Submitted by ALEX LUIZ SAGULA null (alexsagula@yahoo.com.br) on 2017-07-23T15:10:22Z No. of bitstreams: 1 Tese Alex.pdf: 1284366 bytes, checksum: b2854fd510b465c5818fa5d66bccfb66 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-07-24T13:52:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sagula_al_dr_bot.pdf: 1284366 bytes, checksum: b2854fd510b465c5818fa5d66bccfb66 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-24T13:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sagula_al_dr_bot.pdf: 1284366 bytes, checksum: b2854fd510b465c5818fa5d66bccfb66 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Objetivou-se avaliar a produção de biogás no processo anaeróbio da cama de frango, submetido ao processo de peneiramento e trituração, em função da diluição e reciclo, em sistema de abastecimento batelada e semi-contínuo. Para o processo de peneiramento utilizou-se uma peneira vibratória com malha de um mm e para trituração da cama de frango foi utilizado uma bomba trituradora. As diluições da cama de frango foram feitas de duas formas: cama de frango + água e cama de frango + reciclo. No sistema de abastecimento batelada, foram estudas as diluições nas seguintes proporções 1:8, 1:10 e 1:12 e a utilização de 20% de reciclo em substituição a água de diluição, avaliando-se as reduções de sólidos voláteis, produção de biogás e potenciais de produção de biogás. Para reduções de sólidos voláteis obtiveram-se bons resultados para as diluições 1:8 e 1:10, e para produção de biogás a diluição 1:8 com reciclo foi a que apresentou melhor resultado, bem como para os potenciais de produção de biogás. No sistema de abastecimento semicontínuo, foi estudada a diluição 1:10 com 40% de reciclo. O tratamento que continha só reciclo foi o que proporcionou melhor redução de sólidos voláteis, não apresentando diferenças para a produção de biogás. Os melhores potenciais de produção de biogás foram obtidos com o tratamento que continha água. Concluiu-se que para o sistema batelada as diluições e o reciclo apresentaram bons resultados para redução de sólidos voláteis e produção de biogás e para sistema semi-continuo o reciclo demostrou ser eficiente na redução de sólidos voláteis e não interferindo na produção de biogás. / The objective of this study was to evaluate the biogas production in the anaerobic process of the chicken litter, submitted to the screening and grinding process, as a function of dilution and recycle, in a batch and semi-continuous supply system. For the screen process used a vibrating screen with a mesh mm and grinding poultry litter was used a shredder pump. Dilutions of poultry litter were done in two ways: poultry litter + water and poultry litter + recycle. In the batching system, the dilutions were studied in the following ratios 1: 8, 1:10 and 1:12 and the use of 20% recycle to replace the dilution water. Evaluating the volatile solids reductions, biogas production and biogas production potentials. For volatile solids reductions, good results were obtained for the 1: 8 and 1:10 dilutions, and for biogas production at 1: 8 dilution with recycle it was the one that presented the best result and the biogas production potential obtained satisfactory results. In the semi-continuous supply system, the 1:10 dilution with 40% recycle was studied. The treatment that contained only recycle was the one that provided better reduction of volatile solids, the biogas production did not have difference between the treatments and for the potential of biogas production treatment that contained water was that presented better result. It is concluded that for the batch system dilutions and recycle presented good results for reduction of volatile solids and biogas production and for semi-continuous system the recycle proved to be efficient in the reduction of volatile solids and not interfering in the production of biogas.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-09-04T19:21:36Z No. of bitstreams: 2 Anelisiane Maria Alves.pdf: 2439673 bytes, checksum: fd370a11122ff19c0d83073490e93fb3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T19:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Anelisiane Maria Alves.pdf: 2439673 bytes, checksum: fd370a11122ff19c0d83073490e93fb3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Technological and economic development occurred through the extraction of the environment and industrialization in a globalized model of society. This model is now fully dependent on sources of energy to continue to function. However, due to the environmental politicization and the problematization of the use of fossil sources, the search for an alternative energy model has been the subject of academic research and public policies for some years. The present work focuses on the development of a computational program that will provide the user, often unaware of the research in development, with the access and the necessary guidance for the implantation of a tubular rural biodigester. The application was developed in Java language, where the technical and economical sizing methodology used takes into account data such as the type and number of animals and the user's monthly electricity consumption. After the program processes the calculation routine, the user is presented the results in 3 different screens, one containing a generic image with the nomenclature adopted for the estimated dimensions, a screen with technical information of the design and a final screen with information of economic projection. This work is expected to disseminate and democratize alternative research and technologies through the use of digital technology. / O desenvolvimento tecnológico e econômico ocorreu através do extrativismo do meio ambiente e da industrialização em um modelo globalizado de sociedade. Esse modelo encontra-se hoje plenamente depende de fontes de energias para continuar funcionando. Entretanto, em decorrência da politização ambiental e da problematização quanto ao uso de fontes fósseis, a busca por um modelo energético alternativo tem sido tema de pesquisas acadêmicas e políticas públicas há alguns anos. O presente trabalho tem como foco o desenvolvimento de um programa computacional o qual proporcionará ao usuário, muitas vezes alheio às pesquisas em desenvolvimento, o acesso e o direcionamento necessários para a implantação de um biodigestor rural tubular, devendo ser informados apenas alguns dados bases. O aplicativo foi desenvolvido em linguagem Java, onde a metodologia de dimensionamento técnico e econômico utilizada levam em conta dados como o tipo e número de animais e o consumo mensal de energia elétrica do usuário. Após o programa processar a rotina de cálculos, é apresentado ao usuário os resultados em 3 telas diferentes, uma contendo uma imagem genérica com a nomenclatura adotada para as dimensões estimadas, uma tela com informações técnicas do dimensionamento e uma tela final com informações de projeção econômica. Espera-se com esse trabalho a difusão e a democratização de pesquisas e tecnologias alternativas através do uso da tecnologia digital.

O Brasil apresenta um déficit relevante de saneamento em áreas rurais. Segundo dados do último censo brasileiro, de 2010, cerca de 29,9 milhões de pessoas residem em áreas rurais, totalizando aproximadamente 8,1 milhões de domicílios. Como os domicílios rurais costumam ser dispersos, e mesmo nas áreas mais concentradas não há rede coletora de esgotos, as famílias geralmente recorrem a soluções alternativas para o esgotamento sanitário, muitas vezes inadequadas, como o uso de fossas rudimentares, em 49,9 por cento de domicílios rurais, e outras formas em 7,4 por cento de domicílios rurais, totalizando 57 por cento de domicílios rurais. Algumas alternativas para o tratamento de esgoto vêm sendo implantadas em áreas rurais, por meio de tecnologias sociais. Entre elas, podem-se destacar as fossas sépticas biodigestoras, que foram desenvolvidas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA. Tais tecnologias têm sido implementadas em algumas comunidades rurais brasileiras destacando-se o caso das comunidades rurais dos bairros dos Afonsos e do Cantagalo, pertencentes ao município de Pouso Alegre, estado de Minas Gerais, Brasil. Esta pesquisa tem o objetivo de analisar como ocorre o processo de implantação das fossas biodigestores nesses bairros e verificar se elas, de fato, cumprem com o papel de facilitadoras para o tratamento de esgoto em área rural do município de Pouso Alegre MG. Para isso foi realizada pesquisa de caráter qualitativo, por meio de levantamento documental e bibliográfico, entrevistas semiestruturadas, análise das transcrições e categorização dos dados. Para categorização e análise dos dados foi utilizada bibliografia sobre Tecnologia Social (TS). Apesar de os resultados evidenciarem pouca participação dos moradores no processo de tomada de decisão sobre o uso da tecnologia, há grande influência e credibilidade nas propostas feitas por uma organização não governamental local, favorecendo as intervenções atuais o que também possibilitará a inserção da TS como política pública, se aprovado o Plano Municipal de Saneamento Básico / Brazil has a significant sanitation deficit in rural areas. According to data from the last Brazilian census, 2010, about 29.9 million people live in rural areas, totaling approximately 8.1 million households. As rural households are often dispersed, and even in the most concentrated areas there is no sewerage network, households often resort to alternative solutions to sanitary sewage, often inadequate, such as the use of rudimentary septic tanks, at 49.9 per cent of Rural households, and other forms in 7.4 per cent of rural households, totaling 57 per cent of rural households. Some alternatives for the treatment of sewage are seen being implanted in rural areas, through social technologies. Among them, we can highlight the septic tanks biodigestoras, which were developed by EMBRAPA. Such technologies have been implemented in some Brazilian rural communities, highlighting the case of the rural communities of Afonsos and Cantagalo, belonging to the municipality of Pouso Alegre - MG. This research has the objective of analyzing how the process of implantation of the biodigestors in these districts occurs and verify if they, in fact, fulfill the role of facilitators for the treatment of sewage in rural area of the municipality of Pouso Alegre - MG. For this purpose, qualitative research was carried out, through documentary and bibliographic surveys, semi-structured interviews, transcription analysis and data categorization. For data categorization and analysis, a bibliography on Social Technology (TS) was used. Although the results show little participation of the residents in the decision making process on the use of technology, there is great influence and credibility in the proposals made by the local NGO, favoring the current interventions, which also allowed the inclusion of the TS as a public policy, if approved The Municipal Sanitation Basic Plan

Orientadora: Profa. Dra. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, 2014. / Nesse trabalho, objetivou-se avaliar a produção de biogás durante o processo de biodigestão anaeróbia de dejetos de bovinos leiteiros, com e sem a separação de sólidos, em duas etapas: na Etapa 1, foi realizada a biodigestão em 16 biodigestores do tipo batelada, com volume útil de 2L, abastecidos com dejetos obtidos em 4 diferentes condições: (1) o dejeto in natura após a lavagem dos pisos dos estábulos; (2) após o separador de sólidos; (3) após o separador de sólidos e um decantador de areia e (4) com o dejeto sólido retido no separador de sólidos diluído em água. O tempo de retenção hidráulica foi de 196 dias. As maiores reduções de sólidos voláteis (SV) foram obtidas para os biodigestores abastecidos com os dejetos que passaram por algum processo de separação de sólidos e o maior potencial de produção de metano (CH4) foi de 0,2686 m³ de CH4 kg-1 de SV adicionados para os biodigestores abastecidos com os dejetos após o separador de sólidos, porém as maiores produções de biogás ocorreram nos biodigestores sem a separação de sólidos. Na Etapa 2, foi realizada a biodigestão em 8 biodigestores do tipo contínuo, abastecidos com dejetos sem separação da fração sólida e com separação da fração sólida em uma peneira de malha de 1,0 mm. O experimento foi conduzido durante 23 semanas e foi convencionado um período, após a estabilização do biodigestor de 5 semanas para avaliar o processo de biodigestão. Os potenciais de produção de metano (CH4) foram superiores para os biodigestores com separação de sólidos sendo de 0,2407 m³ de CH4 kg-1 de SV adicionados e nos biodigestores sem a separação esse valor foi de 0,2101 m³ de CH4 kg-1 de SV adicionados. Na produção de biogás os biodigestores sem a separação da fração sólida obtiveram valores superiores sendo de 0,0456 m³ biogás kg-1 de dejeto enquanto nos biodigestores com a separação da fração sólida a produção foi de 0,0318m³ de biogás kg-1 de dejeto, porém o teor médio de metano foi mais elevado nos biodigestores com a separação de sólidos (66,5%). Observaram-se melhores potenciais de produção de biogás e metano quando ocorre uma redução na concentração de sólidos nos dejetos e, nesse caso, os tempos de retenção hidráulica podem ser reduzidos, o que reduz o volume do biodigestor e custos de implantação e de manutenção. Nos casos em que haja limitação de área e não seja desejável a mecanização ou manutenção dos biodigestores, a separação de sólidos é mais vantajosa, mas o resíduo separado deve ter uma destinação adequada para tratamento. Se o interesse for energético e não houver limitação de área, a não separação de sólidos propicia maiores ganhos, porém, o biodigestor necessitará de maior manutenção. / This research work aimed to evaluate the biogas production during the anaerobic biodigestion process of dairy cattle manure, with and without solids separation, in two stages: In the step 1, 16 biodigesters of the batch type were used, each one with 2L of capacity, supplied with manures in four different conditions : (1) The pure manure, after washing of the floors of the free stall system; (2) manure after the solids separator; (3) manure after the solids separator and sand decanter and (4) manure with the solid retained in separator solids, dissolved in water . The hydraulic retention time was of 196 days. The highest reductions of volatile solids (VS) were obtained for the biodigesters supplied with manure that went through some process of solids separation. The highest potential of methane production(CH4) obtained was of 0.2686 m³ CH4 kg -1 of added VS, supplied to digesters with manure after solids separator, but the highest biogas production occurred in the biodigesters without solids separation. In Step 2, 8 of the continuous type biodigestors were used. The biodigesters were supplied with manure without separation of the solid fraction and with separation of the solid fraction in a sieve of 1.0 mm. The experiment was performed for 23 weeks and a period of 5 weeks, after the stabilization of the biodigesters, was established, to evaluate the biodigestion process. The potential of methane production (CH4) was higher for biodigestors with solids separation, being of 0.2407 m³ CH4 kg-1 of added VS and for the biodigestors without solids separation, this value was of 0.2101 m³ CH4 kg-1 added VS. In the production of Biogas, the biodigestors without solid fraction separation showed higher values being 0.0456 m³ biogas kg-1 manure while for the biodigestors with the separation of the solid fraction, the production was of 0.0318 m³ biogas kg-1 manure. The average methane content was higher in biodigestors with solids separation (66.5%). The best potential for biogas and methane production was observed when there was a reduction of the solids concentration in manure and, in this case, the hydraulic retention time can be reduced, which reduces the volume of the biodigester and the cost of implementation and maintenance. In cases where there are an area limitation or the maintenance and mechanization of the biodigestors are not desirable, the separation of solids is advantageous, but the separated solids shall have an appropriate destination for treatment. If the interest is the energy and there is not any area limitation, the solids separation doesn`t provide greater gains, however, the biodigester will require more maintenance.

O Brasil apresenta um déficit relevante de saneamento em áreas rurais. Segundo dados do último censo brasileiro, de 2010, cerca de 29,9 milhões de pessoas residem em áreas rurais, totalizando aproximadamente 8,1 milhões de domicílios. Como os domicílios rurais costumam ser dispersos, e mesmo nas áreas mais concentradas não há rede coletora de esgotos, as famílias geralmente recorrem a soluções alternativas para o esgotamento sanitário, muitas vezes inadequadas, como o uso de fossas rudimentares, em 49,9 por cento de domicílios rurais, e outras formas em 7,4 por cento de domicílios rurais, totalizando 57 por cento de domicílios rurais. Algumas alternativas para o tratamento de esgoto vêm sendo implantadas em áreas rurais, por meio de tecnologias sociais. Entre elas, podem-se destacar as fossas sépticas biodigestoras, que foram desenvolvidas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA. Tais tecnologias têm sido implementadas em algumas comunidades rurais brasileiras destacando-se o caso das comunidades rurais dos bairros dos Afonsos e do Cantagalo, pertencentes ao município de Pouso Alegre, estado de Minas Gerais, Brasil. Esta pesquisa tem o objetivo de analisar como ocorre o processo de implantação das fossas biodigestores nesses bairros e verificar se elas, de fato, cumprem com o papel de facilitadoras para o tratamento de esgoto em área rural do município de Pouso Alegre MG. Para isso foi realizada pesquisa de caráter qualitativo, por meio de levantamento documental e bibliográfico, entrevistas semiestruturadas, análise das transcrições e categorização dos dados. Para categorização e análise dos dados foi utilizada bibliografia sobre Tecnologia Social (TS). Apesar de os resultados evidenciarem pouca participação dos moradores no processo de tomada de decisão sobre o uso da tecnologia, há grande influência e credibilidade nas propostas feitas por uma organização não governamental local, favorecendo as intervenções atuais o que também possibilitará a inserção da TS como política pública, se aprovado o Plano Municipal de Saneamento Básico / Brazil has a significant sanitation deficit in rural areas. According to data from the last Brazilian census, 2010, about 29.9 million people live in rural areas, totaling approximately 8.1 million households. As rural households are often dispersed, and even in the most concentrated areas there is no sewerage network, households often resort to alternative solutions to sanitary sewage, often inadequate, such as the use of rudimentary septic tanks, at 49.9 per cent of Rural households, and other forms in 7.4 per cent of rural households, totaling 57 per cent of rural households. Some alternatives for the treatment of sewage are seen being implanted in rural areas, through social technologies. Among them, we can highlight the septic tanks biodigestoras, which were developed by EMBRAPA. Such technologies have been implemented in some Brazilian rural communities, highlighting the case of the rural communities of Afonsos and Cantagalo, belonging to the municipality of Pouso Alegre - MG. This research has the objective of analyzing how the process of implantation of the biodigestors in these districts occurs and verify if they, in fact, fulfill the role of facilitators for the treatment of sewage in rural area of the municipality of Pouso Alegre - MG. For this purpose, qualitative research was carried out, through documentary and bibliographic surveys, semi-structured interviews, transcription analysis and data categorization. For data categorization and analysis, a bibliography on Social Technology (TS) was used. Although the results show little participation of the residents in the decision making process on the use of technology, there is great influence and credibility in the proposals made by the local NGO, favoring the current interventions, which also allowed the inclusion of the TS as a public policy, if approved The Municipal Sanitation Basic Plan

Orientador: Profª. Dra. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2015. / No âmbito da Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída no Brasil no ano de 2010, devem ser considerados como objetivos para a gestão e gerenciamento de resíduos sólidos urbanos (RSU), na seguinte sequência: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo principal fornecer subsídios para os gestores analisarem rotas alternativas para disposição final dos resíduos sólidos de grandes centros urbanos levando em consideração o potencial de recuperação energética. Como objeto de estudo, foram considerados os resíduos depositados no aterro sanitário de Caieiras/SP. Foram analisadas três diferentes formas de disposição de RSU que permitem, além do tratamento, a recuperação da energia química da biomassa presente na sua composição e conversão em eletricidade. Os tratamentos considerados foram: ¿ disposição em aterros sanitários com recuperação do biogás, biodigestão anaeróbia em biodigestores e incineração com recuperação energética ¿ avaliando-se principalmente os aspectos tecnológicos, energéticos e ambientais. Para a análise do potencial dos RSU dispostos em aterros sanitários, foram utilizados modelos matemáticos que permitem estimar a produção de biogás em função do potencial de dois importantes parâmetros (potencial de produção de biogás e constante de decaimento). Os resultados obtidos para o aterro de Caieiras apresentaram uma variação de até 54% entre um modelo e o outro, sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para a geração de metano no ano de 2015 foram de 100 a 220 milhões de Nm3. Para avaliação da biodigestão anaeróbia em biodigestores, foram avaliados dois modelos matemáticos que permitem estimar a produção de metano em função dos diversos fatores que interferem no processo (concentração de acetato e de micro-organismos, da variação do pH, dentre outros). Os resultados obtidos para a biodigestão anaeróbia apresentaram uma variação de até 32% em relação à faixa considerada para a concentração de sólidos totais (2,4 a 39%), sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para a biodigestão anaeróbia da fração orgânica dos RSU foram de 100 e 220 milhões de Nm3 de CH4/ano, respectivamente. No caso da incineração, foram considerados seis modelos matemáticos empíricos (baseados nas análises imediata, gravimétrica e elementar) para estimar o poder calorífico inferior (PCI) dos RSU. Foram consideradas três alternativas: incineração dos RSU sem segregação dos seus componentes, incineração considerando segregação dos materiais recicláveis e incineração considerando a separação da fração orgânica dos RSU para biodigestão. Os resultados obtidos para a incineração apresentaram uma variação de até 40% entre um modelo e o outro, sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para o PCI dos RSU foram de 4,87 e 8,26 MJ/kg, considerando a coleta indiferenciada. Baseados nos resultados obtidos, conclui-se que a incineração apresenta os melhores resultados do ponto de vista do potencial de conversão energética. Assim, este trabalho fornece subsídios para os gestores definirem rotas alternativas para disposição final dos resíduos sólidos urbanos, considerando a possibilidade de aproveitamento energético. / Within the framework of National Solid Waste Policy, established in Brazil in 2010, should be considered as principles for the management of municipal solid waste (MSW), in the following order: non-generation, reduction, reuse, recycling, treatment and environmentally sound disposal of waste. In this context, this work aimed to provide subsidies for managers define alternative routes for disposal of municipal solid waste, considering the possibility of energy recovery of waste generated in large urban centers, taking as a basis MSW intended for landfill Caieiras/SP. Three different forms of MSW disposal have been considered that enable, in addition to treatment, the recovery of chemical energy of the biomass present in the composition and conversion of electricity. These treatment forms were - disposal in landfills, anaerobic digestion in biodigesters and incineration - especially considering the technological, energy and environmental aspects. To analyze the potential of MSW disposed in landfills, it was used mathematical models, which allow to estimate the biogas production from the potential of two important parameters (biogas potential and decay constant). The results obtained for Caieiras landfill showed a variation of up to 54% between one model and another being that the minimum and maximum values obtained for methane generation in the year 2015 were 100 to 220 million Nm3. For evaluation of anaerobic digestion in biodigesters, two mathematical models were studied, which allow estimating the methane production from various factors that affect the process (concentration of acetate and mico-organisms, changes in pH, among others). The results for the anaerobic digestion showed a variation of up to 32% for the range of total solids content assumed (2.4 to 39%), and the minimum and maximum values obtained for the anaerobic digestion of the organic fraction of MSW were 100 to 220 million Nm3 CH4/year respectively. In the case of incineration were evaluated six empirical mathematical models (based on immediate analysis, gravimetric and elemental) used to estimate the lower heating value (LHV) of MSW. Three alternatives were considered: MSW incineration without segregation of its components, incineration considering segregation of recyclable materials and incineration considering the separation of the organic fraction of MSW. The results obtained for the incineration showed a variation of up to 40% between one model and another being the minimum and maximum values for the LHV of MSW 4.87 and 8.26 MJ/kg respectively for undifferentiated collection. Based on these results, it is concluded that the incineration provides the best results from the point of view of energy conversion potential. Thus, this work provides subsidies for managers define alternative routes for disposal of municipal solid waste, considering energy use.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The piggery for many years was characterized as a waste-generating activity of high polluter, but in recent decades many studies are responsible for changing this concept. The use of biodigester is well disseminated to lessen the impacts generated by this activity, gaining encouragement deployment in recent years, by encouraging the use of renewable energy. The biodigester is responsible for the production of biogas used as alternative energy on farms that have the digesters system. We observed few studies that investigate the geometry of the digesters and its effects on anaerobic digestion process. This work aimed to study the partitioning of the Canadian model digester anaerobic digestion of swine waste applied to evaluating the degradation (removal) of the physic-chemical parameters (temperature, pH, COD, BOD5, total nitrogen, total phosphorus, total solids, total fixed solids and total volatile solids), and determining a kinetic model describing the biogas produced in each of the compartments of the digesters. For the study were built three reactors in bench scale: the first with a partitioning which caused variation of the horizontal flow, the second with partitioning which flux change generated in the vertical and third, without fragmentation, to be used as a reactor testimony. The analyzes of the physicchemical parameters were made according to Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, since the determination of the kinetic model was done considering the existence of a plug flow (tubular reactor) to each of the reactors constructed and to qualification of biogas was use a gas chromatograph. On the analysis of physic-chemical was second reactor (flow variation vertically) that showed that showed a significant difference in the efficiency of COD removal and pH values, and this reactor also showed better removal of solids and BOD5. Already temperature, showed similar behavior in the three reactors, characterizing the anaerobic digestion occurred primarily in the mesophilic range. Considering the BOD5 as a substrate was obtained as rate constant 0.021 d-1, 0.025 d-1 and 0.024 d-1, respectively for the first, second and third reactor. However, considering the COD as a substrate was obtained 0.032 d-1, and 0.034 d-1, 0.027 d-1 for each of the reactors. Kinetic models had a higher correlation with the experimental data when considering the COD as substrate, and was the second reactor with the highest correlation (R2 = 0.599). In the evaluation of biogas the three reactors not showed difference between them. / A atividade suinícola por muitos anos foi caracterizada como uma atividade geradora de resíduos de alto índice poluidor, porém nas últimas décadas muitos são os estudos responsáveis por mudar esse conceito. O uso de biodigestor está bem disseminado para diminuir os impactos gerados por essa atividade, ganhando estímulo de implantação nos últimos anos, pelo incentivo ao uso de energia renovável. O biodigestor é responsável pela produção do biogás, usado como energia alternativa em propriedades rurais que possuem o sistema de biodigestores. Observam-se poucos trabalhos que pesquisam a geometria dos biodigestores e seus efeitos no processo de digestão anaeróbia. Esse trabalho objetivou o estudo da compartimentação do biodigestor modelo canadense no processo de digestão anaeróbia aplicada a resíduos da suinocultura, avaliando a degradação (remoção) dos parâmetros físico-químicos (temperatura, pH, DQO, DBO5, Nitrogênio total, Fósforo total, sólidos totais, sólidos fixos totais e sólidos voláteis totais), determinando um modelo cinético e qualificando o biogás produzido em cada um dos compartimentos dos biodigestores. Para o estudo foram construídos três reatores em escala de bancada: o primeiro com uma compartimentação que provocava variação de fluxo na horizontal, o segundo com uma compartimentação, a qual gerava variação de fluxo na vertical e o terceiro, sem compartimentação, para ser utilizado como um reator testemunho. As análises dos parâmetros físicoquímicos foram realizadas de acordo com o Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, já a determinação do modelo cinético foi realizada considerando a existência de um fluxo pistão (reator tubular) para cada um dos reatores construídos e para a qualificação do biogás utilizou-se um cromatógrafo a gás. Quanto à avaliação dos parâmetros físico químicos, foi o segundo reator (variação de fluxo na vertical) que apresentou diferença significativa na eficiência de remoção de DQO e nos valores de pH, sendo que esse reator também apresentou melhor remoção de DBO5 e sólidos. A temperatura apresentou comportamento semelhante nos três reatores, caracterizando que a digestão anaeróbia ocorreu prioritariamente na faixa mesofílica. Considerando a DBO5 como substrato obteve-se como constante de velocidade 0,021 d-1; 0,025 d-1 e 0,024 d-1, respectivamente para o primeiro, segundo e terceiro reator. Todavia, considerando a DQO como substrato obteve-se 0,032 d-1; 0,034 d-1 e 0,027 d-1 para cada um dos reatores. Os modelos cinéticos apresentaram uma maior correlação com os dados experimentais quando considerada a DQO como substrato, sendo que foi o segundo reator que apresentou maior correlação (R2 = 0,599). Na avaliação do biogás os três reatores não apresentaram diferença entre si.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-17Bitstream added on 2014-06-13T20:12:52Z : No. of bitstreams: 1 cervi_rg_me_botfca.pdf: 416101 bytes, checksum: d425881b4d1f5a56e2aca59c4d6dba39 (MD5) / As mudanças estruturais do setor agropecuário brasileiro contribuíram para a sua modernização provocando uma intensificação do uso de energia na agricultura. A tendência crescente dos preços de energia demanda estudos sobre a viabilidade técnicoeconômica de fontes alternativas de energia, além das questões de ordem ambiental. Uma das alternativas que vem despertando grande interesse é a tecnologia de biodigestão anaeróbia de resíduos animais, particularmente de resíduos da produção de suínos, com a implantação de biodigestores, em sistema biointegrado. Esta apresenta vantagens, como a produção de biogás e biofertilizante, produtos de elevado valor agregado, redução da poluição dos recursos hídricos e facilidade de implantação e operação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um estudo para estimar a viabilidade econômica de um sistema biointegrado, para produção de eletricidade e biofertilizante, a partir do aproveitamento de dejetos suínos. Os dados para este estudo foram coletados em uma agroindústria, cuja principal atividade é a criação de aves poedeiras, mas também conduz atividades de suinocultura, configurando, portanto, um estudo de caso. O biodigestor analisado é um modelo tubular contínuo, com calha de água em alvenaria e com uma manta plástica como gasômetro, onde são depositados diariamente os dejetos de 2.300 suínos em fase de terminação. O sistema possui um gerador de eletricidade acoplado a um motor adaptado para uso com biogás. Foram analisados os custos de implantação, e os custos anuais de manutenção, depreciação e juros. Os benefícios anuais foram dados pelo valor econômico da eletricidade consumida e dos nutrientes presentes no biofertilizante usado para irrigação de pastagens. Também foram estimados indicadores de viabilidade... / Structural changes in the Brazilian agriculture have contributed to its modernization, causing the intensification of energy use in it. Besides the environment, the energy cost increase tendency has demanded studies on the technical economic viability of alternate energy sources. One interesting alternative is the technology of animal waste anaerobic biodigestion, mainly the one using swine waste, through the installation of biodigesters in a biointegrated system. The advantages are: biogas and biofertilizer production, highly aggregated value products, decrease of water resource pollution, easy installation and operation. This work aimed to develop a study to estimate the economic viability of a biointegrated system installation and operation to produce electricity and biofertilizer from swine wastes. Data for the study were collected in an agroindustry whose main activity is the production of broiler feeder hens, but that also has swine production activities, which characterizes a case study. The analyzed biodigester is a continuous tubular model with brick concrete duct and plastic covering with a gasometer, and where the waste of 2,300 fattening pigs are deposited daily. The system has an electricity generator attached to an adapted motor for biogas use. Installation costs, yearly maintenance costs, depreciation and interests were analyzed. Yearly benefits were given by the economic value of electricity consumption and nutrients present in the biofertilizer used for pasture irrigation. The following economic viability indicators were also estimated considering a 6% per year discount tax: Net Present Value (NPL), Intern Return Rate (IRR), Cost Benefit Relationship... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: As mudanças estruturais do setor agropecuário brasileiro contribuíram para a sua modernização provocando uma intensificação do uso de energia na agricultura. A tendência crescente dos preços de energia demanda estudos sobre a viabilidade técnicoeconômica de fontes alternativas de energia, além das questões de ordem ambiental. Uma das alternativas que vem despertando grande interesse é a tecnologia de biodigestão anaeróbia de resíduos animais, particularmente de resíduos da produção de suínos, com a implantação de biodigestores, em sistema biointegrado. Esta apresenta vantagens, como a produção de biogás e biofertilizante, produtos de elevado valor agregado, redução da poluição dos recursos hídricos e facilidade de implantação e operação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um estudo para estimar a viabilidade econômica de um sistema biointegrado, para produção de eletricidade e biofertilizante, a partir do aproveitamento de dejetos suínos. Os dados para este estudo foram coletados em uma agroindústria, cuja principal atividade é a criação de aves poedeiras, mas também conduz atividades de suinocultura, configurando, portanto, um estudo de caso. O biodigestor analisado é um modelo tubular contínuo, com calha de água em alvenaria e com uma manta plástica como gasômetro, onde são depositados diariamente os dejetos de 2.300 suínos em fase de terminação. O sistema possui um gerador de eletricidade acoplado a um motor adaptado para uso com biogás. Foram analisados os custos de implantação, e os custos anuais de manutenção, depreciação e juros. Os benefícios anuais foram dados pelo valor econômico da eletricidade consumida e dos nutrientes presentes no biofertilizante usado para irrigação de pastagens. Também foram estimados indicadores de viabilidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Structural changes in the Brazilian agriculture have contributed to its modernization, causing the intensification of energy use in it. Besides the environment, the energy cost increase tendency has demanded studies on the technical economic viability of alternate energy sources. One interesting alternative is the technology of animal waste anaerobic biodigestion, mainly the one using swine waste, through the installation of biodigesters in a biointegrated system. The advantages are: biogas and biofertilizer production, highly aggregated value products, decrease of water resource pollution, easy installation and operation. This work aimed to develop a study to estimate the economic viability of a biointegrated system installation and operation to produce electricity and biofertilizer from swine wastes. Data for the study were collected in an agroindustry whose main activity is the production of broiler feeder hens, but that also has swine production activities, which characterizes a case study. The analyzed biodigester is a continuous tubular model with brick concrete duct and plastic covering with a gasometer, and where the waste of 2,300 fattening pigs are deposited daily. The system has an electricity generator attached to an adapted motor for biogas use. Installation costs, yearly maintenance costs, depreciation and interests were analyzed. Yearly benefits were given by the economic value of electricity consumption and nutrients present in the biofertilizer used for pasture irrigation. The following economic viability indicators were also estimated considering a 6% per year discount tax: Net Present Value (NPL), Intern Return Rate (IRR), Cost Benefit Relationship... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Coorientador: Osmar de Carvalho Bueno / Banca: Marco Antônio Martin Biaggioni / Banca: Fernando Colen / Mestre

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-15T16:03:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T16:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) Previous issue date: 2015-12-07 / O biogás é uma mistura gasosa produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, lixo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Pode ser usado como combustível, após purificação, não produz gases tóxicos durante a queima, aproveita o lixo orgânico e deixa como resíduo um biofertilizante. O destino final dos resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento de águas residuais tem como principal resíduo gerado o lodo de esgoto e a gestão deste resíduo é um dos desafios significativos durante o processo. A produção de biogás é influenciada por alguns fatores, e um deles é a temperatura que pode ser mesofílica (entre 20°C e 45°C) ou termofílica (entre 45°C e 60°C). Tendo em vista o aproveitamento energético do lodo produzido em ETE’s e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão do lodo produzido em ETE’s com sistema de tratamento tipo UASB, em condições mesofílicas e termofílicas, analisando a composição do biogás produzido (CH4 e CO2). O substrato utilizado foi o lodo de esgoto com diferentes características (seco, pastoso e líquido), coletado na ETE Mangueira, localizada em Recife/PE. Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, teor de umidade, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos, contagem de micro-organismos, análises elementar e termogravimétrica. Foram construídos 72 reatores, sendo 16 com volumes de 1L incubados a 30°C, dos quais 8 foram de garrafas tipo PET e 8 de frascos tipo âmbar. Os outros reatores foram construídos com frascos de penicilina de 100mL e foram incubados em temperaturas mesofílicas (30°C, 35°C e 40°C) e termofilicas (45°C e 50°C). Entre os primeiros reatores de frascos de penicilina, a maior concentração de metano foi observada no reator com lodo pastoso a 45°C com 87,2% no 18° dia de fermentação. Para os reatores construídos em garrafas tipo PET (politereftalato de etileno), o meio mais adequado para produção de biogás nas condições estudadas, foi o lodo líquido que produziu o biogás com maior teor de metano no menor período de tempo (46,48% de metano no 8º dia de biodigestão). Entre os reatores incubados em diferentes temperaturas, o que apresentou resultados mais favoráveis foi o com lodo líquido a 30°C que apresentou 79,74% de metano em 11 dias de fermentação. Nos reatores em frascos tipo âmbar os resultados apresentaram baixo teor de metano, sendo o lodo pastoso o que proporcionou maior teor de metano com 26,0% no 12º dia de biodigestão anaeróbia. Esse baixo teor de metano deve-se a vazamentos ocorridos nas tampas dos reatores. Desta forma, o lodo líquido foi o substrato que proporcionou maiores teores de metano em temperatura ambiente e sem necessidade de neutralizar o meio. / Biogas is a gaseous mixture produced by anaerobic digestion of animal manure, sewage sludge, household organic waste, agricultural waste, industrial effluents and aquatic plants. This gaseous mixture can be used as fuel, produces non-toxic gases during combustion, values organic waste and its residue is an excellent bio-fertilizer. The final destination of liquid and solid domestic waste is considered a serious environmental problem. The wastewater treatment in Sewage Treatment Plants (STP) is essential to remove contaminants, so they are not disposed of in the environment. This wastewater treatment has sewage sludge as the main residue generated, and the management of this residue is one of the most significant challenges in the treatment process. The production of biogas is influenced by many factors, one of them is the temperature, that can be mesophilic (between 20°C and 45°C) or thermophilic (between 45°C and 60°C). In view of the energetic use of sludge produced in STP’s and reduction of the pollution caused by it, the present study aims to evaluate the anaerobic digestion process of sludge produced in STPs, with treatment system type UASB, either under mesophilic or thermophilic conditions, through the analysis of the composition of the biogas produced (CH4 and CO2). The substrate used was sewage sludge under different conditions (solid, paste and liquid), collected in STP Mangueira, located in Recife-PE, Brazil. For the characterization of the substrate, the following experiments were carried out: pH, moisture content, COD, BOD, total solids, volatile solids and fixed solids, microorganisms counting, ultimate and proximate analyses. The 72 reactors were built, 16 with a volume of 1L incubated at 30°C, of which 8 were built using PET bottles (PET-polyethylene terephthalate) and 8 amber flasks. The last 56 reactors were made of penicillin bottles with a volume of 100mL each and incubated at mesophilic temperature (30°C, 35°C and 40°C) and thermophilic temperature (45°C and 50°C). Among the first reactors of penicillin bottles, the higher methane concentration was observed in reactor with sludge paste at 45°C, with 87.2% on the 18th day. As for the reactors built in PET bottles, the most appropriate medium for biogas production under the conditions studied was the liquid sludge, which produced biogas with higher methane concentration in the shortest period (46.48% of methane on day 8th). Among the reactors incubated at different temperatures, the one that presented results that are more favorable was with liquid sludge at 30°C. Regarding the reactors of amber flasks, the results showed low methane content, of which the pasty sludge provided the highest methane concentration of biogas produced with 26.0% on the 12th day of anaerobic digestion. Thus, the liquid sludge substrate provided higher methane content at ambient temperature and without the need to neutralize the substrate.