Os resíduos sólidos urbanos (RSU) no Brasil são na grande maioria direcionados para aterros e lixões a céu aberto, onde ocupam grandes áreas, geram transtornos relacionados ao trafego aéreo, emitem gases responsáveis pelo efeito estufa sem o devido reaproveitamento energético. Como alternativa para a minimização do passivo ambiental causado pelos RSUs e potencial reaproveitamento energético propõe-se um estudo comparativo de processos de gaseificação desses resíduos em diferentes meios gaseificantes. A modelagem e simulação dos processos foram feitas aplicando-se o método de minimização da energia livre de Gibbs não estequiométrica. Considerou-se a quantidade de resíduo sólido urbano destinado da sub-região de Campo Limpo - São Paulo - e a sua composição representativa expressa pelo método ultimate-analysis. O processo de gaseificação foi implementado em simulador de processo e o estudo se concentrou nas etapas do processo de gaseificação, investigando-se a ação dos seguintes meios gaseificantes: ar, vapor e mistura ar e vapor. Os principais resultados analisados foram a composição do produto da gaseificação e o potencial energético do produto. / The major destiny of Municipal Solid Waste (MSW) in Brazil is landfill. These sites occupy large areas; most of them are open, being simply disposal areas. This situation causes several problems ranging from greenhouse gases to air traffic jeopardizing. The use of MSW in energy generation addresses these problems, once it is one of most promising solutions to MSW treatment. This work is the study of gasification from the energy potential. It was carried out through minimization of Gibbs energy in a process simulator. The MSW considered was the one from area of Campo Limpo in São Paulo city. Its composition was expressed by ultimate analysis. The use of different gasification agents included air, steam and their mixtures was analyzed. The results were HHV and composition of generated gases.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-28T18:19:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T18:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Jarmison de Araújo Silva_Programa de pós-Graduação em Engenharia Mecânica_Centro de Tecnologia e .pdf: 2062372 bytes, checksum: 0382d3abc9db2bf28ffdcfe8a828adce (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES, PFRH / No cenário atual brasileiro a energia de biomassa aparece como uma oportunidade de singular importância por colaborar com um montante de aproximadamente 25% da oferta total de energia do país. Além da biomassa tradicional, contabilizada no balanço energético nacional, existe um grande potencial nos resíduos agrícolas, industriais e urbanos para fins energéticos. No uso da biomassa para fins energéticos, em particular a produção de eletricidade, podem ser utilizadas tecnologias que envolvem combustão direta da biomassa (ciclos a vapor, por exemplo) ou tecnologias que requerem a necessidade de conversão da biomassa em combustíveis líquidos ou gasosos antes da sua combustão. Exemplos do último caso são as tecnologias que fazem uso de gaseificação, biodigestão e pirólise. A grande vantagem na conversão de biomassa em combustíveis líquidos e gasosos é o aumento da flexibilidade de uso destes combustíveis em motores de combustão interna e turbinas a gás. Os processos termoquímicos da pirólise e a gaseificação podem ser definidos como a degradação térmica de qualquer material orgânico sólido na ausência total ou parcial de um agente oxidante, ou em uma quantidade tal que a oxidação não seja completa, dando origem a compostos químicos que tem potencial energético para serem utilizados como combustíveis se assim for requerido. O presente trabalho representa um estudo numérico do processo de gaseificação considerando uma modelagem que envolve equilíbrio químico e as equações de reações principais que atuam na transformação termoquímica via gaseificação. O modelo foi validado com resultados experimentais e aplicado a um estudo paramétrico envolvendo fontes de biomassa da região nordeste do Brasil, diferentes condições de temperatura de reação, dois diferentes agentes de gaseificação e variação da fração do agente de gaseificação em relação à biomassa. Os resultados mostram, entre outras conclusões, que o aumento da temperatura do reator aumenta a fração de H2 e CO em detrimento da formação de CH4. Este comportamento ocorre para os dois agentes de gaseificação utilizados (vapor e ar), embora com algumas diferenças nos valores das frações dos gases produzidos. Por sua vez, o aumento na fração do vapor como agente de gaseificação causa um aumento na produção de H2 e uma redução na produção de CO, enquanto que a produção de CH4 sofre pouco efeito pela variação da fração de vapor utilizado. O efeito do agente de gaseificação, para uma mesma fração em relação à biomassa, indica que a gaseificação com vapor de água produz uma maior fração de H2 e CH4 quando comparado à gaseificação com ar e o contrário acontece em relação à produção de CO. / In the Brazilian current scenario biomass energy appears as an opportunity of singular importance for collaborating with an amount of approximately 25% of total energy supply of the country. In addition to traditional biomass, accounted for in the national energy balance, there is great potential in agricultural, industrial and municipal waste for energy purposes. In the use of biomass for energy purposes, in particular for the production of electricity, may be used technologies involving direct biomass combustion (steam cycles, for example) or technologies that require the need for conversion of biomass into liquid or gaseous fuels before its combustion. Examples of this latter case are the technologies that make use of gasification and pyrolysis digestion. The great advantage of the conversion of biomass into liquid and gas is the increased flexibility of use of these fuels in internal combustion engines and gas turbine engines. The thermochemical processes of pyrolysis and gasification can be defined as the thermal degradation of any solid organic material in the total or partial absence of an oxidizing agent, or in such an amount that oxidation is not complete, giving rise to chemical compounds that have potential energy to be used as fuels if so required. This study is a numerical study of the gasification process considering a modeling involving chemical equilibrium and the main reaction equations that work in the thermochemical conversion via gasification. The model was validated with experimental results and applied to a parametric study of sources of biomass northeast region of Brazil, different reaction temperatures, two different gasification agents and varying the fraction of the gasification agent in relation to biomass. The results show, among other findings, that the increase in reactor temperature increases the fraction of CO and H2 instead of formation of CH4. This behavior occurs for both gasification agents used (steam and air), although with some differences in the values of fractions of produced gases. In turn, the increase in the fraction of steam as gasification agent causes an increase in H2 production and a reduction in CO production while producing CH4 undergoes little effect on the variation of the vapor fraction used. The effect of the gasification agent, to the same fraction in relation to the biomass gasification indicate that the water vapor produces a larger fraction of H2 and CH 4 when compared with air gasification and the reverse is the case for carbon monoxide production.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Calais_MarianaLemede_M.pdf: 1444067 bytes, checksum: dffb5a92d67e1e3f44dfbd1423240a8b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Apesar da forte dependência do petróleo para fins energéticos e em indústrias de base e transformação, existe uma constante discussão em torno da instabilidade e riscos em mantê-lo como uma das principais matrizes energéticas de um país. Fatores como os recentes aumentos no preço do petróleo, as perspectivas de esgotamento das reservas, os riscos geopolíticos decorrentes da dependência de países politicamente instáveis e compromissos mais sólidos com a questão ambiental contribuem para essa discussão. Nesse cenário, o etanol vem consolidando a sua posição de destaque no mercado mundial. As atenções voltadas para o etanol não estão restritas somente a sua aplicação como combustível, mas incorpora também o etanol grau químico, fonte de matérias-primas utilizadas em diversos setores da indústria de transformação. Considerando a importância e a variada gama de utilização do etanol, o desenvolvimento de rotas alternativas de produção é essencial para suprir a sua crescente demanda. Uma rota promissora para obtenção do etanol é através da conversão catalítica do syngas, uma mistura de gases constituída por monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio. Muitos estudos têm sido desenvolvidos nas últimas décadas visando melhorias no processo com o intuito de aumentar a eficiência da produção de etanol e, assim, tornar este processo competitivo e economicamente viável. O presente trabalho apresenta um levantamento bibliográfico com os principais tópicos disponíveis na literatura sobre o processo de conversão catalítica do syngas em etanol, com especial foco na síntese direta. Com o intuito de contribuir cientificamente com trabalhos em desenvolvimento na área, é proposto um processo para a obtenção de etanol hidratado e anidro a partir da conversão catalítica do syngas. O processo foi estudado através de simulação computacional e desenvolvido no software comercial Aspen Hysys® com o intuito de prever o comportamento do processo com base nas cinéticas das reações de hidrogenação de monóxido de carbono disponíveis na literatura. As simulações permitiram avaliar o impacto de variáveis operacionais e de projeto no desempenho do processo / Abstract: Despite of the strong dependence on oil for energy production and as feedstock for several important industrial processes, there is a constant discussion about the instability and risks in keeping it as a major source of energy in a country. Factors such as the increase of oil prices, forecasted depletion of reserves, geopolitical risks arising from oil dependence on politically unstable countries and stronger commitment to environmental issues contribute to this discussion. In this context, the ethanol has consolidated its position of prominence in the global market. Interests on the ethanol are on fuel field as well as in the manufacturing industry as a source of raw material. Based on the importance and the wide range of ethanol applications, it is necessary alternative routes of production in order to attend the growing demand. A promising route for obtaining ethanol is through the catalytic conversion of syngas, defined as a mixture of gases consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Several studies have been developed in recent years in order to increase the efficiency of ethanol production and, thus, make this process competitive and economically feasible. In this work, it is presented a review with the main topics available in the published literature about the process of catalytic conversion of syngas into ethanol, with special focus on the direct synthesis. It is proposed a process for obtaining hydrated and anhydrous ethanol from the catalytic conversion of syngas. It was presented a computer study approach realized in the Aspen Hysys® commercial software in order to predict the behavior of the process based on the kinetics of the hydrogenation reactions of carbon monoxide available in the literature. Simulations allowed to evaluate the impact of operating conditions and design variables on the process performance / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_Roberto_M.pdf: 5673705 bytes, checksum: ab5152461f33f423ca032ca41d02c786 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho aborda a influência da adição de vapor d¿água no rendimento do gás combustível e na remoção de H2S do carvão mineral misturado com dolomita e gaseificado em reator de leito fluidizado. Para isso foi necessária a construção de um gaseificador de 0,2 m de diâmetro interno que foi operado sob pressão atmosférica utilizando ar e vapor como agentes fluidizantes. Na primeira etapa deste estudo, verificou-se o funcionamento de todos os componentes do gaseificador e estabeleceu-se as condições de operação. Em uma segunda etapa, fez-se a introdução de vapor e avaliou-se sua influência na formação dos gases gerados. Posteriormente, adicionou-se ao combustível a dolomita como agente adsorvedor e verificou-se seu efeito juntamente com o vapor na remoção do H2S. Nas condições estudadas, observou-se que quando se adiciona vapor, o teor de H2S gerado tende a aumentar consideravelmente atingindo valores de até 2367 ppm. Utilizando-se dolomita totalmente calcinada na razão molar Ca/S = 2, e 10 e 20 % de vapor a porcentagem de remoção de H2S situou-se em torno de 40%. Porém, quando se aumenta a razão Ca/S para 4 e vapor a 20%, os valores de remoção de H2S obtidos foram de aproximadamente 80% / Abstract: The present work deals with the influence of water steam addition in the calorific value of combustible gas resulting from gasification of mineral coal and dolomite mixture, and in the H2S removal. The experiments were carried out in a fluidized bed reactor with 0,2 m of inner diameter, operated at normal atmosphere pressure, using air and water steam as fluidizing agents. In the first stage of this study, working conditions of all components was verified and operating parameters were established. Then water steam was introduced in reactor and its influence on formed gases was evaluated. In a sequence, dolomite was added to the coal as adsorbing agent and its effect on H2S removal was also followed. It has been observed for the experimental conditions of this work an increasing H2S when water steam is introduced in the reactor reaching values of 2367 ppm. By rising calcined dolomite, in the molar ratio of Ca/S = 2, plus 10 and 20% of steam, a 40% of H2S removal was observed. However for a Ca/S = 4 molar ratio and 20% of steam, H2S removal increased to 80% / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente trabalho, o desempenho energético e ambiental de potencias rotas de produção de hidrogênio gaseificação da biomassa via leito fixo (LFX) e leito fluidizado (LFL) e de energia solar fotovoltaica foram estudados com base na metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Após a revisão da literatura e a descrição dos procedimentos de análise, os resultados da ACV são apresentados e discutidos em termos de Demanda Acumulada de Energia (CED), Tempo de Retorno de Investimento em Energia (EPBT) e danos relacionados à Saúde Humana (SH), Qualidade do Ecossistema (QE) e Recursos Minerais e Combustíveis Fósseis (RMCF). No cômputo geral, o LFL é mais favorável para a produção de hidrogênio, embora os dois sistemas de gaseificação apresentem desempenho energético e ambiental similares. Comparativamente, o sistema fotovoltaico apresenta um EPBT maior (4,55 anos) do que os encontrados nos dois sistemas de conversão da biomassa (1,65 anos no LFL e 1,77 anos no LFX). Por outro lado, o sistema de energia solar fotovoltaico é o mais ambientalmente recomendável para a produção de hidrogênio, tendo em vista a menor contribuição em relação aos danos majoritários (saúde humana). Dentro do escopo do estudo, os sistemas avaliados apresentam mais características de complementaridade do que competição. Neste caso, enfatiza-se a importância de uma análise dos fatores econômicos e sociais pertinentes a cada país ou região, bem como dos processos posteriores de reforma e/ou purificação e eletrólise da água, considerando também o seu inteiro ciclo de vida. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:14:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_FlavioAugustoBueno_D.pdf: 4083626 bytes, checksum: 203f07dd538191c353f5988fc849f84e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os processos de gaseificação e pirólise sofrem grande influência do tipo de biomassa que está sendo utilizada propiciando variações na distribuição dos produtos (alcatrão, cinzas, água, gás). No processo de gaseificação é obtido, principalmente, um gás combustível que pode variar seu poder calorífico de acordo com as temperaturas e agentes gaseificantes utilizados. A biomassa utilizada neste trabalho é a casca de castanha de caju proveniente da região nordeste do Brasil. Nesta região existem 23 grandes fábricas e aproximadamente 120 minifábricas de beneficiamento de castanha de caju. Essas fábricas geram grande quantidade de cascas que podem ser utilizadas como combustível. Através da conversão térmica da biomassa nos processos de gaseificação e pirólise foi quantificada a produção de resíduo carbonoso, alcatrão, água e gás variando a taxa de aquecimento, a temperatura final e o agente gaseificante (vapor de água, ar sintético ou nitrogênio). Foi verificado que a utilização de vapor de água (1,21 g/min) propicia a geração de um gás de síntese com grande quantidade de hidrogênio (0,99 g) e dióxido de carbono (12,06 g) e para a produção de gás combustível a pirólise com nitrogênio sem a presença de vapor apresenta um gás combustível com poder calorífico mais alto (13056 kJ/m3). / Abstract: Gasification and pyrolysis processes depend on biomass type used providing variations in the distribution of products (tar, ash, water, gas). In the gasification process is achieved mainly a fuel gas which can vary its calorific value according to the temperatures and gasifying agents used. The biomass used in this work is the shell of cashew nuts from the northeast region of Brazil. In this region there are 23 large factories and approximately 120 mini treaters of cashew nuts. These plants generate large quantities of shells that can be used as fuel. Through the thermal conversion processes of biomass gasification and pyrolysis was quantified the production of carbonaceous wastes, tar, water and gas by varying the heating rate, temperature final and gasifying agent (steam, nitrogen or synthetic air). It was found that the use of water vapor (1,21g/min) promotes the generation of a synthesis gas with large quantities of hydrogen (0,99 g) and carbon dioxide (12,06 g) and to produce a pyrolysis fuel gas with nitrogen without the presence of steam shows a fuel gas with heating value higher (13056 kJ/m3). / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Neste trabalho, cujo enfoque é inédito na literatura, apresentam-se as principais diretrizes para a implementação de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, bem como as possibilidades de geração de Redução Certificada de Emissão e sua valoração. Por meio de sistemas adequados, indicados em literatura, estimaram-se as quantidades de gás carbônico que poderiam ser obtidos, elegendo-se para este trabalho, o processo de gaseificação de resíduos de biomassa em algumas culturas agrícolas brasileiras. Em relação ao gás carbônico gerado no processo sugere-se, para avaliar a obtenção de créditos de carbono, que sua captura seja feita através da sua fixação na produção de um fertilizante, que teve seu valor estimado no mercado. Para comprovar essa possibilidade fizeram-se experimentos em escala laboratorial, retendo-se o CO2 em hidróxido de amônio. Análises termogravimétricas, espectroscopia no infravermelho, de difração de raios-X e CHN comprovaram a obtenção do bicarbonato de amônio. Para os valores numéricos foram consultadas nas bibliografias referentes, as culturas agrícolas brasileiras com índices de produção de resíduos conhecidos, estabelecendo-se então uma base de dados numéricos para a formação dos valores correspondentes. Os resultados deste trabalho permitem afirmar que existe uma grande potencialidade para o aproveitamento dos gases resultantes da gaseificação dos resíduos de biomassa, principalmente do gás carbônico na produção de um fertilizante e, com a possibilidade de implementação de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo no país. / In this work, whose approach is unknown in literature, the main lines of direction for the implementation of a Mechanism of Clean Development are presented, as well as the possibilities of generation of Certified Reduction of Emission and its valuation. By means of adjusted systems, indicated in literature, the approach amounts of carbonic gas had been raised that could be gotten, choosing itself for this work, the process of gasification of residues of biomass in some Brazilian agricultural cultures. In relation to the carbonic gas produced in the process it is suggested that to quantify the carbon credits, the capture is made through its setting in the production of a fertilizer that had its approach value searched in the market. To prove this possibility experiments in laboratorial scale had become, holding back the CO2 in the fertilizer ammonium bicarbonate. Termogravimetics analyses, spectra infra-red ray, x-rays diffratograms and CHN had been made and had confirmed that the product was the fertilizer ammonium bicarbonate. For the numerical values, it had been consulted in referring bibliographies, the Brazilian agricultural cultures with indices of production of known residues, establishing then a numerical database for the formation of the corresponding values. The results of this wok allow to affirm that a great potentiality for the exploitation of the resultant gases of the gasification of the residues of biomass, mainly of the carbonic gas in the production of a fertilizer exists and, with the possibility of implementation of a Mechanism of Clean Development in the country.

Há décadas a energia solar atrai pesquisadores de todo o planeta devido ao seu enorme potencial de aplicações como fonte de energia térmica. Com a crescente preocupação com o Meio Ambiente e a busca por fontes renováveis de energia, o interesse pelo aproveitamento da energia proveniente do Sol cresceu ainda mais. Apesar de desafios como a intermitência e a sazonalidade solares, e a dificuldade de transporte desta forma de energia, a busca por técnicas de armazenamento visa mitigar estes problemas. Uma alternativa termoquímica é a produção de combustíveis solares, ou seja, combustíveis obtidos por meio do uso da energia concentrada do Sol que possam ser estocados e transportados para onde e quando houver demanda de energia. Uma aplicação de destaque neste tema é a gaseificação de biomassa para a produção de gás de síntese (CO + H2). A gaseificação visa aumentar o potencial energético da biomassa sólida ou líquida ao realizar uma reação endotérmica que transfere a energia acumulada do Sol (por meio de concentradores) para as ligações químicas, com a recombinação dos átomos na forma de gás de síntese. Este gás, além do seu maior poder calorífico, é matéria-prima para muitos processos da indústria química. Desta forma, o objetivo desta reação é obter um combustível mais homogêneo e de fácil manuseio. A gaseificação é uma alternativa importante para o aproveitamento energético da biomassa, pois esta é normalmente bastante heterogênea. Sendo assim, o uso de gaseificadores viabiliza o uso de madeira, resíduos urbanos e agrícolas e outras matérias orgânicas como fontes de energia. Assim, este trabalho apresenta um estudo da utilização de concentradores solares para o processo de gaseificação de biomassa e a concepção de um reator químico solar para operação em escala laboratorial para a sequência dos estudos neste campo de pesquisa. Por meio de uma modelagem térmica, o trabalho destaca a viabilidade técnica da gaseificação solar de biomassa, comprovando um ganho energético e uma redução das emissões de gás carbônico em comparação com a queima direta da biomassa. Por fim, são apresentados os parâmetros de construção e operação de um gaseificador de pequena escala. / From decades, solar energy has instigated researchers worldwide due to its enormous potential. With raising concern for the environment and the search for renewable energy sources, the interest in using the Sun as a power supply grew even more. Despite challenges as the solar seasonality and intermittence, and difficulties transport its energy, innovative storage techniques aim to mitigate those issues. A thermochemical alternative is the production of solar fuels - fuels obtained from concentrated solar power (CSP) - which can be stocked and transported to the time and place there is demand. A forthcoming application in this field is biomass steam-gasification for syngas production (CO + H2). Gasification increases the thermal potential of liquid and solid biomass by means of an endothermic reaction that transfers solar energy (via radiation concentrators) to chemical bonds, re-combining the atoms as syngas (hydrogen and carbon monoxide). This gas mixture, besides its thermal potential, is a raw material for numerous processes in chemical industry. The purpose of this process is to obtain a fuel more homogenous and easy to manipulate. The gasification is an important alternative to biomass energy use, once it is generally heterogeneous. Thus, gasifiers enable the use of wood, algae, solid waste, agricultural byproducts, and other organic matter as power supplies. Therefore, this project presents the study of solar concentrators use in the steamgasification of biomass and the conception of a solar chemical reactor for laboratoryscale tests for the future steps of the research in this field. Models and bibliographic references points to the technical feasibility of solar steam-gasification of biomass, verifying a significant energy gain and carbon emission reduction comparing to direct burn of biomass. Ultimately, the dissertation presents the constructive and operational parameters of a small-scale gasifier.

A determinação de cada espécie que compõe uma mistura gasosa tem sido alvo de muitas pesquisas. Existem equipamentos para tal finalidade tais como, cromatografia gasosa, espectroscopia de infravermelho e sensores. A fim de viabilizar uma aplicação de baixo custo para a determinação da concentração de espécies em uma mistura gasosa, neste trabalho, é proposto um aparato para sensoriamento de H₂, CH₄ e CO encontrados em gases combustíveis. O sensoriamento é efetuado por quimioresistores de SnO₂ comercialmente disponíveis. O aparato consiste de um sistema de coleta da mistura gasosa e de sua diluição antes de seguir com a análise feita pelos sensores, obedecendo aos requisitos de segurança contra explosões. O aparato foi submetido a 125 diferentes misturas oriundas da combinação das concentrações de 0, 200, 800, 1500 e 2000 ppm de cada espécie gasosa utilizando o nitrogênio (99,999%) como gás de arraste. As amostragens foram avaliadas sob dois diferentes métodos de recuperação dos sensores: forçado e natural. Através dos resultados experimentais obtidos, foi observado que: a sensibilidade cruzada dos sensores de CO e de CH₄ é bastante elevada enquanto que o sensor de H₂ apresentou maior seletividade e, o método de recuperação natural apresentou melhores resultados em função da estabilidade térmica do sistema. Uma rede neural artificial foi desenvolvida e treinada com o objetivo de superar o problema das sensibilidades cruzadas. Os resultados obtidos pela rede neural são promissores e apresentaram erro máximo de 0,1 % para o hidrogênio, 23% para o metano e 29% para o monóxido de carbono para a obtenção da concentração absoluta de H₂, CH₄ e CO encontrados em misturas com composições conhecidas de antemão. / The achievement of the content of each component of a gas mixture from gasifiers has been a matter of several studies. There are specific techniques for this purpose, such as: gas chromatography, infrared spectroscopy and sensors. In order to allow a low cost application for obtaining the concentrations in a gas mixture, this study proposes a set up for sensing H₂, CH₄ and CO found in fuel gases produced by gasifiers. The sensing is performed by commercially available chemiresistors of SnO₂. The proposed set up collects the gas mixture and dilutes it before proceeding the sensing step, based on the safety requirements to avoid explosion. 125 different gas mixtures were prepared from the combination of 0, 200, 800, 1500 and 2000 ppm of H₂, CH₄ and CO using nitrogen (99.999%) as the carrier gas. The samples were evaluated under two different methods for sensor recovery: forced and natural. Based on the results, it was established that: the cross sensitivity of the CO and CH₄ sensors is too high while the H₂ sensor presents higher selectivity (almost 100%) and the natural recovery method showed improved results because of the better thermal stability of the system. An artificial neural network was developed and trained with the purpose of overcoming the problem of cross sensitivities. The results achieved by means of the neural network are promising and indicated a maximum error of 0.1% for hydrogen, 23% for methane and 29% for carbon monoxide when the absolute concentration of H₂, CH₄ and CO found in the gas mixtures are obtained from well known compositions.

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:32:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vissotto_JoaoPaulo_M.pdf: 17443827 bytes, checksum: 1532a467facbbea36dcaa47864ef9b7d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho aborda o estudo da cogaseificação de dois tipos de resíduos de biomassas (serragem de pinus e lodo de esgoto sanitário esgoto sanitário e industrial da cidade de Americana - SP) com o objetivo de comprovar experimentalmente os efeitos sinérgicos de misturas dessas biomassas. O lodo de esgoto não tem PCI suficiente para sustentar o processo de gaseificação sozinho, assim sua mistura com a serragem possibilita a realização do processo, além da diluição de possíveis contaminantes. Na caracterização das biomassas escolhidas, foram determinados os valores de PCI para o pinus de 17,19 MJ.kg-1 e para o lodo de 11,48 MJ.kg-1. Os teores de voláteis foram de 89,69 % e 58,32 % respectivamente. Os ensaios foram realizados no gaseificador do Laboratório de Combustão e Gaseificação do Departamento de Engenharia Térmica e de Fluídos da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP, que é um reator de leito fluidizado borbulhante. Durante os ensaios de gaseificação foram selecionados dois fatores de ar para gaseificação exclusiva de pinus (0,30 e 0,50). Os valores de poder calorífico do gás produto foram calculados a partir da concentração do gás obtido, determinado por cromatografia gasosa, sendo os valores de 3,63 ± 0,4 MJ. Nm-3 e 1,92 ± 0,2 MJ. Nm-3 respectivamente. A adição de lodo para os ensaios de cogaseificação foram à razão de 25 % em massa, base seca, para o fator de ar de 0,30, pois nesse fator de ar ocorreu o melhor PCI do gás e o melhor rendimento a frio do gaseificador com gaseificação de pinus puro (37,1%). O valor de PCI para o gás produto da cogaseificação foi de 2,62 ± 0,67 MJ. Nm-3. O rendimento médio do gaseificador caiu para 29,3% / Abstract: This work aims to study the cogasification of two types of biomass residues (sawdust pine and sanitary and industrial sewage sludge from Americana City - São Paulo State) in order to experimentally demonstrate the synergistic effects of mixtures of these biomasses .The LHV of the sewage sludge is not enough to sustain the gasification process alone, so its mixture with sawdust allows the realization of the process and the dilution of possible contaminants. In the characterization of biomasses, the LHV values were for pine 17.19 MJ.kg-1 and for the sludge 11.48 MJ.kg-1. The content of volatiles were 89.69 % and 58.32 % respectively. Experiments were performed in the gasifier of The Combustion and Gasification Laboratory, Department of Thermal Engineering and Fluid Mechanics of the Faculty of Mechanical Engineering , UNICAMP , which is a bubbling fluidized bed reactor. During the gasification tests, two air ratio were selected for gasification of pine alone (0.30 and 0.50). The low heating value of the product gas was calculated from the gas concentration, determined by gas chromatography, with values of 3.63 ± 0.4 MJ.Nm-3 and 1.92 ± 0.2 MJ.Nm-3 respectively. The addition of sewage sludge for cogasification was in the rate of 25 % on dry basis, for 0.30 air ratio, because in this air ratio occurred the best LHV in the gas and the best performance of gasifier with pure pine ( 37.1 %). The average value of LHV for gas product of cogaseificação was 2.62 ± 0.67 MJ . Nm-3. The average efficiency of the gasifier fell to 29.3 % / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica