível uso como fontes de energia e fertilizantes

Abstract The agricultural economic policy of Cuba pretends to triplicate the crops of coffee and cocoa by 2021, a measure which will bring about both an increase in biomass waste and the need to find a proper method for its disposal. Slow pyrolysis process can transform lignocellulosic waste into added value products as biochar, bio-oil and gas. The present research evaluated the yield and the theoretical potential energy of co-products (bio-char, bio-oil, and gas) from coffee and cocoa seed husks using the pyrolysis process as a source of friendly and renewable energy. Results indicated that coffee husks are more suitable for the production of gas with a yield of 40.4%, while cocoa seed husks are better suited for the production of bio-oil, with a yield of 37.4%. For 2021 the theoretical energy potential estimated is 8291 MWh, equivalent to 716000 kg for the coffee husks, and 1384 MWh equivalent to 121000 kg for the cocoa seed husks. The bio-char characterization indicated high contents of carbon, calcium, potassium, nitrogen, and oxygen, which makes it a suitable candidate for being used as a soil amendment. The conversion of coffee and cocoa seed husks into added value products through slow pyrolysis process will help clean the environment, decrease the greenhouse effect, and will aid farmers in the rural populations by providing them with an additional source of income.

Resumen La política económica agrícola de Cuba pretende triplicar los cultivos de café y cacao para el año 2021, lo cual implica un aumento de residuos de biomasa y la necesidad de encontrar un uso adecuado para su eliminación. El proceso de pirólisis lenta permite convertir los residuos lignocelulósicos en productos de valor agregado como bio-carbón, bio-combustible y gas. En este trabajo se evaluó el rendimiento y el potencial energético teórico de estos co-productos como fuente de energía renovable. Las cascaras de café son más adecuadas para la producción de gas con un rendimiento del 40,4%, mientras que las de semilla de cacao para bio-combustible, con un rendimiento del 37,4%. Para el 2021, el potencial energético teórico estimado es de 8291 MWh, equivalente a 716000 kg para las cascaras de café; y de 1384 MWh equivalente a 121000 kg para las semillas de cacao. La caracterización del bio-carbón indicó altos contenidos de carbono, calcio, potasio, nitrógeno y oxígeno, lo que los convierte en un candidato adecuado para su uso como fertilizante del suelo. La conversión de estas biomasas en productos de valor agregado a través del proceso de pirólisis lenta contribuirá a mantener un ambiente limpio, reducir el efecto invernadero y ayudará a generar un ingreso adicional a los agricultores de las poblaciones rurales.

Resumo A política económica agrícola de Cuba visa triplicar as safras de café e cacau até 2021, o que significa um aumento nos resíduos de biomassa e a necessidade de encontrar usos adequados para sua eliminação. O processo de pirólise lenta permite converter lixo lignocelulósico em produtos de alto valor agregado, como bio-carvão, biocombustível e gás. No presente trabalho, avaliou-se o desempenho e o potencial energético teórico de co-produtos (bio-carvão, biocombustível e gás) do processo de pirólise lenta de casca de café e de cascas de sementes de cacau como fonte de energia renovável. As cascas de café são mais adequadas para a produção de gás com rendimento de 40,4%, enquanto que as cascas de sementes de cacau para biocombustível, com rendimento de 37,4%. Até 2021, o potencial energético teórico calculado é de 8291 MWh equivalente a 716000 kg para cascas de café e 1384 MWh equivalente a 121000 kg para cascas de sementes de cacau. A caracterização de bio-carvão indicou altos teores de carbono, cálcio, potássio, nitrogénio e compostos oxigenados, o que os torna candidatos ideais para uso como fertilizantes do solo. A conversão da casca do café e a casca das sementes de cacau em produtos de maior valor agregado, através do processo de pirólise lenta, ajudará a manter o um ambiente limpo, reduzirá o efeito estufa e contribuirá com renda adicional para os agricultores das populações rurais.

Development of para rubber seed oil as the efficient makeup remover

The para rubber tree (Hevea basilensis) is an economically important tropical tree species that produces natural rubber, a valuable industrial raw material. Innovative products that are derived from by-products from the rubber production process, such as seeds, are important for the sustainability of the para rubber industry. Therefore we subjectively assessed para rubber seed oil for its makeup-removal efficacy and developed it into a makeup cleansing product with appropriate quality control measures for the cosmetic industry. The makeup-removal efficacy of para rubber seed oil was analyzed using a validated UV-Vis spectroscopy, which indicated that the oil removed 86.21 ± 2.48% of liquid foundation [relative standard deviation (RSD) = 2.88%]. Therefore, we developed stable makeup removers containing 40-70% para rubber seed oil. Bio-oil removers containing 50% and 60% oil had the best appearance and texture and were subsequently evaluated for their makeup-removal efficacy. The bio-oil remover with the higher oil content was significantly better at removing makeup (95.26 ± 0.97% removal by the 60% oil compared with 73.88 ± 3.97% removal by the 50% oil). To conclude, para rubber seed oil is a promising new bio-oil for the cosmetic industry, which broadens consumers' choices of bio-oil makeup removers. We believe that the manufacture and quality control of this innovative and efficient makeup remover are feasible on an industrial scale.

Efecto del carbnnato de potasio en la evoluciónde los grupos funcionales de loos biocrudos de conversión hidrotérmica de biomasa lignocelulósica alrededor del punto crítico del agua / Potassium arbonaate effect on biocrude funtional groups evolving from liggnocellulosic biomass undergoing hydrothermal conversion close to the critical point o water / Efeio do carbonaato de potássio na formação dos grups funcionais doos biopetróleos obtidos por conversão hidrotérmica de biomassa lenhocelulósica próximo do ponto crítico da água

Un tipo de biomasa pobre en lignina, del género Pennisetum, fue sometida al proceso de conversión hidrotérmica en presencia de carbonato de potasio como catalizador. Las reacciones se llevaron a cabo en ambientes cercanos al punto crítico del agua. Los productos de reacción no acuosos (biocrudo) se separaron por decantación y se analizaron por espectrometría infrarroja. Los biocrudos obtenidos contienen compuestos con funcionalidades aromáticas, olefínicas, hidroxiladas, éteres, y para el caso del biocrudo obtenido bajo la condición subcrítica funciones carbonilo. La fracción gaseosa y el biocrudo aumentan en presencia del carbonato de potasio.

A type of poor-lignin biomass (Pennisetum sp.) was hydrothermally converted in the presence of potassium carbonate as catalyst. The reactions were carried out close to the critical point of the water. The non-aqueous (biocrude) reaction products were separated by decantation and were analyzed by infrared spectrometry. The biocrude products so obtained contained compounds having aromatic, olephinic, hydroxylated and ether functionalities; sub-critical biocrude had carbonyl functions. The gaseous and biocrude fractions increased in the presence of potassium carbonate.

Um tipo de biomassa pobre em lenhina, do género Pennisetum, foi submetido ao processo de conversão hidrotérmica na presença de carbonato de potássio como catalisador. As reacções foram conduzidas em condições próximas do ponto crítico da água. Os produtos de reacção não aquosos (biopetróleo) foram separados por decantação e analisados por espectroscopia de infravermelho. Os biopetróleos obtidos contêm compostos com funcionalidades aromáticas, olefínicas, hidroxiladas, éteres e, no caso do biopetróleo obtido sob condição subcrítica, funções carbonilo. A fracção gasosa e a quantidade de biopetróleo aumentam na presença de carbonato de potássio.