Submitted by LEANDRO WILLIAN MARCUCCI null (leandro_marcucci@yahoo.com.br) on 2018-03-21T17:58:05Z No. of bitstreams: 1 dissertaçãoLeandro_biometria.pdf: 1333310 bytes, checksum: a7cd6ddde7f9931f4473a777868d85fe (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Pizzani null (luciana@btu.unesp.br) on 2018-03-22T14:54:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcucci_lw_me_bot.pdf: 1333310 bytes, checksum: a7cd6ddde7f9931f4473a777868d85fe (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T14:54:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcucci_lw_me_bot.pdf: 1333310 bytes, checksum: a7cd6ddde7f9931f4473a777868d85fe (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A busca por energia tem sido crescente na atualidade. Por outro lado, o processo de obtenção de energia por diversas fontes nem sempre compensa economicamente e ambientalmente. Assim, as fontes renováveis tem ganhado cada vez mais espaço na matriz energética. Neste contexto, os biodigestores tem assumido um papel importante, por serem uma fonte barata de energia e reduzirem os resíduos e dejetos gerados pelo setor agropecuário. Este trabalho visa propor um modelo de otimização para biodigestores do tipo batelada visando maximizar a produção de biogás e ao mesmo tempo minimizar o tempo de retenção hidráulica, restrito a um sistema dinâmico que descreve o processo de conversão da matéria orgânica em biogás, tendo a temperatura como variável do sistema. Para a resolução do modelo de otimização foi proposto o uso das metaheurísticas Algoritmo Genético e Algoritmo Memético, implementado o Método de Runge-Kutta de quarta ordem para resolução do sistema de equações diferenciais de primeira ordem e um ajuste de curva aos dados coletados que descrevem o crescimento bacteriano em função da temperatura. Foram investigadas algumas curvas que descrevem o crescimento microbiano a partir do ajuste das curvas Gaussiana, Fourier e Soma de Senos. Os resultados alcançados indicam que o ajuste de curve feito pela curva Gaussiana se mostrou mais eficaz e que ambos Algoritmos, Memético e Genético, produzem soluções satisfatórias e realísticas. Os experimentos computacionais realizados mostram que a metodologia proposta tem grande potencial como ferramenta de auxílio ao planejamento e operação dos biodigestores em batelada / The search for energy has been growing nowadays. On the other hand, the process of obtaining energy from various sources does not always economically and environmentally compensate. Thus, renountable sources have gained more and more space in the energy matrix. In this context, biodigestors have assumed an important role, as they are an inexpensive source of energy and reduce the waste and waste generated by the agricultural sector. This work aims to propose an optimization model for batch type biodigesters in order to maximize the production of biogas and at the same time minimize the hydrological retention time , restricted to a dynamical system that describes the process of conversion of organic matter into biogas, with temperature varying from the system. In order to solve the optimization model it was proposed the use of the metaheuristic Genetic Algorithm and Memory Algorithm, implemented the fourth Runge-Kutta Method order to solve the system of rst order di erential equations and a curve t to the collected data that describe bacterial growth as a function of temperature. Some curves describing the microbial growth were investigated by adjusting the Gaussian, Fourier and Sum of Sine curves. The achieved results indicate that the curve tting done by the Gaussian curve has proved to be more e cient and that both Algorithms, Memetic and Genetic, produce satisfactory and real solutions. isticas. The computational experiments carried out show that the proposed methodology has great potential as an aid tool for the planning and operation of batch biodigesters.

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.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T15:00:41Z No. of bitstreams: 2 Comissionamento e Produ+º+úo de Biog+ís a partir de v+írios Res+¡duos.pdf: 3080059 bytes, checksum: e78f28e94a078bd5f41cde199f70da34 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T15:00:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Comissionamento e Produ+º+úo de Biog+ís a partir de v+írios Res+¡duos.pdf: 3080059 bytes, checksum: e78f28e94a078bd5f41cde199f70da34 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / CAPES / A preocupação ambiental é tema recorrente nas últimas décadas não só por ambientalistas, como também pelos setores industriais e empresariais. Diante dessa preocupação são tomadas medidas de preservação do meio ambiente. As fontes de energias renováveis têm sido o alvo de pesquisa por vários estudiosos, bem como de diversas indústrias pela necessidade da preservação do meio ambiente como também para manter o conforto conquistado pelo desenvolvimento tecnológico. Dessas destaca-se a produção de biodiesel, o qual no Brasil desde 2010 é obrigatório à adição de 5% de biodiesel no óleo diesel convencional consumido no país (Resolução n° 06/2009, da ANP), com produção de 2,4 bilhões de litros em 2011. A produção do biodiesel gera como resíduo a glicerina denominada bruta ou residual que não está apropriado para sua utilização em setores industriais convencionais. Para cada 1 L de biodiesel produzido são gerados 100 mL dessa glicerina, que constitui um produto de tratamento oneroso e que se encontra em excesso nas usinas de biodiesel, constituindo um considerável passivo ambiental. Por outro lado, os abatedouros de bovinos, por exemplo, geram uma carga orgânica elevada uma vez que a relação de dejetos/animal abatido é em média 15 kg, o que causa alto impacto ambiental, notadamente aos recursos hídricos, sendo fundamental o aproveitamento desse material para a geração de biogás. Somado a esse tipo de indústria, nas atividades industriais, agroindustriais, pecuárias, rede hoteleira, restaurantes industriais, pousadas, residências, a geração de resíduos mostra-se bastante expressiva, podendo ser tão impactantes quanto aqueles de matadouros ou glicerina residual se mal administrados. Uma das alternativas para utilização consciente desses resíduos é a obtenção de energia limpa e renovável como a produção de biogás, gás combustível oriundo da digestão microbiana anaeróbia de resíduos orgânicos. Contudo, a depender da matéria orgânica, o biogás pode apresentar um poder calorífico variável devido à concentração de metano. A composição média do biogás apresenta 44-65% de metano, 44-55% de dióxido de carbono e 1% de mistura de outros gases. Por isso, o objetivo deste trabalho foi de estudar a produção biogás em seus diversos parâmetros: composições variáveis de resíduos orgânicos, como a glicerina bruta oriunda do biodiesel, resíduos de matadouros; sais nutrientes, temperatura, comissionamento de biodigestores e purificação do biogás. Como resultado, projetou-se um biodigestor com capacidade para 6.000 L de resíduo acoplado a um gasômetro móvel que está sendo testado em uma pousada praieira. Além disso, foram feitos testes de purificação química do biogás, obtendo-se 97% de metano, ou seja, o biometano.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:59:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11198_Dissertação final Juçara de Jesus Monteiro de Galiza- PPGDS-07.pdf: 5759242 bytes, checksum: 5d7c3fd96631d09eaa4603dbd35c3a91 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / A utilização de biogás proveniente de digestão anaeróbia de resíduos sólidos urbanos apresenta-se como uma importante opção para diversificar a matriz energética brasileira, além de contribuir para reduzir o impacto dos resíduos sólidos no meio ambiente. Assim, este estudo objetiva estimar a capacidade de oferta de biogás proveniente dos aterros sanitários do estado do Espírito Santo a fim de avaliar seu potencial energético para geração de energia elétrica. Analisa, também, as possibilidades regulatórias de comercialização e uso desse recurso no Brasil, especialmente no Espírito Santo e em suas macrorregiões. No que diz respeito à metodologia, emprega, em sua fase quantitativa, a coleta de informações em aterros sanitários em operação e a projeção de geração de resíduos para o Espírito Santo para inserção em modelo matemático denominado LandGEM, recomendado pela United States Environmental Protection Agency para previsão do potencial de geração de biogás. Em sua fase qualitativa de análises regulatórias de comercialização de energia a partir do biogás, utiliza pesquisa documental e bibliográfica. Realiza também entrevistas com representantes do setor energético e de usinas termoelétricas que operam com o biogás de resíduos sólidos urbanos no Brasil. Os resultados indicam que a energia disponível para abastecimento no período de 2016 a 2035 é de aproximadamente 3,17 x 109 kWh (média anual de 158.687MWh/ano capaz de atender até 88.160 residências). A análise regulatória constata que esse potencial também encontra viabilidade para aplicação em caráter experimental e industrial, assim como para uso dedicado e para combustível veicular em frotas cativas. Constata também que, atualmente, o marco regulatório nacional inviabiliza a utilização desse recurso para injeção na rede de gás natural.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6051_.pdf: 3289506 bytes, checksum: 8212fd5a40ef15886e95dfee18286491 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Este trabalho traz uma simulação de um sistema híbrido de tratamento de esgoto sanitário, com o objetivo de elucidar a possibilidade do suprimento carbonáceo da desnitrificação a partir do metano produzido em um reator anaeróbio e, efetivamente, transferido para a massa líquida de um reator que, por conjectura, estaria atuando na remoção de nitrogênio na forma de N-NO3. Para tanto, utilizou-se o biogás produzido em um reator UASB, o qual era submetido a um processo de armazenamento e depuração com vistas a tornar sua qualidade apta aos ensaios que sucederam. Tendo sido alcançada uma qualidade satisfatória (redução de 88% de CO2 e eliminação total do H2S), partiu-se para os ensaios de transferência de massa no sentido gás-líquido, os quais tiveram por objetivo primordial avaliar o aporte de metano para a fase líquida do reator desnitrificante. Constatou-se que o aumento da taxa de aplicação de biogás acarretou no aumento dos valores do coeficiente volumétrico de transferência - KLa (12,63h-1, 18,16h-1 e 22,9h-1 para taxas de aplicação de 10,7, 15,3 e 22,4 m3/m2.h respectivamente) e da capacidade global de transferência STR (1,33g/h, 1,87g/h e 2,56g/h para taxas de aplicação de 10,7, 15,3 e 22,4 m3/m2.h respectivamente), reduzindo, no entanto, a eficiência de transferência de massa - STE (13,83%, 13,63% e 11,63% para taxas de aplicação de 10,7, 15,3 e 22,4 m3/m2.h respectivamente). Verificou-se, também, que a altura de coluna dágua (mais especificamente, a posição do ponto de amostragem na coluna do reator) tem influência na resposta dos parâmetros cinéticos de transferência. Essa influência foi relacionada à dinâmica das bolhas em ascensão, em especial à coalescência das mesmas. De posse dos dados acerca da cinética de transferência de metano, partiu-se para a etapa de inquirição do suprimento carbonáceo da desnitrificação acoplada ao uso de metano (processos ME-Ds), a qual se delineou em torno de duas questões centrais: 1) o sistema permite a captura de carbono na forma de CH4 em quantidade suficiente para o atendimento da demanda carbonácea requerida nos processos ME-Ds? 2) a taxa com que esse carbono é transferido para a fase líquida do reator é capaz de sustentar as taxas de desnitrificação almejadas?. Constatou-se que, mesmo nos casos em que se captura carbono em quantidade suficiente, as limitações relativas à cinética de transferência de massa impossibilitam a manutenção de taxas de desnitrificação em níveis tidos como satisfatórios. Sendo assim, mesmo que a desnitrificação metano dependente seja viável de ocorrer a nível de bancada, esta pesquisa permitiu concluir preliminarmente que sistemas de tratamento de esgoto sanitário baseados na tecnologia ME-D, na prática, dificilmente são capazes de se auto sustentar.

A grande quantidade, alta carga orgânica e toxicidade dos resíduos do processo de curtimento, junto com a crescente importância da geração de energia a partir de fontes renováveis, fazem com que seja necessário estudar formas de biodegradação dos resíduos sólidos produzidos pela indústria coureira e gerar energia a partir desse processo. Os principais resíduos sólidos produzidos pelos curtumes são farelo de couro da etapa de rebaixamento e lodos provenientes das estações de tratamento de efluentes. Esses resíduos, quando contêm o agente curtente, frequentemente sal de cromo, costumam ser dispostos em aterros de resíduos industriais perigosos. O biogás com alto teor de metano é o produto da decomposição, através de digestão anaeróbia, de matéria orgânica e inorgânica. O estudo propõe avaliar a produção de biogás e de metano e a variação de matéria orgânica e inorgânica em ensaios controlados de co-digestão anaeróbia dos dois principais resíduos sólidos da indústria coureira, farelo de couro do rebaixamento da espessura do couro e lodo de estações de tratamento de efluentes. / The large amount, high organic load and toxicity of the tanning waste, besides the growing importance of the generation of energy from renewable sources, make the study of ways of biodegradation of solid waste produced by the tannery industry and generation of energy from this process necessary. The main solid waste produced by tanneries is leather shavings from thickness adjustment step and sludge from wastewater treatment plants. Such residues, when containing the tanning agent, often chromium salt, are often disposed of in hazardous industrial waste landfills. Biogas with high methane content is the product of decomposition, through anaerobic digestion, of organic and inorganic matter. The study proposes to evaluate the production of biogas and methane and the variation of organic and inorganic matter in controlled anaerobic co-digestion tests of the two main solid wastes of the tannery industry, leather shavings from thickness adjustment step and sludge from wastewater treatment plants. This study was realized by monitoring the process, comparing and analyzing the interaction between residues without tanning agent and with the two main tanning agents, chromium salt and vegetable tannins, the analysis of the influence of the heating pre-treatment of the shavings, cost analysis, addition of raw tannery effluent as nutrient supply, analysis of microbial population and addition of different co-substrates. The results showed that the amount of chromium present in the wastes is not inhibitory for the microorganisms and that the high affinity of the chromium in the residues does not allow the chromium to be metabolized by the microorganisms, different from the residues with vegetal tannins and from the stages previous to the tanning, that did not show favorable to the biodegradation process. The process scale-up showed that in larger scales the process occurs more quickly. The addition of microalgae biomass has tripled biogas production, while the addition of tanning effluent has drastically reduced production, however, it is economically feasible as it saves on the treatment and disposal of wastewaters. The characterization of the microbial population showed that the Methanosaetaceae family is the main one responsible for the production of methane.

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

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

La construcción de biodigestores para tratar residuos orgánicos provenientes de la producción agropecuaria (estiércoles de animales) a fin de obtener biogás, es una práctica habitual en poblaciones agropecuarias ubicadas en zonas tropicales y son menos construidas en zonas frías dado que no resultan producir la misma cantidad de biogás que los construidos en las zonas cálidas. Esto se debe a que las bajas temperaturas o fluctuaciones de temperaturas día/noche que ocurren en estas zonas, disminuyen la temperatura dentro del biodigestor provocando una inhibición en la producción de biogás que se obtiene de la fermentación de estos residuos a temperatura constante. Es necesario entonces investigación acerca de nuevos diseños de biodigestores para adaptarlos satisfactoriamente a zonas frías. El trabajo de tesis plantea un procedimiento para el dimensionamiento y análisis térmico de biodigestores de pequeña escala que permitirá encontrar un mejor diseño adaptado a climas fríos en el Perú. La instalación de biodigestores permitirá que familias productoras agropecuarias ubicadas en zonas rurales del Perú, tengan un adecuado tratamiento de sus residuos orgánicos y además se beneficien con un combustible renovable que puede ser usado para calefacción de una vivienda o para uso doméstico. Para conseguir este objetivo se propone un procedimiento de cálculo estandarizado que puede ayudarse del uso de un software de elaboración propia, que dimensiona los biodigestores y calcula las pérdidas de calor. En primera instancia se hace un análisis de la demanda energética en la vivienda, para luego relacionar esta demanda de energía con una cantidad equivalente en metros cúbicos de biogás, que a su vez, se relacionan directamente con una cantidad de animales que el usuario debe tener. Finalmente se analizan alternativas para remediar las variaciones de temperaturas dentro del biodigestor con calentadores activos o pasivos, y se determinan conclusiones y recomendaciones para mitigar las pérdidas de calor dentro del biodigestor. / Tesis

Submitted by STELA BASSO MONTORO null (stela_montoro@hotmail.com) on 2017-03-07T00:57:33Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO STELA BASSO MONTORO.docx.pdf: 1085833 bytes, checksum: b836af53ddbb252b90b648e9448ac2cb (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-10T16:34:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 montoro_sb_me_bot.pdf: 1085833 bytes, checksum: b836af53ddbb252b90b648e9448ac2cb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T16:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 montoro_sb_me_bot.pdf: 1085833 bytes, checksum: b836af53ddbb252b90b648e9448ac2cb (MD5) Previous issue date: 2017-01-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A tecnologia de biodigestão anaeróbia desperta interesse, por apresentar vantagens como a geração de energia elétrica, a redução da poluição dos recursos hídricos, do solo e do ar, com a produção de biogás e biofertilizante; produtos de elevado valor agregado à atividade agropecuária. Objetivou-se avaliar, tecnicamente e economicamente, o efeito da co-digestão de tubérculos de batata doce, com dejetos de bovinos leiteiros confinados, em relação aos potenciais de produção e qualidade do biogás e do biofertilizante, utilizando-se biodigestores de regime semicontínuo. O experimento foi dividido em duas etapas, ensaio de biodigestão anaeróbia e análise de viabilidade econômica. A primeira etapa teve duração de seis meses avaliando-se a inclusão de diferentes quantidades de batata doce (0%, 20%, 30%, 40%, 50%) em relação ao dejeto. Foram abastecidos 20 biodigestores sendo cinco tratamentos com quatro repetições. Para análise dos dados considerou-se um delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se o programa Sigmaplot 12.0 com nível de significância de 5%. Na segunda etapa foram definidos os gastos e as receitas geradas com a implantação de biodigestores para cinco cenários estimados, cada qual, com 200 bovinos leiteiros, sendo os dejetos gerados por esses, co-digeridos com diferentes porcentagens de batata doce (0%, 20%, 30%, 40% e 50%). Por meio das técnicas do fluxo de caixa descontado, Valor Presente Líquido, Taxa Interna de Retorno, Payback descontado e Índice de lucratividade analisaram-se os dados econômicos. A adição da batata doce em biodigestores com dejetos de bovinos leiteiros aumentou linearmente a produção de biogás e metano na medida que se aumentaram as proporções de batata doce. As concentrações de metano ficaram entre 63% e 65,5% caracterizando o biogás obtido como de boa qualidade. As concentrações de nitrogênio encontradas no biofertilizante aumentaram em proporção ao aumento de batata doce adicionada, já as concentrações de P e K não variaram significativamente. Os estudos econômicos demonstraram ser viáveis para os cinco cenários analisados, os quais apresentaram VPLs de R$897.017,77; R$1.083.956,73; R$1.254.701,19; R$1.629.734,10 e R$1.949.051,26, respectivamente para cada cenário e períodos de retorno do capital de dois a três anos.