Submitted by LUÍS ALBERTO SCHWIND PEDROSO STUSSI DA SILVA PEREIRA null (lasdsp@gmail.com) on 2017-07-18T15:39:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Luis Stussi - VF.pdf: 3941996 bytes, checksum: d6dfec9bee902b82e03818cd48990aae (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-18T18:21:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_laspss_me_ilha.pdf: 3941996 bytes, checksum: d6dfec9bee902b82e03818cd48990aae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T18:21:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_laspss_me_ilha.pdf: 3941996 bytes, checksum: d6dfec9bee902b82e03818cd48990aae (MD5) Previous issue date: 2017-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Ao longo do tempo o processo de biodigestão vem sendo usado para conversão de dejetos em biogás e esse processo vem evoluindo no sentido de otimizar o desempenho energético e a conversão dejeto/gás e gás/metano. A eficiência é proporcional à adaptação celular ao substrato, no entanto existem temperaturas que contribuem para que as células (bactérias) melhorem a eficiência. O objetivo deste trabalho é simplificar este sistema, encontrar as equações que o regem o processo, aplicando sinais básicos, observar o comportamento (a eficiência) e realizar a regressão da resposta do sistema. Foram feitas simulações do resultado e construído um biodigestor com sistema de controle para a comparação com a simulação. Os resultados foram muito próximos ao simulado e a proporção de metano no biogás aumentou com o aumento da temperatura até 51°C. / Over time the biodigestion process came to be used to convert waste into energy and biogas, this process evolved through the necessity of viability and energetic optimization and conversion waste/gas and gas/methane. The efficiency is proportional to cell´s adaption of the substrate, but there are temperatures that force cells to improve efficiency. The work´s objective to simplify the system, finding the fundamental equations applying basic signals, observing the behavior (the efficiency) and doing regression of the system´s response. It was done simulations of the results and a bioreactor was assembled with a control system to compare the results with the simulation. The results matched and the proportion of methane increased as the temperature rise, until 51°C.

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-28T22:54:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Lobo Accioly.pdf: 3604355 bytes, checksum: 04c452fb98abcccc8a86d838ea82aa1d (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T17:29:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Lobo Accioly.pdf: 3604355 bytes, checksum: 04c452fb98abcccc8a86d838ea82aa1d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T17:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Lobo Accioly.pdf: 3604355 bytes, checksum: 04c452fb98abcccc8a86d838ea82aa1d (MD5) Previous issue date: 2017-06-08 / CAPES / O biogás é um biocombustível oriundo da decomposição de substratos orgânicos biodegradáveis. A energia resultante do biogás é muito importante, uma vez que é uma fonte alternativa ao gás natural, reduzindo-se os impactos ambientais associados as emissões excessivas de gás carbônico na atmosfera. Em geral, a composição do biogás varia de 40-75% de CH₄, 15-60% (v.v⁻¹) de CO₂ e impurezas. Em virtude do alto teor de CH₄, é possível enriquecer esse biocombustível removendo-se o gás carbônico e, por conseguinte, elevando-se o percentual volumétrico de CH₄. O enriquecimento do conteúdo de CH₄ produz o biometano, substituto renovável do gás natural. A separação entre CH₄/CO₂ do biogás é plausível através da adsorção sob variação de pressão (PSA, Pressure Swing Adsorption). Um importante fator dessa tecnologia é o adsorvente e dentre vários materiais em uso há o carvão ativado (AC). O AC tem boas características texturiais, baixo custo e é de produção simples, no entanto outros adsorventes apresentam capacidades adsortivas de gás carbônico superiores ao AC. Considerando que o CO₂ tem característica ácida, impregnou-se o AC em soluções de hidróxido de K, Ca e Mg a 1,0M e Na a 1,0 e 0,1M, separadamente para melhorar a capacidade de adsorção de CO₂ do carvão ativado puro. A pesquisa consistiu em comparar as características dos carvões modificados, as capacidades dinâmicas de CO₂ e avaliar a dinâmica de adsorção de gás carbônico na coluna com o carvão de melhor desempenho adsortivo de CO₂. O sistema consistiu em coluna adsorvedora com 28mm de diâmetro e 187mm de altura que operou a temperatura, pressão e vazão de mistura gasosa semelhante ao biogás de 0,1MPa, 297 K e 0,0033L.s⁻¹, nessa ordem. Os resultados das caracterizações demonstram que a impregnação alcalina reduziu as propriedades texturiais dos carvões ativados. A dinâmica de adsorção exibe a retenção de CO₂ e a difusão de CH₄ por entre o leito para todos os carvões. As análises das capacidades de adsorção de CO₂ exibem a seguinte ordem crescente dos AC em relação à carga de CO₂, a pressões parciais de CO₂ maiores que 0,04MPa: AC-Mg(OH)₂(1,0M)<AC-KOH(1,0M)<AC<AC-NaOH(0,1M), com capacidades de CO₂ de 0,62 0,80, 0,96 a 0,05MPa e 1,29mol.kg⁻¹ a 0,04MPa, respectivamente. Portanto, o carvão ativado tratado em hidróxidos de sódio a 0,1M têm maior capacidade de CO₂ em relação ao AC puro. A modelagem da isoterma de adsorção de CO₂ para o AC-NaOH(0,1M) permitiu a determinação da capacidade máxima de adsorção desse gás de 2,57mol.kg⁻¹. A modelagem da transferência de CO₂ resultou em perfis de concentração que reproduzem os dados experimentais. Essa pesquisa tem relevância, pois contribui ao desenvolvimento de adsorventes e processos adsortivos mais eficientes para remoção do dióxido de carbono em mistura de CH₄/CO₂, promovendo o melhoramento da tecnologia PSA e o refino de biogás. / Biogas is a biofuel produced from the anaerobic decomposition of organic matter. Energy from biogas is very important once it is an alternative to fossil fuel energy and it is renewable, which reduces environmental impacts relative to extreme emissions of carbon dioxide to the atmosphere. In general, biogas composition consists of 40-75% (v.v⁻¹) of CH₄, 15-60% (v.v⁻¹) of CO₂ and impurities. In virtue of its high methane load, it is possible to enhance biogas by the removal or reduction of its carbon dioxide and, hence, increase its volumetric percentage of methane to 95% or more. This methane enrichment results in the production of biomethane that is a renewable natural gas. Biogas methane/carbon dioxide separation is plausible by Pressure Swing Adsorption (PSA). An important factor to this technology is the type of adsorbent used and among many materials is the activated carbon (AC). ACs have good textural characteristics, they are inexpensive, and of simple production, however other adsorbents have higher carbon dioxide adsorption capacity. Due to the carbon dioxide acid characteristic, AC was submitted to impregnation with hydroxide solutions of K, Ca, Mg 1.0M and sodium hydroxide at 0.1 and 1.0M solutions, separately in order to improve unmodified AC CO₂ adsorption capacity. The research objective consisted in comparing the AC characteristics, assessing the carbon dioxide dynamic capacity and evaluate the adsorption dynamics while using a packed bed column adsorber. The adsorption system consists of a packed-bed column with 28mm of diameter and 187 mm in height, which operated at pressure, temperature and in-gas flow similar to biogas of 0.1MPa, 297K and 0.0033L.s⁻¹, respectively. The characterization results demonstrated that alkaline impregnation of the AC reduced the textural properties of the AC. The adsorption studies exhibited the capture of carbon dioxide and the diffusion of methane gas through the packed bed for all the AC. The evaluation of the carbon dioxide capacity of each AC suggests the following increasing order of the AC regarding the load of CO₂, at partial pressures superior to 0,04MPa: AC-Mg(OH)₂(1,0M)<AC-KOH(1,0M)<AC<AC-NaOH(0,1M), with CO₂ capacity of 0,62, 0,80, 0,96 at 0,05MPa and 1,29mol.kg⁻¹ at 0,04MPa, respectively. Therefore, activated carbons modified with sodium hydroxide obtained a higher carbon dioxide capacity in relation to the pure activated carbon. By modeling the carbon dioxide isotherm for the AC-NaOH(0,1M) the maximum capacity was determined, which is 2,57mol.kg⁻¹. The adsorbate mass transfer was also modeled and the simulation of the concentration profiles reproduced the experimental results. This research is relevant, in which it contributes to the elaboration of adsorbents and operation of packed bed adsorption process for a more efficient carbon dioxide capture from CH₄/CO₂ mixture, and thus promotes the PSA technology and the production of biomethane.

Orientador: Ivone Gohr Pinheiro. / Coorientador: Joel Dias da Silva. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Institute of Food Technology and Bioprocess Engineering. Technical University of Dresden. 2009

O presente trabalho foi desenvolvido para determinar os parâmetros de operação adequados de um biorreator, reator de aço inox com capacidade para 200 L, para tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU’s) por processo de digestão anaeróbia. Acelerando a degradação da matéria biodegradável presente no RSU, por meio do controle de parâmetros químic os e físicos, forneceu-se ao sistema condições para o desenvolvimento dos microrganismos necessários para a produção de gás (biogás) em um curto período de tempo. Foram realizados vários experimentos para determinação dos parâmetros mais adequados. Foram utilizadas três diferentes quantidades de resíduos de fácil biodegradabilidade (10, 20 e 30 kg) como frutas, verduras, legumes e cascas cortados em pedaços de 5 x 5 cm e acondicionados dentro do biorreator. Lodo anaeróbio granular foi utilizado como inóculo no sistema, e o restante do volume do biorreator foi preenchido com água destilada. O sistema foi tamponado com 3 g L-1 de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e a temperatura do sistema foi mantida constante a 38ºC. O chorume gerado foi coletado no vaso coletor de chorume e recirculado para o topo do biorreator, o reciclo foi realizado diariamente a uma taxa de 2 L min-1. Para controle do sistema foram monitorados o pH , a temperatura, a demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio com incubação de 5 dias (DBO5), ácidos orgânicos voláteis (AOV’s) e oxigênio dissolvido (OD). No experimento realizado com 30 kg de resíduo orgânico, foram obtidos os resultados mais satisfatórios. Na partida do sistema o pH apresentou valor inicial de 6,99, aumentando para 7,37 no 2º dia de operação, mantendo o valor médio de 7,46 durante os 20 dias de operação. A DQO diminuiu de 5533 mg L-1 para 633 mg L-1 ao final da operação, resultando em uma demanda química de oxigênio removida (DQOR) igual a 4900 mg L-1. Os AOV’s apresentaram um aumento inicial de 86 mg L-1 para 129 mg L-1, e posterior diminuição até atingir a concentração final de 9 mg L-1. A diminuição ocorrida na DQO e nos AOV’s revelou o consumo da matéria orgânica presente no biorreator que resultou na produção total de 1352 L de gás.

AGUIAR, I. B. C. Aquecedor poroso com sistema de ignição lança-chama aplicado ao gás natural e ao biogás. 83 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T16:17:50Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_ibcaguiar.pdf: 9957920 bytes, checksum: e2b53cab0274c76f532622779e0605d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T15:26:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_ibcaguiar.pdf: 9957920 bytes, checksum: e2b53cab0274c76f532622779e0605d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T15:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_ibcaguiar.pdf: 9957920 bytes, checksum: e2b53cab0274c76f532622779e0605d2 (MD5) Previous issue date: 2010-08-17 / "Filtration Combustion" is a technology that has been used in the development of heaters and boilers with high efficiency and low pollutant emissions. However, the ignition process of combustion in such equipments, constituted of volumetric porous burners, have been an issue still unresolved. Conventional systems developed for these burners present some operational drawback that affects the combustion efficiency. So, this work aims mainly to present a robust and economical design of flame-thrower ignition system aimed at volumetric porous burners, in which Filtration Combustion is being applied as a basis technology for the developing a new model of water heater. A prototype of the heater equipped with the ignition system has been developed in laboratory scale, carrying out experimental and theoretical studies on the burning natural gas and biogas. The theoretical analysis involves the characterization of gas flow along the body of the ignition system through simulation with the software "ANSYS-CFX," as well as of the phenomena related to the combustion wave propagating itself through the heater’s burner, for which a numerical simulation in FORTRAN has been used. In this context, a software “PREMIX” was used in the chemical equilibrium calculation, applicable to premixed combustion in a porous medium, taking as reference the two main parameters of operation: the equivalence ratio and flow velocity of the air-fuel mixture. As a result, the ignition system proposed has been adequate to the porous burner, providing stability and ease of operation, and significantly reducing the time required for preheating the porous medium. The modeling of flow and combustion has served as a support for proper interpretation of the phenomena present in the processes. Filtration Combustion has allowed stable operation of the heater in a wide range of equivalence ratio (from 0.30 to 1). / A “Combustão de Filtração” é uma tecnologia que tem sido empregada no desenvolvimento de aquecedores e caldeiras de alta eficiência e baixa emissão de poluentes. No entanto, o processo de ignição da combustão nesses equipamentos, constituídos de queimadores porosos volumétricos, tem sido ainda uma questão não resolvida. Os sistemas convencionais desenvolvidos para esses queimadores apresentam algum inconveniente operacional que prejudica a eficiência de combustão. Então, este trabalho tem como objetivo principal apresentar um projeto robusto e econômico de sistema de ignição por lança-chamas destinado a queimadores porosos volumétricos, em que a Combustão de Filtração está sendo aplicada como tecnologia de base para desenvolvimento de um novo modelo de aquecedor de água. Um protótipo do aquecedor equipado com o sistema de ignição foi desenvolvido, em escala de laboratório, realizando-se estudos experimental e teórico quanto à queima com gás natural e com biogás. A análise teórica envolve a caracterização do escoamento dos gases ao longo do corpo do sistema de ignição através da simulação com o software “ANSYS-CFX”, como também, dos fenômenos relacionados à onda de combustão propagando-se no queimador do aquecedor, para o qual foi utilizado um modelo numérico de simulação em FORTRAN. Neste contexto, é utilizado o software PREMIX no cálculo de equilíbrio químico, aplicável à combustão pré-misturada em um meio poroso, tomando como referência os dois parâmetros principais de operação: a razão de equivalência e a velocidade do escoamento da mistura ar-combustível. Como resultado: o sistema de ignição proposto mostrou-se adequado aos queimadores porosos, provendo estabilidade e facilidade de operação, e reduzindo significativamente o tempo necessário ao pré-aquecimento do meio poroso. O modelamento do escoamento e da combustão serviu de suporte para interpretação adequada dos fenômenos presentes nos processos. A Combustão de Filtração possibilitou a operação estável do aquecedor em ampla faixa de razão de equivalência (de 0.30 a 1).

O presente trabalho foi desenvolvido para determinar os parâmetros de operação adequados de um biorreator, reator de aço inox com capacidade para 200 L, para tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU’s) por processo de digestão anaeróbia. Acelerando a degradação da matéria biodegradável presente no RSU, por meio do controle de parâmetros químic os e físicos, forneceu-se ao sistema condições para o desenvolvimento dos microrganismos necessários para a produção de gás (biogás) em um curto período de tempo. Foram realizados vários experimentos para determinação dos parâmetros mais adequados. Foram utilizadas três diferentes quantidades de resíduos de fácil biodegradabilidade (10, 20 e 30 kg) como frutas, verduras, legumes e cascas cortados em pedaços de 5 x 5 cm e acondicionados dentro do biorreator. Lodo anaeróbio granular foi utilizado como inóculo no sistema, e o restante do volume do biorreator foi preenchido com água destilada. O sistema foi tamponado com 3 g L-1 de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e a temperatura do sistema foi mantida constante a 38ºC. O chorume gerado foi coletado no vaso coletor de chorume e recirculado para o topo do biorreator, o reciclo foi realizado diariamente a uma taxa de 2 L min-1. Para controle do sistema foram monitorados o pH , a temperatura, a demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio com incubação de 5 dias (DBO5), ácidos orgânicos voláteis (AOV’s) e oxigênio dissolvido (OD). No experimento realizado com 30 kg de resíduo orgânico, foram obtidos os resultados mais satisfatórios. Na partida do sistema o pH apresentou valor inicial de 6,99, aumentando para 7,37 no 2º dia de operação, mantendo o valor médio de 7,46 durante os 20 dias de operação. A DQO diminuiu de 5533 mg L-1 para 633 mg L-1 ao final da operação, resultando em uma demanda química de oxigênio removida (DQOR) igual a 4900 mg L-1. Os AOV’s apresentaram um aumento inicial de 86 mg L-1 para 129 mg L-1, e posterior diminuição até atingir a concentração final de 9 mg L-1. A diminuição ocorrida na DQO e nos AOV’s revelou o consumo da matéria orgânica presente no biorreator que resultou na produção total de 1352 L de gás.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-02-01Bitstream added on 2014-06-13T19:31:40Z : No. of bitstreams: 1 queiroz_sc_me_botfca.pdf: 219590 bytes, checksum: 11caae545555dffe208b4feb070748f0 (MD5) / O presente trabalho tem por objetivo a modelagem estatística da produção de biogás, utilizando-se de modelos de regressão não-linear, a partir do estudo da biodigestão anaeróbia de três tipos de camas de frangos de corte (napier, mistura de napier+maravalha e maravalha), obtidos após um ciclo de criação e após reutilização em um segundo ciclo. Para cada ciclo, foram obtidos dados relativos às produções médias de biogás, apresentados sob forma de totais semanais, em m3 e em valores acumulados para cada substrato. Foi feita a modelagem estatística, a partir dos tratamento definidos, utilizando-se do modelo Gompertz de regressão não-linear, segundo duas linhas metodológicas distintas. Inicialmente, foram considerados modelos de regressão não-linear somente com um componente determinístico e, posteriormente, com dois componentes (mistura). Foram estudadas as propriedades amostrais dos estimadores através de simulações sob a ótica distribucional. A aproximação de uma Gompertz do modelo estatístico proposto para o volume de biogás para os três tipos de camas de frangos mostrou-se adequada em todas situações experimentais, permitindo estimar os parâmetros envolvidos no modelo, utilizando-se técnicas não-paramétricas. O modelo com mistura de duas Gompertz proporcionou bom ajuste aos dados, mas com dificuldades de convergência no processo de estimação dos parâmetros, no qual ocorreu a heterocedasticidade dos erros, isto é, a parte aleatória do modelo não teve variância constante. / In this work, the Gompertz model was used to fit the biogas production in batch biodigestor obtained from the anaerobic digestion of three poultry litter kinds (elephant grass, elephant grass + wood shavings and wood shavings). Two strategies of modeling was proposed, i.e., using one and two (mixture) deterministic components in the statistical models. Results showed that Gompertz model with just a deterministic component fits very well, and allowed to compare the estimated parameters among the poultry litter kinds by nonparametric techniques . Although the models with the mixture fits better than the other one, there are some problems with the convergence processes and the parameter estimation.