Publicação
Avaliação do potencial de valorização da lenhina em fibra de carbono
| Resumo: | A lenhina é um dos três polímeros principais que constituem o compósito natural denominado de ligno-celulose, em particular é parte da matriz com a hemicelulose. Este compósito tem a sua representação macroscópica na madeira. A lenhina é derivada de três fenilpropanóides que polimerizam em três monómeros respectivos. É o segundo polímero mais comum na Terra, e devido à sua estrutura aromática, é o polímero aromático predominante. A indústria de pasta de papel, a sua principal produtora, considera-a como um sub-produto, na forma do licor negro, que é incinerado para o aquecimento das caldeiras como um combustível secundário. Apesar das transformações químicas sofridas no processamento de pasta de papel, é possível mitigar o seu efeito após o isolamento da lenhina contida no licor negro, e por isso produzir um material com uma química adequada a ser precursor de fibra de carbono. Utilizou-se uma lenhina já purificada proveniente do processamento de pasta de papel kraft. Para avaliar as suas condições de processamento realizou-se a sua caracterização térmica, onde se determina a sua transição vítrea, que define a temperatura mínima para o seu processamento em extrusão. A caracterização química fornece informação sobre a sua origem biológica e a eficiência da purificação aplicada. Para a produção de fibra verde, o filamento precursor da fibra de carbono, em extrusão contínua, recorreu-se ao ABS como plasticizador para a extrusão - resultante da selecção de materiais após experiências com seis termoplásticos, todos eles com grupos funcionais capazes de formar pontes de hidrogénio com a lenhina. A fibra verde foi sujeita a um aquecimento em ar numa estufa como uma aproximação à etapa de termoestabilização, para avaliar a capacidade da fibra produzida em ser carbonizada. Verificou-se que as fibras foram oxidadas e aumentaram a sua resistência térmica para as temperaturas iniciais da carbonização. Com recurso à regressão linear estima-se, com base nos ensaios de TGA, que a conversão destas fibras de lenhina com concentrações entre os 50 a 40 % de ABS se encontre, respectivamente entre os 13 a 25 %. |
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| Autores principais: | Guerreiro, Miguel Pereira |
| Assunto: | Lenhina Extrusão ABS Termoestabilização Fibra de carbono Lignin Extrusion Carbon fibre Thermostabilization |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A lenhina é um dos três polímeros principais que constituem o compósito natural denominado de ligno-celulose, em particular é parte da matriz com a hemicelulose. Este compósito tem a sua representação macroscópica na madeira. A lenhina é derivada de três fenilpropanóides que polimerizam em três monómeros respectivos. É o segundo polímero mais comum na Terra, e devido à sua estrutura aromática, é o polímero aromático predominante. A indústria de pasta de papel, a sua principal produtora, considera-a como um sub-produto, na forma do licor negro, que é incinerado para o aquecimento das caldeiras como um combustível secundário. Apesar das transformações químicas sofridas no processamento de pasta de papel, é possível mitigar o seu efeito após o isolamento da lenhina contida no licor negro, e por isso produzir um material com uma química adequada a ser precursor de fibra de carbono. Utilizou-se uma lenhina já purificada proveniente do processamento de pasta de papel kraft. Para avaliar as suas condições de processamento realizou-se a sua caracterização térmica, onde se determina a sua transição vítrea, que define a temperatura mínima para o seu processamento em extrusão. A caracterização química fornece informação sobre a sua origem biológica e a eficiência da purificação aplicada. Para a produção de fibra verde, o filamento precursor da fibra de carbono, em extrusão contínua, recorreu-se ao ABS como plasticizador para a extrusão - resultante da selecção de materiais após experiências com seis termoplásticos, todos eles com grupos funcionais capazes de formar pontes de hidrogénio com a lenhina. A fibra verde foi sujeita a um aquecimento em ar numa estufa como uma aproximação à etapa de termoestabilização, para avaliar a capacidade da fibra produzida em ser carbonizada. Verificou-se que as fibras foram oxidadas e aumentaram a sua resistência térmica para as temperaturas iniciais da carbonização. Com recurso à regressão linear estima-se, com base nos ensaios de TGA, que a conversão destas fibras de lenhina com concentrações entre os 50 a 40 % de ABS se encontre, respectivamente entre os 13 a 25 %. |
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