Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-10-19T17:48:31Z No. of bitstreams: 1 PDF - Emanuelle Maria Cabral Avelino Silva.pdf: 12223209 bytes, checksum: ce03de8660f23396fc28bf2698fe381b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-19T17:48:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Emanuelle Maria Cabral Avelino Silva.pdf: 12223209 bytes, checksum: ce03de8660f23396fc28bf2698fe381b (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The search for technologies adapted to the reality of the rural man located in the semi-arid is one of the current trends, since the insertion of new knowledge contributes to the improvement and efficiency of productive activities in rural properties. Among the several existing technologies, biodigestion of agricultural waste has been an application with important advantages for rural properties. In addition to entering an environmental contribution to the treatment of waste, biogas digesters provide, which can be used as a fuel source, and the bio-fertilizer, which is a rich organic fertilizer in replacement of nutrients to the soil. In this context, the present study aims to evaluate the main environmental and socioeconomic contributions of a biogas production system in a rural unit located in the city of Monteiro-PB. The biodigester designed and installed in the property was of the sertanejo type, due to the low cost of construction and maintenance. The same was designed for an energy capacity equivalent to 7 cookware per month, showing to be one of the main socioeconomic contributions. Its structure is composed of a fermenter of 16 m³ and a gasometer of 5 m³. In order to evaluate the available biomass, experiments were carried out in the laboratory, in order to characterize and evaluate the biogas production. The organic matter reduction was verified using the COD (Chemical Oxygen Demand) parameter. Three types of biomass samples were evaluated, such samples being pure swine manure and bovine, and the third with 50% each, or 1: 1. With monitoring of 45 days of digestion, the best biogas production results were of the 1: 1 mixture, with COD reduction of 69%. In turn, the main environmental contribution of the biodigester in the property is the use of a sanitary barrier in the pig farm, where waste is treated, reducing the presence of vectors and disease transmitters. / A busca de tecnologias adaptadas à realidade do homem do campo situado no semiárido é uma das vertentes da atualidade, uma vez que a inserção de novos conhecimentos contribui para melhoria e eficiência das atividades produtivas em propriedades da zona rural. Dentre as várias tecnologias existentes, a biodigestão de resíduos agrícolas vem sendo uma aplicação com vantagens importantes para propriedades rurais. Além de inserir uma contribuição ambiental, com o tratamento de resíduos, os biodigestores fornecem o biogás, que pode ser usado como fonte de combustível, e o biofertilizante, que é um adubo orgânico rico em nutrientes de reposição para o solo. Nesse contexto, o presente estudo tem por finalidade avaliar as principais contribuições ambientais e socioeconômicas de um sistema de produção de biogás em uma unidade rural localizada no município de Monteiro-PB. O biodigestor projetado e instalado na propriedade foi do tipo sertanejo, devido ao baixo custo de construção e manutenção. O mesmo foi projetado para uma capacidade energética equivalente a 7 botijões de gás de cozinha por mês, mostrando ser uma das principais contribuições socioeconômicas. A sua estrutura é constituída por um fermentador de 16 m³ e gasômetro de 5 m³. No intuito de avaliar a biomassa disponível foram realizados experimentos em bancada, buscando caracterizar e avaliar a produção de biogás, sendo verificada a redução da matéria orgânica a partir do parâmetro DQO (demanda química de oxigênio). Três tipos de amostras de biomassa foram avaliados, sendo tais amostras puras de esterco suíno e bovino, e a terceira com mistura de 50% cada, ou 1:1. Com monitoramento de 45 dias de digestão, os melhores resultados de produção de biogás foram da mistura de 1:1, com redução na DQO de 69 %. Por sua vez, a principal contribuição ambiental do biodigestor na propriedade é a utilização de uma barreira sanitária no criadouro de suínos, sendo os resíduos tratados, reduzindo a presença de vetores e transmissores de doenças.

A decomposição de resíduos sólidos urbanos em aterros sanitários é uma fonte importante de metano para a atmosfera. Este gás tem uma contribuição significativamente maior que o dióxido de carbono na retenção do calor na atmosfera e no consequente aquecimento global (efeito estufa). A oxidação biológica do metano nos sistemas de cobertura de aterros é uma alternativa para a diminuição das emissões fugitivas deste gás. Esse processo ocorre pela atividade microbiana em ambientes nos quais estão disponíveis metano, oxigênio e bactérias metanotróficas. O potencial de oxidação de metano nas camadas de cobertura de aterros de resíduos sólidos urbanos (RSU) pode ser favorecido pela criação de condições ambientais propícias. Este trabalho propõe uma metodologia para monitoramento e quantificação da oxidação do metano, a fim de avaliar o desempenho de diferentes materiais para coberturas oxidativas, levando-se em conta os aspectos climáticos. Foram avaliados dois sistemas de coberturas por meio de biofiltros. Estes biofiltros foram instalados no aterro DELTA A da cidade de Campinas, utilizando como fonte de metano um poço de captação de biogás do aterro. Foram utilizados dois tipos de materiais, um com resíduo de construção e demolição (RCD) e outro com areia natural, os dois misturados a composto orgânico maduro. Foram monitorados ao longo de 20 meses os perfis de concentração dos gases (metano, dióxido de carbono e oxigênio) e os fatores meteorológicos (pressão atmosférica, temperatura e precipitação). O estudo demonstrou que as duas misturas utilizadas podem oxidar o metano e que o fluxo de metano é controlado pela permeabilidade ao gás e este fluxo condiciona o percentual de oxidação. O valor máximo de oxidação obtido foi de cerca de 10 kg de CH4/m²dia. O estudo propõe, ainda, uma metodologia para quantificação da oxidação do metano que toma como base as medições de concentração ao longo do perfil da camada e a vazão oxidada. / The decomposition of solid waste in landfills is a major source of methane to the atmosphere. This gas contributes more than carbon dioxide to heat trapping in the atmosphere and to the consequent global warming (greenhouse effect). The biological oxidation of methane in landfill cover systems is an alternative to reduce fugitive gas emissions. This process occurs by microbial activity in environments where methane, oxygen and methanotrophic bacteria are available. The methane oxidation in urban landfill cover systems can be improved by the creation of favorable environment conditions. A methodology for monitoring and quantification of methane oxidation is proposed, to evaluate the performance of different materials for oxidative cover, taking into account the climatic aspects. We evaluated two biofilter cover systems installed at Delta A landfill located in the city of Campinas (SP). The gas collection system well was used as methane source. Two different materials were tested: (1) construction and demolition waste and (2) natural quartz sand, both mixed with organic mature compost. The methane, carbon dioxide and oxygen concentration profiles and meteorological factors (atmospheric pressure, temperature and precipitation) were monitored over 20 months. The two materials were capable of oxidizing methane. Methane oxidation was affected by flow rate through the cover system, and therefore by the material gas permeability. The maximum methane oxidation rate was approximately 10 kg CH4/m².day. A methodology is proposed for quantifying methane oxidation based on measurements of methane concentration and flow rate in the upper part of the biofilter.

O crescimento do potencial energético a partir da biomassa estimula o desenvolvimento e a criação de novas tecnologias neste setor. Neste trabalho realizou-se uma ampla pesquisa da produção, compressão e acondicionamento do biogás. Constatou-se durante essa pesquisa a necessidade da busca por alternativas que possibilitem a utilização eficiente deste biocombustível. Analisou-se a possibilidade da fabricação de um compressor alternativo para biogás que possa ser aplicado em pequenas unidades de produção por meio da modelagem das partes componentes. Primeiro efetuou-se a escolha do material considerando-se as características adequadas para construção do sistema de compressão. Depois disto dimensionou-se a camisa de compressão e a sua modelagem tridimensional com software Inventor 2010 (versão Student), além de válvulas e matrizes para fabricação. Complementarmente foi simulado o funcionamento do compressor (gráfico do deslocamento, velocidade e força com o software FluidSim da Festo Didatic). Por último executou-se o projeto eletropneumático, energização e lista de dispositivos necessários para montagem do compressor. Observou-se que essa tecnologia pode ser aplicada em pequenas plantas de produção de biogás. A comparação com outros sistemas de compressão revelou vantagens como a não haver contaminantes na compressão e acionamento, além da compressão poder se dar em ambiente separado do seu acionamento. / The growth of the energy potential from the biomass stimulates development and creation of new technologies in this sector. In this work is carried out extensive research in production, compression and biogas bottling. The need to search for alternatives has been evidenced during the research to make possible the efficient use of biofuel. After it analyzed the possibility of manufacturing of an alternative compressor for biogas which can be applied in small production units through the modeling of the contracting parties. At first it was effected the material choice considering the characteristics for the construction of the compression system. After this, was dimensioned a compression jacket, valves and matrices with the Student software Inventor 2010. Moreover the functioning of the compressor was simulated (its graphical of the displacement, speed and force with a FluidSim software from Festo Didatic). Finally was made a pneumatic project and was executed a list of necessary devices for the compressor assembly. It was observed to that this technology can be applied in small plants of production of biogas. The comparison with other systems of compression demonstrates that tis compressor haven’t contaminants, beyond the compression to be able to give itself in separate environment of its drive.

A produção de hidrogênio pelo processo fermentativo sofre influência da concentração e das características do substrato orgânico, do valor do pH do efluente e da concentração de lodo no reator. A determinação da atividade hidrogênica específica de substratos orgânicos e de lodos pode auxiliar na análise do volume de hidrogênio produzido durante a fermentação, na produção de ácidos graxos voláteis, no grau de acidificação e avaliar a toxicidade de compostos aos microrganismos produtores de hidrogênio. Para determinação das condições ideais para a medida da atividade hidrogênica específica foram realizados testes em batelada utilizando glicose como fonte de matéria orgânica nas concentrações de 1.000, 2.000, 4.000, 8.000, 12.000, 16.000 e 20.000 mg.DQO.L-1. Foram testados os valores de pH de 5,0; 5,5; 6,0 e 6,5 e as concentrações de lodo de 1.250; 2.500; 5.000 e 7.500mgSVT.L-1. A maior atividade hidrogênica obtida foi de 483 mLH2.gSVT-1.h-1, para o valor de DQO de 12.000mgO2.L-1, no valor de pH igual a 6,0 e concentração de lodo de 2.500mgSVT.L-1. O maior volume de hidrogênio produzido foi de 38mL.gDQO-1 no valor de DQO de 16.000mgO2.L-1, no pH de 5,5 e concentração de lodo de 5.000mgSVT.L-1. A análise dos ácidos graxos voláteis indicou que os maiores percentuais de ácido acético e ácido propiônico foram obtidos quando o valor do pH testado foi de 6,5, na concentração SVT de 7.500mg.L-1. Nas demais condições estudadas, o ácido butírico foi o ácido graxo volátil predominante no efluente. O valor do grau de acidificação foi influenciado provavelmente pela matéria orgânica proveniente do lodo, resultando em valores acima de 1,0. Testes de medida da atividade hidrogênica específica realizados com diferentes substratos orgânicos (ácido propiônico, ácido butírico, efluente protéico, glicerol e efluente do processo de produção de fungicida) permitiram avaliar a aplicabilidade do teste de atividade e o potencial que os substratos orgânicos possuem para gerar hidrogênio. Foram utilizadas as concentrações de matéria orgânica apresentadas acima, valor do pH inicial igual a 6,0 e concentração de lodo de 2.500mgSVT.L-1 . A maior atividade hidrogênica e volume de hidrogênio produzido foram obtidas para o efluente protéico, 6,8mLH2.gSVT-1.h-1 e 1,74mL.gDQO-1, respectivamente. O ácido graxo volátil encontrado em maior porcentagem após a fermentação dos substratos orgânicos foi o ácido acético. Foi observado alto grau de acidificação nos testes com o ácido butírico devido as altas concentrações residuais no efluente. A influência do controle no valor do pH sobre os microrganismos produtores de hidrogênio foi avaliada em testes com e sem controle de pH, utilizando glicose como fonte de matéria orgânica na concentração de 12.000mg.DQOL-1, nos valores de pH de 5,0; 5,5 e 6,0 e na concentração de lodo de 2.500mgSVT.L-1. Os resultados indicaram que as maiores porcentagens de hidrogênio, produção de ácidos graxos voláteis, grau de acidificação e remoção de matéria orgânica ocorreram quando não houve o controle do pH, indicando que há a necessidade de um ajuste inicial no valor do pH, porém o controle pode prejudicar o desempenho do processo. Além disso, foi estudada a otimização do processo de produção de hidrogênio a partir de efluente da suinocultura, utilizando reatores anaeróbios seqüenciais em batelada, um reator acidogênico e outro metanogênico. Foram analisados o controle do tempo de detenção celular e os efeitos do pH e da temperatura da fase acidogênica sobre a produção de hidrogênio. No reator acidogênico foram testados os tempos de detenção celular de 1,4; 1,7 e 2,5 dias, os valores de pH de 5,0 e 6,0 e as temperaturas ambiente (de 15 a 25°C), 35ºC e 55ºC. A maior concentração de hidrogênio obtida no biogás foi de 21,3 %, para o tempo de detenção celular de 1,4 dia, o valor do pH inicial ajustado para 5,0 e na temperatura de 35ºC. Nesta condição foi verificado o aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente do reator acidogênico, indicando a ocorrência da hidrólise das substâncias complexas e conseqüente aumento na concentração de hidrogênio. / Hydrogen production by fermentation process is influenced by the concentration and characteristics of organic substrate, the effluent pH value and biomass concentration. The determination of specific hydrogenic activity of organic substrates and biomass can be a tool to analyze the hydrogen volume produced during the fermentation, the volatile fatty acids production, the degree of acidification and evaluated compounds toxicity to the hydrogen producing microorganisms. To determine the ideal conditions for the measurement of specific hydrogen activity were realized batch tests using glucose as source of organic matter at concentrations of 1,000, 2,000, 4,000, 8,000, 12,000, 16,000 and 20,000mg.COD.L-1. The pH values tested were 5.0, 5.5, 6.0 and 6.5 and the biomass concentration of 1,250, 2,500, 5,000 and 7,500mgTVS.L-1. The higher hydrogen activity was 483mLH2.gTVS-1.h-1 for the organic matter concentration of 12,000mg.L-1, pH value of 6.0 and biomass concentration of 2,500mgTVS.L-1. The higher hydrogen volume produced was 38mL.gCOD-1 in the initial organic matter concentration of 16,000mg.L-1, at pH value 5.5 and sludge concentration of 5,000mgTVS.L-1. Volatile fatty acids analysis indicated that the highest percentage of acetic acid and propionic acid were obtained when the pH tested was 6.5, at biomass concentration of 7,500mgTVS.L-1. In other studied conditions, the butyric acid was the predominant volatile fatty acids in the effluent. The degree of acidification value was probably affected by organic matter from sludge, resulting in values above 1.0. Tests measuring the specific hydrogen activity were performed with different organic substrates (propionic acid, butyric acid, proteic effluent, glycerol and fungicide production effluent) permitted to evaluate the applicability of the activity test and the potential that organic substrates have to produce hydrogen. Using the organic matter concentrations presented above, initial pH value equal to 6.0 and biomass concentration of 2,500mgTVS.L-1. The higher hydrogen activity and hydrogen volume produced were obtained for the proteic effluent, 6.8mLH2.gTVS-1.h-1 and 1,74mL.gCOD-1, respectively. The volatile fatty acid found in highest percentage after fermentation of organic substrates was acetic acid. A high degree of acidification was observed on tests with butyric acid due the high residual concentration in the effluent. The influence of pH control on hydrogen producing microorganisms was evaluated in tests with and without pH control, using glucose as organic matter source at concentration of 12,000mg.COD.L-1, the pH values tested was 5.0, 5.5 and 6.0 and the biomass concentration was 2,500mgTVS.L-1. The results indicated that the higher hydrogen percentages, volatile fatty acid production, degree of acidification and organic matter removal occurred when the pH was not controlled; indicating that an initial adjustment in the pH was needed, but the control may affect the process performance. Additional studies about the optimization of hydrogen production from raw swine waste using two batch anaerobic reactors, one acidogenic reactor and other methanogenic reactor were performed. The influence of sludge age and the pH and temperature effects on acidogenic phase were analyzed. In acidogenic reactor were tested the sludge ages of 1.4, 1.7 and 2.5 days, pH values of 5.0 and 6.0 and temperatures: ambient (15 to 25°C), 35°C and 55°C .The higher hydrogen concentration in the biogas was 21.3% for the sludge age of 1.4 days, initial pH equal to 5.0 and temperature 35 °C. In this condition there was an increase in volatile fatty acids concentration in the acidogenic reactor effluent, indicating the occurrence of complex substances hydrolysis and consequently the increase in hydrogen concentration.

Neste trabalho, foi desenvolvido e colocado em funcionamento, por 295 horas, um protótipo de sistema de geração de energia de baixo custo que utiliza biogás proveniente de um aterro sanitário em Porto Alegre (RS – Brasil). Idealizado para a utilização da energia no manejo de um aterro sanitário durante o tempo de vida útil do mesmo. Também aplicável para processos industriais que gerem resíduos orgânicos e que devem ser tratados biologicamente. Consiste de um motor de combustão interna acoplado a um motor assíncrono capaz de gerar até 5 kW em 220 volts em três fases com 89% das medições dentro do padrão adequado, 9,9% precárias e 1,1% críticas, sendo as últimas preconizadas para 2004 pela agência reguladora em 7% e 1,1%, respectivamente. O biogás necessário para o funcionamento do protótipo é da ordem de 10,5 a 13,8 kg/h, com tratamento mínimo, ascendendo através de limalhas de aço em um recipiente onde também são retidos os condensados. O custo do quilowatt-hora para um sistema semelhante, mas com um poder de geração maior, na faixa de 40kW, foi estimado em torno de US$0,04, valor que incorpora o custeio do equipamento mais o investimento de instalação. Concluiu-se que o sistema é operacional e pode em curto prazo ser utilizado para o manejo sustentável de um aterro sanitário. No aspecto impacto ambiental, a partir de uma análise exergética baseada nos indicadores ambientais: eficiência exergética ambiental (η ex. amb.) e razão de poluição total (R pol), o sistema representa uma alternativa vantajosa à queima simples do biogás, tendo rendimento exergético ambiental (η ex. amb.), da ordem de 8 vezes maior e uma razão de poluição total (R pol), 10 vezes menor. No aspecto econômico compete com vantagem com qualquer outro energético. / This work developed and put in operation, for 295 hours, a prototype of low cost energy generation system that uses biogas originated from a sanitary landfill in Porto Alegre (RSBrazil). It was idealized for the use of the energy in the sanitary landfill handling its useful life time. Also applicable for industrial processes that generate organic residues and that should be treated biologically. It consists of a coupled internal combustion engine in an asynchronous motor capable of generating up to 5 kW in 220 volts in three phases, with 89% of measurements of the appropriate pattern, 9,9 % precarious and 1,1% critical, being the last ones required for 2004 by the regulatory agency in 7% and 1,1%, respectively. The necessary biogas for the prototype operation is ordered than 10,5 to 13,8 kg/h, with minimum treatment, ascending through steel filings in a container where also condensed ones are kept. The cost of kilowatthour for a similar system, but with a larger generation power, in the range of 40kW, it was estimated about US$0,04, value that incorporates the installation investment and costs of operation. It was concluded that the system is operational and it can be used for the maintainable handling of a sanitary landfill in a short period. In the aspect of environmental impact, starting from an analysis exergy based on environmental indexes: environmental exergy efficiency (η ex. amb.) and total pollution rate (R pol), the system is an advantageous alternative to a simple burning of biogas, having an environmental income of exergy efficiency (η ex. amb.), 8 times bigger and a total pollution rate (R pol), 10 times smaller. In the economical aspect it competes advantageously with any other energy.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-22T18:08:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO V. DEFINITIVA_ DEPOSITO.pdf: 2292312 bytes, checksum: 7ef8fd219a821e61d3920089ef075fe5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-22T18:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO V. DEFINITIVA_ DEPOSITO.pdf: 2292312 bytes, checksum: 7ef8fd219a821e61d3920089ef075fe5 (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 / Diante da atual necessidade de fontes alternativas de energia associadas à prática de ações de melhoria ambiental, a biomassa residual ganhou espaço e importância no setor energético, em razão da sua grande disponibilidade e o melhor custo-benefício para as reais condições nacionais. Nessa perspectiva, no presente trabalho objetivou-se avaliar o processo de digestão anaeróbia a partir da manipueira (resíduo tóxico e altamente poluente obtido a partir do processamento da mandioca) e do lodo oriundo de Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), visando obter as melhores condições de produção de biogás, bem como definir, qualitativa e quantitativamente, a composição química do biogás produzido, especialmente quanto aos teores de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Microbiologia Industrial da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e no Laboratório de Combustíveis e Energia da Universidade de Pernambuco (POLICOM/ UPE), e foram divididos em cinco etapas: obtenção do substrato e do inóculo utilizados nesse trabalho; caracterização do substrato e do inóculo obtidos; estruturação e implantação de 64 sistemas de digestão anaeróbia em batelada, produzidos em frascos de penicilina de 100 mL, variando quanto ao uso da manipueira (in natura ou com enzima), quanto à concentração substrato/inóculo (% m/m) e quanto ao tipo de inóculo utilizado (lodo primário ou secundário); análise do biogás produzido no processo quanto à sua composição química; e por fim, quantificação estimada do volume do biogás gerado. Dentre os sistemas estudados, verificou-se que, de forma geral, aqueles produzidos com manipueira in natura apresentaram maior rendimento quanto à produção de metano, com o sistema composto por 80% de manipueira in natura e 20% de lodo primário, obtendo a maior produção na geração de biogás rico em CH4 num menor período de tempo, com resultados de produção que chegaram a 81,41% (mol/mol) aos 48 dias, seguido do sistema composto por 70% de manipueira in natura e 30% de lodo primário (% m/m) que apresentou rendimento de 70,50% aos 66 dias e posteriormente de 86,80% aos 129 dias. / Given the current need for alternative energy sources associated with the practice of environmental improvement actions, the residual biomass gained great importance in the energy sector, because of its wide availability and the best value for money on the actual national conditions. In this perspective, this study aimed to evaluate in the anaerobic digestion process from cassava (toxic and highly polluting waste obtained from cassava processing) and Sewage Treatment Plant (STP) sludge in order to optimize the biogas production conditions and to define the chemical composition of biogas, qualitatively and quantitatively, especially for the levels of CH4 and CO2. The experiments were carried out at in the Industrial Microbiology Laboratory of the Federal University of Pernambuco (UFPE) and the at Fuel and Energy Laboratory, University of Pernambuco (POLICOM / UPE), and were divided into five steps: - the obtaining the substrate and the inoculum used in this study ; - the characterization of substrate and inoculum obtained; - the structuring and implementation of 64 anaerobic digestion system batch, consisting a 100 mL penicillin bottles, varying on the use of cassava (fresh or with enzyme), the concentration of substrate / inoculum (% m/m) and on the type a inoculum (primary or secondary sludge); -biogas produced in the analysis process for their chemical composition; and finally quantifying the estimated volume of biogas generated. Among the systems studied it was found that, in general, those produced with fresh cassava showed higher efficiency in methane concentration, comprising 80% of fresh cassava and 20% primary sludge, obtaining the best result generating concerning the CH4 biogas in a shorter period of time, producing results that reached 81.41% (mol/mol) 48 days. The second best was, composed of 70% of cassava fresh and 30% of primary sludge (% m/m) which showed yield of 70.50% CH4 at 66 days and after of 86.80% at 129 days.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2189_1.pdf: 5687930 bytes, checksum: 65754882e2db14c430f4f0fd45158983 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O avanço no entendimento dos processos de biodegradação em resíduos sólidos, impulsionado pelo desenvolvimento de técnicas experimentais de laboratório e campo específicas, tem permitido o desenvolvimento de ferramentas numéricas refinadas que vem sendo cada vez mais difundidas no meio técnico e descrevem de forma mais detalhada o processo de geração de biogás (considerando a heterogeneidade do material e o processo de degradação microbiológico). Para a solução de um modelo matemático desta natureza, são utilizados programas computacionais baseados em técnicas numéricas como o método das diferenças finitas e o método dos elementos finitos. No presente estudo, adotou-se o Moduelo 3, que foi desenvolvido pela Universidad de Cantabria/ España. Trata-se de um programa de diferenças finitas que resolve simultaneamente os problemas de geração de gás, lixiviado e a estimativa do recalque, podendo ser aplicado em casos teóricos, experimentos de laboratório, aterros experimentais e reais. O foco deste estudo consiste na calibração e aplicação do Moduelo 3 em dois lisímetros e um aterro experimental existentes no Aterro da Muribeca/PE. Para os casos estudados, a calibração do módulo hidrológico e de biodegradação foi realizada ajustando os dados simulados aos experimentais de vazão e composição de lixiviado e biogás. A calibração do modelo nos lisímetros foi realizada de forma satisfatória, avaliando-se o comportamento e valores de vazão de lixiviado em função dos principais parâmetros do modelo, tais como a capacidade de campo e permeabilidade dos resíduos. O módulo de biodegradação foi calibrado em função das constantes cinéticas de hidrólise e metanogênese, comparando-se os resultados simulados de DBO e DQO do lixiviado com os valores experimentais. No aterro experimental, foram realizados procedimentos semelhantes aos lisímetros para o ajuste do módulo hidrológico, considerando também outras variáveis como o volume de caminhos preferenciais. Neste experimento, consegui-se um bom ajuste da composição do lixiviado (em termos de DBO e DQO) e da geração de biogás coletado pelo sistema de drenagem

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-30T20:36:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-31T21:47:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T21:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Gisely Alves da Silva.pdf: 3118104 bytes, checksum: b8b09bb1290864270963257aeb021cea (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / O biogás é um biocombustível formado por uma mistura gasosa constituída principalmente por CH₄ e CO₂ produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, resíduo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Para ser usado como combustível precisa ser purificado, não produzir gases tóxicos durante a queima, aproveitar o resíduo orgânico e deixar como efluente um biofertilizante. Os resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em estações de tratamento de esgoto é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento tem como principal resíduo o lodo de esgoto e a destinação deste resíduo é um desafio para os órgãos responsáveis. Os resíduos sólidos são constituídos em cerca de 50% de matéria orgânica e gera um grande problema ambiental. Tendo em vista o aproveitamento energético desses resíduos e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão dos resíduos orgânicos junto ao lodo de esgoto, analisando a composição do biogás produzido no que se refere ao metano (CH₄). Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos. Foi acompanhado a instalação de biodigestores em escala comercial segundo o dimensionamento proposto, avaliado as condições de alimentação e a produção de biogás quanto a sua composição em metano. Inicialmente foi realizado um teste preliminar variando o percentual de substrato, em três temperaturas: ambiente 30°C, 35°C e 40ºC, afim de verificar a melhor condição. A parti dos resultados dos testes preliminares as demais inoculações foram realizadas a temperatura de 30ºC, mantendo-se a variação de proporções dos substratos e em volumes maiores. Como resultado para os testes preliminares foi observado que a temperatura de 35ºC mostrou-se mais eficiente para a biodigestão frente a temperaturas de 30ºC e a 40ºC. À 35ºC obteve-se um percentual máximo de 66,28% de CH₄ a partir do sétimo dia de fermentação e a 30 ºC obteve-se um percentual 64,25% de CH₄ a partir do décimo primeiro dia de digestão, a diferença entre os resultados obtidos não é significativa e a depender do projeto não se justifica o consumo de energia para aquecer o sistema uma vez que a temperatura ambiente obtém resultados semelhantes. Apesar de uma sequência de problemas estruturais os biodigestores instalados na Reserva Camará, produzem hoje biogás com percentuais de metano acima de 60%, proporcionando a geração de energia elétrica em torno de 15kWh. / Biogas is a biofuel consisting of a gaseous mixture consisting mainy of methane and carbon dioxide produced by anaerobic digestion of organic, waste such as: a sewage, a domestic organic waste, agricultural, industrial effluents and aquatic plants. To be used as fuel, biogas need to be purified, do not produce toxic gases during a combustion, leave as a effluent a biofertilizer. Liquid and solid wastes produced by population are considered to be a serious. The treatment of effluents in sewage treatment stations is fundamental for the removal of contaminants, for this reason the residues cannot be disposed in the environment. This process of treatment has as main waste sewage sludge and a destination of this waste is a challenge for the responsible organisms. Solid waste consists of about 50% of the organic matter and generates a major environmental problem. The objective of this work is to evaluate the biodigestion process of organic waste together with sewage sludge, analyzing the composition of the biogas produced with respect to methane (CH₄). For a characterization of the substrate, some analisys were performed: pH, COD, BOD, total solids, volatile and fixed solids. biodigesters were installed in commercial scale according to proposed design, and theys feeding conditions and biogas production as to their composition in methane were evolucion. Initially, a preliminary test was performed, varying the percentage of substrate at three temperatures: ambient 30°C, 35°C and 40°C in order to verify the best condition for the production of biogas. As part of the results of the preliminary tests, inoculations were carried out at a temperature of 30ºC, maintaining a the same of proportions of the substrates and in larger volumes. As a result for the preliminary tests which were observed at a temperature of 35 °C, the temperature of 35°C should be raised to temperatures of 30°C to 40°C, at 35°C the methane maximum percentage of 66.28% was obtained in the seventh day of fermentation; at 30°C A 64.25% of methane percentage was obtained from the eleventh day of digestion, a difference between the results obtained was not significant, and depending on the design the energy consumption to heat the system is not justified since the ambient temperature obtains results Similar. After a sequence of problems with the biodigestors installed in the Reserve Camará, the production of biogas with methane percentages above 60%, providing a generation of electric power.

PETROBRAS, BIOGÁS, Brasil

Submitted by Cibele Nogueira (cibelenogueira@ufgd.edu.br) on 2016-04-27T18:57:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) SILVANASIMM.pdf: 674400 bytes, checksum: a91d9c0adf7514c406136cc779c08a03 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T18:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) SILVANASIMM.pdf: 674400 bytes, checksum: a91d9c0adf7514c406136cc779c08a03 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study was conducted to evaluate the effect of crude glycerin in co-digestion with dairy cows manure, on biogas production, methane and reduction of solid constituents. In the first experiment were used semi-continuous digesters and the second experiment batch digesters type. The experimental design used in the first experiment was a completely randomized factorial 3x3, three hydraulic retention times (HRT- 10, 17 and 24 days) and three crude glycerin rates (0, 5 and 10% of the total solids - TS), adopting the follow-up period of biodigesters as subparcels (five weeks). The experimental design used in the second experiment was randomized using crude glycerin five doses (0, 5, 10, 15 and 20% of TS) and five repetitions. In semi-continuous digesters, the largest reductions of TS and volatile solids (VS) were 38.4 and 40.2% at doses of 3.6 and 2.7% of crude glycerin TS, respectively. Moreover, in the batch digesters reductions of TS and VS were 36.7 and 50.7% in doses of glycerine 4.7 and 3.4% of TS, respectively. The maximum potential methane production by TS and VS added, found in a semi-continuous system, were 1.4 and 1.8 l/g, in crude glycerin doses of 3.0 and 3.3%, respectively. It corresponds an increase of approximately 190 and 160% compared to control. In the batch system for the same parameters, the maximum values were of 0.19 and 0.26 l/g, at doses of 7.8 and 5.8% TS, respectively, which corresponds into increased 11 and 8% compared to the treatment without addition of crude glycerin. That inclusion of crude glycerin in doses between 2 and 4% TS were better for all parameters assessed in semi-continuous system. And crude glycerin doses between 5 and 8% of the TS, were better to enhance the production of biogas and methane in the batch system. / Este estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito da glicerina bruta em co-digestão com dejetos de vacas leiteiras, sobre as produções de biogás, metano e redução de constituintes sólidos. No primeiro ensaio foram utilizados biodigestores do tipo semi-contínuos e no segundo ensaio biodigestores tipo batelada. O delineamento experimental utilizado no primeiro ensaio foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3x3, sendo três tempos de retenção hidráulica (TRH - 10, 17 e 24 dias) e três doses de glicerina bruta (0, 5 e 10 % dos sólidos totais - ST), adotando-se o período de acompanhamento dos biodigestores como subparcelas (cinco semanas). O delineamento experimental utilizado no segundo ensaio foi o inteiramente casualizado, utilizando-se cinco doses de glicerina bruta (0, 5, 10, 15 e 20 % dos ST) e cinco repetições. Em biodigestores semi-contínuos, as maiores reduções de ST e sólidos voláteis (SV) foram de 38,4 e 40,2%, nas doses de 3,6 e 2,7 % dos ST de glicerina bruta, respectivamente. E nos biodigestores tipo batelada, as máximas reduções de ST e SV foram de 36,7 e 50,7 % nas doses de glicerina de 4,7 e 3,4 % dos ST, respectivamente. Os potenciais máximos de produção de metano por ST e SV adicionados encontrados no sistema semi-contínuos foram de 1,4 e 1,8 l/g, nas doses de glicerina bruta de 3,0 e 3,3 %, respectivamente, o que corresponde a um incremento de, aproximadamente, 190 e 160% em relação ao controle. No sistema batelada, para os mesmo parâmetros, os valores máximos foram de 0,19 e 0,26 l/g, nas doses de 7,8 e 5,8 % dos ST, respectivamente, o que corresponde em aumento de 11 e 8% em relação ao tratamento sem adição de glicerina bruta. Conclui-se que a inclusão de glicerina bruta nas doses entre 2 e 4 % dos ST, foi melhor para todos os parâmetros avaliados no sistema semi-contínuos. E doses de glicerina bruta entre 5 e 8 % dos ST, foram melhores para potencializar a produção de biogás e metano no sistema batelada.