SOUZA FILHO, J. D. V. Utilização de peneira molecular para purificação do gás de aterros sanitários. 2016. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-06-21T13:46:55Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_jdvsouzafilho.pdf: 2485430 bytes, checksum: cf0fd60abdccf3d3d9863238cadb0e1e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-23T13:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_jdvsouzafilho.pdf: 2485430 bytes, checksum: cf0fd60abdccf3d3d9863238cadb0e1e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T13:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_jdvsouzafilho.pdf: 2485430 bytes, checksum: cf0fd60abdccf3d3d9863238cadb0e1e (MD5) Previous issue date: 2016-07-26 / Urban Solid Wastes – USW – generated daily by the operating dynamics of society, represent a serious environmental problem, bringing consequences. The organic matter present in the MSW undergoes anaerobic decomposition in landfills, producing a gas mixture: landfill biogas. About 45% to 55% of landfill biogas consists of methane (CH4), constituting as an excellent energy front matrix other in force and renewable. However, CO2 as a product of anaerobic digestion, needs to be removed. About 35% of landfill biogas is composed of carbon dioxide, in addition to this that pollute the atmospheric environment, does not release energy in the combustion process. The CO2 removal can be accomplished by adsorption technique. Adsorption is a separation mechanism that involves a fluid phase – the components to be separated and a solid phase – solid adsorbent. To perform the removal of CO2, it was employed as a solid adsorbent, molecular sieve type 4A zeolite. Zeolites have micro cavities called pores where adsorption no occurs. An important property of zeolitas is the surface area as it provides space for the adsorption to potentially take place. The obtained zeolite was characterized by means of techniques such as scanning electron microscopy techniques - SEM - and X-rays diffraction - XRD. It proceeded with mixed adsorption experiments of CO2 / CH4, applying the Langmuir isotherm, which this adapted well to experienced data. The zeolites produced were formed into pellets and thus introduced in quartz cartridges. In Landfill West Metropolitan Caucaia - ASMOC – was chosen three biogas emission drains. The CO2 removal increased with increasing mass of zeolites. There was also there moval of other components present in the biogas. The adsorption capacity per cartridge did not undergo abrupt changes. Zeolites have proven very selective for CO2 front of CH4. Cartridges with smaller masses suffered saturation in less time, justify in the effectiveness of separation. However, being a material considered new in landfill biogas purification, it deserves to be explored scientifically. / Os resíduos sólidos urbanos, RSU, gerados diariamente pela dinâmica de funcionamento da sociedade, representam um sério problema ambiental, trazendo consequências. A matéria orgânica, presente nos RSU, sofre decomposição anaeróbia, nos aterros sanitários, produzindo uma mistura gasosa: o biogás de aterro. Cerca de 45% a 55% do biogás de aterros sanitários é formado por metano (CH4), constituindo-se como uma excelente matriz energética frente às outras em vigor e também, renovável. Todavia, o CO2, como produto da digestão anaeróbia, necessita ser removido. Cerca de 35% do biogás de aterro é formado por dióxido de carbono, este que além de poluir o meio ambiente atmosférico, não libera energia em processo de combustão. A remoção do CO2 pode ser realizada por meio da técnica de adsorção. A adsorção é um mecanismo de separação que envolve uma fase fluida – os componentes a serem separados e uma fase sólida – o sólido adsorvente. Para a realização da remoção do CO2, empregou-se como sólido adsorvente, peneiras moleculares do tipo zeólita 4A. As zeólitas possuem micro cavidades denominadas poros, onde ocorre adsorção. Uma importante propriedade das zeólitas é a área superficial, pois representa a oferta de espaço para que a adsorção seja potencializada. Após as sínteses das zeólitas, aplicaram-se as técnicas de microscopia eletrônica de varredura – MEV – e de difração de raios-x – DRX –, a fim de caracterizá-las. Procedeu-se com experimentos de adsorção de mistura CO2/CH4, aplicando-se a isoterma de Langmuir. Esta, adaptou-se bem aos dados experimentados. As zeólitas produzidas foram conformadas em pellets e assim, introduzidas em cartuchos de quartzo. No Aterro Sanitário Metropolitano Oeste de Caucaia – ASMOC –, escolheu-se três drenos de emissão de biogás. As remoções de CO2 cresceram com o aumento das massas de zeólitas. Houve também a remoção de outros componentes presentes no biogás. A capacidade de adsorção por cartucho não sofreu variações bruscas. As zeólitas se mostraram bastante seletiva para o CO2 frente ao CH4. Cartuchos com massas menores sofreram saturação em menos tempo, justificando a eficácia da separação. Todavia, por ser um material considerado novo na purificação do biogás de aterro, merece ser explorado cientificamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327699.pdf: 2326362 bytes, checksum: 59adc62a979fda82182c66b6dd144b21 (MD5) Previous issue date: 2013 / O biogás é uma mistura gasosa, proveniente da decomposição anaeróbia de matéria orgânica, e que apresenta grande potencial para aproveitamento energético devido ao seu elevado teor de metano. Para promover uma queima eficiente em sistemas de conversão de energia, porém, alguns dos gases presentes no biogás devem ser eliminados ou ter sua concentração reduzida, como é o caso do sulfeto de hidrogênio (H2S). Esta dissertação pretende abordar a remoção de H2S por meio de óxido de ferro granular. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de H2S a partir de uma mistura sintética, composta por 200 ppm de deste gás e balanço em N2, com o uso de óxido de ferro granular em uma coluna de 5,8 cm de diâmetro interno. O material granular utilizado é um resíduo proveniente do processo de obtenção do ácido sulfúrico a partir da pirita carbonosa, e que contém em sua composição 98% de hematita (Fe2O3). Foram realizados ensaios para se avaliar qual a melhor combinação entre a quantidade de material e velocidade linear do gás através da coluna, que proporcionassem as melhores eficiências de remoção de H2S. Os ensaios demonstraram que para velocidade linear de 1,0 cm.s-1 e coluna preenchida com 7,5 cm de material, ocorreu a remoção de 0,209 mgH2S.g-1 óxido de ferro granular. Para velocidade linear de 5,0 cm.s-1 e coluna preenchida com 30,0 cm de material, a capacidade de adsorção de H2S encontrada foi de 0,233 mg H2S. g-1 óxido de ferro granular. Os valores resultantes para velocidades lineares e quantidades de material distintas indicaram que para melhores capacidades de remoção de H2S com este material deve-se buscar aliar baixas velocidades lineares do gás e coluna preenchida com grande quantidade de óxido de ferro granular. A comparação da superfície específica BET encontrada entre o óxido de ferro granular utilizado, de 10,12 cm²-g-1 de material, e materiais comerciais utilizados para o mesmo fim, demonstra que o material utilizado nos experimentos apresenta baixa capacidade de remoção de H2S. O valor encontrado para o raio médio dos poros, de 267,2 nm, é classificado na faixa de macroporos, sendo que esta característica também evidencia a baixa capacidade de adsorção de H2S deste tipo de óxido de ferro granular.<br> / Abstract : Biogas is a gas mixture, originated from anaerobic decomposition of organic matter, which presents great energy potential due to its high methane content. To promote efficient energy conversion of biogas in engines, however, some of the gases presented in the mixture must be disposed of or have their concentration reduced, as hydrogen sulfide (H2S). This research aims to assess the removal of H2S by adsorption on granular iron oxide. This evaluation was conducted by making a synthetic gas mixture containing 200 ppm of H2S in balance with N2 run through a column of 5.8 cm of internal diameter, filled with granular iron oxide as adsorbent. The iron oxide used is composed 98% of hematite (Fe2O3), and it is a byproduct of the sulfuric acid formation, which uses carbonaceous pyrite as raw material. Tests to evaluate the best combination between the amount of granular iron oxide and linear gas velocity values were performed, in order to provide the best H2S removal efficiency. The tests have shown that for linear gas velocity of 1.0 cm.s-1 and column filled with 7.5 cm of granular iron oxide led to a removal of 0.209 mgH2S.g-1 of granular iron oxide. For a linear velocity of 5.0 cm.s -1 and column filled with 30.0 cm of granular iron oxide, the adsorption capacity found was 0,233 mg H2S.g-1 of granular iron oxide. The resulting values for distinct linear gas velocities and amount of material used indicate that the best H2S removal capacities can be achieved combining low linear gas velocity values and great loads of granular iron oxide. A comparison of the BET surface area found to the granular iron oxide used, of 10.12 cm ² .g- 1 of material , with the commercial materials used for the same purpose, demonstrated that the granular iron oxide used in the tests presents a low H2S removal capacity. The value found for the average pore radius, of 267.2 nm , is classified in the macropore range, and this feature also indicates a low H2S adsorption capacity for this type of granular iron oxide.

HOLANDA, F. H. R. Viabilidade econômica do aproveitamento do biogás de pequenos aterros sanitários na reciclagem de plástico. 2014. 71 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-14T11:33:12Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_fhrholanda.pdf: 2871508 bytes, checksum: c1c971d0e64825b440e168abf959f40d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-16T11:17:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_fhrholanda.pdf: 2871508 bytes, checksum: c1c971d0e64825b440e168abf959f40d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-16T11:17:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_fhrholanda.pdf: 2871508 bytes, checksum: c1c971d0e64825b440e168abf959f40d (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / The generation of solid waste is part of the social context in which we live, however, the culture of recycling is still undervalued in Brazil. The National Solid Waste Policy, 2010, encourages the enhancement of the recycling process, the organization and the end of the informal waste pickers, and encourage the energy use of biogas generated in landfills. Based on these three points, this study developed a business plan for the deployment of a plastic recycling plant in High Density Polyethylene HDPE, using for this purpose, the energy produced by biogas in South Metropolitan Landfill in Marazion, Ceará. Were developed collection of projects and use of biogas and a HDPE processing plant, as well as raising costs of all the material necessary for the implementation and operation of the plant. We analyzed the economic feasibility of two different environments, by the Cooperative pickers and recycling by the Company. For each environment, were developed three scenarios for the acquisition of the plastic material (100% purchased, 50% purchased and donated 50%, 100% donated). It was found that only the cooperative environment and the third scenario proven to be sustainable for the implementation of a system of this size. / A geração de resíduos sólidos faz parte do contexto social em que vivemos, entretanto, a cultura da reciclagem ainda é pouco valorizada no Brasil. A Política Nacional de Resíduos Sólidos, de 2010, estimula a valorização do processo de reciclagem, da organização e do fim da informalidade dos catadores, além de incentivar o aproveitamento energético do biogás gerado em aterros sanitários. Fundamentado nesses três pontos, o presente trabalho elaborou um plano de negócios para a implantação de uma usina de reciclagem de plástico Polietileno de Alta Densidade– PEAD, utilizando, para tanto, a energia produzida pelo biogás no Aterro Sanitário Metropolitano Sul em Maracanaú, Ceará. Foram desenvolvidos projetos de coleta e aproveitamento do biogás e de uma usina de processamento de PEAD, além de levantamento de custos de todo o material necessário para a implantação e operação da planta. Analisou-se a viabilidade econômica de dois ambientes distintos, pela Cooperativa de catadores e pela Empresa de reciclagem. Para cada ambiente, foram desenvolvidos três cenários de aquisição do material plástico (100% comprado, 50% comprado e 50% doado, 100% doado). Foi possível constatar que apenas o ambiente Cooperativa e o terceiro cenário mostraram-se sustentáveis para a implantação de um sistema deste porte.

MOREIRA JUNIOR, F. A. Avaliação do comportamento de lisímetros preenchidos com resíduos sólidos com diferentes características. 2015. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-13T16:16:59Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_fmmoreirajunior.pdf: 2826916 bytes, checksum: 1525a66b2215dcb29ffbce622298c9ce (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-22T14:30:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_fmmoreirajunior.pdf: 2826916 bytes, checksum: 1525a66b2215dcb29ffbce622298c9ce (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-22T14:30:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_fmmoreirajunior.pdf: 2826916 bytes, checksum: 1525a66b2215dcb29ffbce622298c9ce (MD5) Previous issue date: 2015-02-02 / This research aimed to evaluate the behavior of the mass of solid waste in terms of leachate production, gas generation, evaluation of the physicochemical properties of the effluent, waste characterization and discharge for three lysimeters in an area belonging to the Landfill Metropolitan West Caucaia - CE. The survey was conducted during the months from January to June 2014, continuing the monitoring and characterization of the properties occurring internally to lysimeters since its inception in May 2012. It was used to evaluate three lysimeters: L01 - filled with 100% of waste in the way reach the landfill; L02 - filled with 50% of organic waste and 50% as they arrive to the landfill; L03- 100% filled with organic waste. During the research period was a survey of rain in the city belonging to the landfill in order to verify the possible interference in the generation of gases and waste production. As a result was observed consistency in the production of biogas, especially in the observed values of methane at the base of the lysimeters, more intensely, the L03, as well as the great generation of leachate, with the drawback of odor produced by hydrogen sulfide gas. As they were already there about two years in operation were high discharge values of waste, and achieved an average of 92 cm for the L01, 130.5 cm to L02 and 123.75 cm for the L03. In terms of methane production, the values obtained were 0.726% and 0.667% for the base and the middle of L01, 2.81% and 0.69% at the base and in the middle of L02, and 4.8 % and 1,966% in the vicinity of the base and the middle of the L03. For carbon dioxide the values obtained, on average, to the base of the lysimeters and the middle was 2.041% and 0.132% in the L01, and 3.28% to 0.4% and 7.8% and L02 2,778 % in the L03. As for the hydrogen sulfide was obtained values of 0.866 ppm and 0.917 ppm for L01, 5.14 ppm and 0.87 ppm for L02, and 164.2 ppm to 4,377 ppm at the bottom and in the middle of L03 respectively. In terms of physical and chemical characteristics of the leachate, variations were found for certain parameters, especially during the months of highest rates of rainfall, affecting in this way, the waste mass characteristics, the activity of microorganisms and the effluent generation, which performed with values well above the permitted in specific legislation for the release in water bodies. Even with the presence of adversity, such as excessive repression, strong production of liquid two years to decompose, and cracks in the cover layer, was found also a good gas production, indicating the viability and importance of investing in biogas production technologies in landfills. / Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento da massa de resíduos sólidos em termos de produção de lixiviado, geração de gases, avaliação das propriedades físico químicas do efluente, caracterização dos resíduos e recalque, para três lisímetros em uma área pertencente ao Aterro Sanitário Metropolitano Oeste de Caucaia – CE. A pesquisa foi realizada durante os meses de janeiro a junho de 2014, dando continuidade ao monitoramento e caracterização das propriedades que ocorriam internamente aos Lisímetros desde a sua implantação em maio de 2012. Foram utilizados, para a avaliação, três Lisímetros: L01 - preenchido com 100% de resíduos na forma como chegam ao aterro sanitário; L02 – preenchido com 50% de resíduos orgânicos e 50% como chegam ao aterro sanitário; L03- preenchido 100% com resíduos orgânicos. Durante o período da pesquisa foi realizado um levantamento das precipitações ocorridas no município pertencente ao aterro sanitário, de forma a verificar a possível interferência desta na geração dos gases e produção de efluentes. Como resultado foi observado a consistência na produção de biogás, principalmente nos valores observados para metano na base dos lisímetros, de forma mais intensa, no L03, assim como a grande geração de lixiviado, com o inconveniente do odor produzido pelo gás sulfídrico. Por já se encontrarem há aproximadamente dois anos em operação, foram verificados altos valores de recalque dos resíduos, sendo alcançada a média de 92 cm para o L01, 130,5 cm para o L02 e de 123,75 cm para o L03. Em termos de produção de metano, os valores médios obtidos foram de 0,726% e 0,667 % para a base e o meio do L01, de 2,81% e 0,69% na base e no meio do L02, e de 4,8% e 1,966% no entorno da base e do meio do L03. Para os valores de dióxido de carbono os valores alcançados, em média, para a base e o meio dos Lisímetros foram de 2,041% e 0,132% no L01, 3,28% e 0,4% no L02 e 7,8% e 2,778% no L03. Já quanto ao gás sulfídrico, foram obtidos os valores de 0,866 ppm e 0,917 ppm para o L01, de 5,14 ppm e 0,87 ppm para o L02, e de 164,2 ppm e 4,377 ppm na base e no meio do L03, respectivamente. Em termos das características físico-químicas do lixiviado, foram encontradas variações para determinados parâmetros, principalmente durante os meses de maiores índices de chuvas, afetando, desta forma, as características da massa de resíduos, na atividade dos microrganismos e na geração do efluente, o qual se apresentou com valores bem acima do permitido em legislação específica para o lançamento em corpos hídricos. Mesmo com a presença de adversidades, como o recalque excessivo, forte produção de líquidos, dois anos em decomposição, e de fissuras na camada de cobertura, foi constatada, ainda, uma boa produção de gases, indicando a viabilidade e a importância de se investir em técnicas de aproveitamento de biogás em aterros sanitários.

FERREIRA, P. G. Efeitos do dióxido de carbono do biogás na combustão de filtração. 2015. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-10-02T11:54:54Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_pgferreira.pdf: 3922116 bytes, checksum: 80ab77127c95cd110f9efedde90ae109 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-10-09T16:08:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_pgferreira.pdf: 3922116 bytes, checksum: 80ab77127c95cd110f9efedde90ae109 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-09T16:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_pgferreira.pdf: 3922116 bytes, checksum: 80ab77127c95cd110f9efedde90ae109 (MD5) Previous issue date: 2015-05-27 / The use of biogas, with high concentrations of carbon dioxide (CO2) in its composition, in thermal systems of conventional combustion can result in combustion instabilities, leading to a decrease of the flame front propagation velocity, resulting even to the flame extinction. In addition, this contaminant can increase greenhouse gas levels in the exhaust, such as carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC), nitrogen oxides (NOx) among others. Thus, this research aims to demonstrate the effectiveness of "Filtration Combustion" (FC) to deal with fuels of low heat content, such as biogas. CF is a non-conventional technology capable of producing ultra-low emissions of CO, HC and NOx. The experimental apparatus used in this research consists of a porous burner constituted of ceramic spheres (alumina) that fill the combustion chamber, where heat exchangers are inserted at the porous matrix ends. The FC allows even the application of a reciprocating gas flow system, which periodically switches the direction of the gas flow in the chamber. The reciprocal filtration combustion allows the operation with several fuels and providing a stable combustion process with temperature distribution on trapezoidal profile, with temperature peaks between 1300 and 1600 K. In this context, the present experimental study tries to identify and to analyze the effects of carbon dioxide in FC, which covers energy extraction efficiency, emissions, reaction stability, and flammability limits using several air-fuel mixtures, altering both the CO2 concentration in the biogas composition as the equivalence ratio (ER), in which the technical methane is taken as the reference gas. The results have pointed out significant benefits of the reversal on the combustion process, allowing operation in a wide equivalence ratio range (0.1 <Ф <1.0), and achieving energy extraction efficiencies above 90%, with ultra-low CO and NOx emissions (below 1 ppm). However, when the burner operates on only flow direction, it is possible to realize a drastic reduction of the flammability limit, as the CO2 content in the biogas composition is increased. / A utilização do biogás, com elevadas concentrações de dióxido de carbono (CO2) em sua composição, em sistemas térmicos de combustão convencionais pode resultar em instabilidades na reação, levando a uma diminuição da velocidade de propagação da frente de chama (onda de combustão), ocasionando inclusive a sua extinção. Além disso, este contaminante pode aumentar os índices de gases poluentes na exaustão, tais como: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados (HC), óxidos de nitrogênio (NOx), dentre outros. Por esta razão, esta pesquisa tem como objetivo demonstrar a eficácia da "Combustão de Filtração" (CF) em lidar com os combustíveis de baixo poder calorífico, como o biogás. CF é uma tecnologia não-convencional capaz de produzir emissões ultrabaixas de CO, HC e NOx. O aparato experimental empregado nessa pesquisa consistiu de um queimador poroso, constituído de esferas cerâmicas (alumina) que preenchem a câmara de combustão, onde trocadores de calor estão inseridos nas extremidades dessa matriz porosa. A CF possibilitou, inclusive, a aplicação de um sistema de escoamento recíproco, que alternou periodicamente a direção do escoamento dos gases na câmara. A combustão de filtração recíproca permitiu a operação com diversos combustíveis e proporciona um processo de combustão estável com a distribuição de temperatura em perfil trapezoidal, com picos de temperatura entre 1300 e 1600 K. Neste contexto, o presente estudo experimental buscou identificar e analisar os efeitos do dióxido de carbono na CF, o que engloba eficiência de extração de energia, emissões, estabilidade da reação, e limites de inflamabilidade, utilizando várias misturas ar-combustível, alterando tanto a concentração de CO2 na composição do biogás como a razão de equivalência (RE), tendo como gás de referência o metano técnico. Os resultados apontaram benefícios significativos da reversão sobre o processo de combustão, permitindo a operação em uma ampla faixa de razão de equivalência (0,1<Ф<1,0), e alcançando uma eficiência de extração de energia acima de 90%, com emissões ultrabaixas de CO e NOx (abaixo de 1 ppm). Em contrapartida, quando o queimador operou em apenas um sentido do escoamento, foi possível perceber uma redução no limite de inflamabilidade à medida que foi incrementado o teor de CO2 na composição do biogás

CAMELO, A. R. S. C. Combustão do biogás e do natural com elevadas concentrações de H2S e CO2 em caldeira de queimador poroso. 2012. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-12T12:55:50Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_arscamelo.pdf: 4740689 bytes, checksum: bf08f66b8546f2a95a020d8996bc79bb (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-14T14:03:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_arscamelo.pdf: 4740689 bytes, checksum: bf08f66b8546f2a95a020d8996bc79bb (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-14T14:03:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_arscamelo.pdf: 4740689 bytes, checksum: bf08f66b8546f2a95a020d8996bc79bb (MD5) Previous issue date: 2012 / The use of biogas and natural gas (GN) with high concentrations of carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S) through conventional combustion thermal systems can result in reaction instability or flame front quenching, under risk of irreversible damages to the physical structure of a piece of equipments, due to corrosive acids remaining from reaction. Furthermore, high concentrations of these contaminants favor the occurrence of high pollutant levels in the products, like carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (HC), among others. Therefore, an experimental study was performed with basis on the application of a non conventional combustion technology, Filtration Combustion, in order to deal with these low-quality fuels. The experimental apparatus employed in this research consists of a reciprocal flow porous boiler, in which its burner is completely filled by ceramic spheres of alumina (Al2O3), forming an inert porous matrix, which involves boiler’s heat exchangers. The burning process of both the fuels was investigated under extreme operation conditions, in terms of ultra-lean fuel-air mixtures. As support for interpretation of the process phenomena, a numerical simulation model was applied, which takes in account the methane oxidation mechanism in a porous medium, adapted to identify the chemical effects of a high CO2-concentration on the reaction. The influence of the main operation parameters, equivalence ratio and gas flow velocity, on combustion products and on reaction stability was studied theoretically and experimentally. The results have shown excellent boiler operation stability with ultra-low emissions of NOx and CO, less than 1 ppm for equivalence ratios inferior to 0.6, and with the H2S-burning efficiency overcoming 99%. / O aproveitamento do biogás e do gás natural (GN) com elevadas concentrações de dióxido de carbono (CO2) e de sulfeto de hidrogênio (H2S), através de sistemas térmicos de combustão convencionais, pode resultar em instabilidade de reação ou, até, apagamento da frente de chama, sob risco de avarias irreversíveis para estrutura física dos equipamentos, devido aos ácidos corrosivos decorrentes da reação. Ainda, altas concentrações desses contaminantes favorecem a ocorrência de elevados índices de gases poluentes nos produtos, a exemplo de monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos não queimados (HC), dentre outros. Por essa razão, um estudo experimental foi realizado com base na aplicação de uma tecnologia de combustão não-convencional, a Combustão de Filtração, a fim de lidar com esses combustíveis de baixa qualidade. O aparato experimental empregado nessa pesquisa consiste de uma caldeira porosa de escoamento recíproco, em que seu queimador é preenchido completamente por esferas cerâmicas de alumina (Al2O3), formando uma matriz porosa inerte, que envolve os trocadores de calor da caldeira. O processo de queima de ambos os combustíveis foi investigado sob condições extremas de operação, em termos de misturas ar-combustível ultra-pobres. Como suporte para interpretação dos fenômenos do processo, foi aplicado um modelo numérico de simulação, que considera o mecanismo de oxidação do metano em um meio poroso, adaptado para identificar os efeitos químicos de uma alta concentração de CO2 sobre a reação. A influência dos principais parâmetros de operação, razão de equivalência e velocidade da mistura ar-combustível, sob os produtos de combustão e sob a instabilidade de reação foi estudada teórica e experimentalmente. Os resultados mostram excelente estabilidade operacional da caldeira com emissões ultra-baixas de CO e NOx, inferiores a 1 ppm para razões de equivalência menores que 0,6, e com eficiência de queima do H2S de mais de 99%.

BRAÚNA, C. H. da C. Co-digestão anaeróbia de tortas de oleaginosas visando à produção de metano. 2012. 157 f. Tese (Doutorado em Engenharia Cívil: Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-27T18:34:52Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_chcbrauna.pdf: 2056496 bytes, checksum: a468435e9cc9d38ede31017b0ce616e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-01T18:05:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_chcbrauna.pdf: 2056496 bytes, checksum: a468435e9cc9d38ede31017b0ce616e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-01T18:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_chcbrauna.pdf: 2056496 bytes, checksum: a468435e9cc9d38ede31017b0ce616e4 (MD5) Previous issue date: 2012-07 / This research aimed to study the anaerobic treatment of different oilcake, biodiesel production waste using anaerobic batch reactors with different configurations, in order to generate biogas and a more stable waste in a environmental point of view. We studied the anaerobic digestion of castor and cotton oilcake inoculated with sludge from a UASB reactor. The study was divided into three phases. In the first phase, we studied the anaerobic digestion of castor and cotton oilcake, with two different inoculum:substrate ratios based volatile solids. In the second phase, we studied the impact of the zeolite adsorbent to reduce the concentration of ammonia and its influence on the biogas production of castor oilcake. Two natural zeolites with different physical characteristics were tested and compared to reactors without the inclusion of the adsorbent. In the third phase, were avaliated physicochemical treatments to accelerate the hydrolysis rate of substrate and thereby improve the performance of the reactors. It were tested thermal, ultrasonic, acid and alkaline treatment, and their effects on methane production were analyzed by means of multivariate factorial experiment. Research has shown that methane can be produced from oilseed cakes, with up to 0.194 LCH4.g-1VS for castor oilcake, and 0.243 LCH4.g-1VS and 70% methane in the biogas, for both substrates. Recalcitrant compounds present in the composition of oicake and the production of inhibitory substances prevent further degradation of the substrates and increased production of methane. A higher ratio of inoculum and volatile solids provides more favorable conditions for anaerobic digestion with biogas production increased by volatile solids added, however, results in lower production of methane per reactor volume. Adding zeolite to the medium led to a reduction of the ammonia concentration and consequent increase in methane production while the cost of application should be assessed. The multifatorial experiment showed the influence of substrate in methane production, however, the use of pre-treatments had no effect on the production of methane. / Nesta pesquisa buscou-se estudar o tratamento anaeróbio de diferentes tortas de oleaginosas, resíduos da produção do biodiesel, usando reatores anaeróbios em batelada com diferentes configurações, a fim de gerar biogás e um resíduo mais estável do ponto de vista ambiental. Foi estudada a digestão anaeróbia das tortas de mamona e algodão, inoculadas com lodo de reator UASB. A pesquisa foi dividida em três fases. Na primeira fase, estudou-se a digestão anaeróbia das tortas de mamona e algodão, com duas proporções entre inóculo e sólidos voláteis. Na segunda fase, verificou-se o impacto do adsorvente zeolita na redução da concentração de amônia e avaliou-se sua influência na produção de biogás da torta de mamona. Foram testadas duas zeolitas naturais com diferentes características físicas e comparadas com reatores sem a inclusão do adsorvente. Na terceira fase, foram desenvolvidos experimentos físico-químicos a fim de acelerar a hidrólise dos substratos e, consequentemente, melhorar o desempenho dos reatores. Testaram-se pré-tratamentos térmico, ultrasônico, ácido e alcalino, e seus efeitos na produção de metano foram avaliados estatisticamente por meio de experimento fatorial multivariado. A pesquisa mostrou que é possível produzir metano a partir das tortas de oleaginosas, com até 0,194 CH4 g-1SV, para a torta de mamona, e 0,243 L CH4 g-1SV e 65 % de metano no biogás, para ambos os substratos. Compostos recalcitrantes presentes na composição das tortas e a produção de substâncias inibidoras impedem uma maior degradação dos substratos e consequente maior produção de metano. Uma maior relação entre inóculo e sólidos voláteis proporciona condições mais favoráveis à digestão anaeróbia, com maior produção de biogás por sólidos adicionados, contudo, resulta numa menor produção de metano por volume de reator. A adição de zeolita ao meio proporcionou uma redução da concentração de amônia e consequente aumento da produção de metano, embora o seu custo de aplicação deva ser avaliado. O experimento multifatorial mostrou a influência do substrato na produção de metano, no entanto, o uso dos pré-tratamentos não surtiram efeito na produção de metano. A produção de metano através da digestão anaeróbia de tortas de oleaginosas é possível, contudo uma maior eficiência do processo ainda é necessária.

El proceso industrial del arroz genera grandes cantidades de residuos que no poseen una ruta de disposición ambientalmente sostenible, sin embargo podría ser una fuente importante de carbono para tecnologías energéticas. En la actualidad, algunas empresas afrontan déficits energéticos, a pesar de que poseen abundantes recursos biológicos, esto realidad genera nuevas alternativas para dar un valor agregado a la materia prima, produciendo esa energía faltante a partir de biomasa, ofreciendo así autonomía energética en las industrias. La presente investigación se centra en aprovechar la cascarilla de arroz de la Piladora La Merced S.R.L. ubicada en la ciudad de Chiclayo, debido a que este residuo es incinerado, constituyendo un serio problema de contaminación ambiental. Por lo que se propone la generación de biogás a partir de la cascarilla de arroz para reducir costos energéticos en la empresa, empleando biodigestores de cúpula fija, ya que representa una opción viable a la generación de energía limpia, el cuidado del medioambiente y la disminución del efecto invernadero. A través de pronóstico de descomposición, método de factores ponderados, balance de materia y energía, método de Güerchet, software AutoCAD, herramienta costo-beneficio, fuentes bibliográficas, revisión de artículos científicos y diversos estudios; se determinó que para el año 2023 se empleará 1 105 707 kg de cascarilla de arroz en concentración de 1:5 de agua, para generar 323 827 kWh de energía para el funcionamiento de los motores del área de producción; pretendiéndose reducir así 23 288 kg CH4 equivalente a 489 053 kg CO2. Así mismo, la viabilidad del proyecto radica en el crecimiento tanto económico, social y ambiental, ya que permitirá que la empresa pueda aprovechar este residuo de manera eficiente para su propio beneficio teniendo una ganancia de 0,39 soles y recuperando la inversión en un periodo de 3 años y 24 días, reduciendo así el 100% de los costos energéticos. / Tesis

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-10-20T15:12:58Z No. of bitstreams: 1 Projeto Biogás VERSÃO FINAL.pdf: 4658466 bytes, checksum: 8aa2998961a01e0dce5005a85ffbe420 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2015-10-20T15:13:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Projeto Biogás VERSÃO FINAL.pdf: 4658466 bytes, checksum: 8aa2998961a01e0dce5005a85ffbe420 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-20T15:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Projeto Biogás VERSÃO FINAL.pdf: 4658466 bytes, checksum: 8aa2998961a01e0dce5005a85ffbe420 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo gerar energia por biodigestão da biomassa de microalgas, visando aplicação em locais com difícil acesso a combustíveis convencionais como as áreas rurais. Para atingir este objetivo, considerou-se projetar, construir, testar, e validar um reator para geração de biogás utilizando biomassa de microalgas para uso e benefício nas comunidades rurais. O primeiro passo foi identificar a quantidade de biogás gerado pela biomassa, desse modo foi avaliada a quantidade de matéria-prima disponível, com a colaboração do Laboratório de Bioenergia e Catálise e sua planta piloto, sendo possível determinar a espécie disponível para os testes, biomassa mista com predominância da microalga Chlorella sp. Posteriormente, segundo as características da biomassa, foram desenhados três protótipos (reator UASB com estágio de pós-digestão, reator de dois estágios com recirculação de biogás, e reator de dois estágios com fluxo de carga semi-contínuo) com base em modelos utilizados para tratamento de esgoto, e outros empregados nas áreas rurais carregados com esterco de gado. Em função das vantagens e limitações que cada protótipo apresentou, foi escolhido o reator de dois estágios com fluxo de carga semi-contínuo, como o modelo mais adequado. O reator foi construído em escala de laboratório em função da quantidade de biomassa disponível, do número de testes, e o tempo de degradação da biomassa. Foram montados três reatores do mesmo modelo, variando apenas o tempo de alimentação, com a finalidade de avaliar o melhor período de tempo para alimentar o material orgânico no reator. Com base nos resultados obtidos, é possível concluir que o protótipo do reator testado conseguiu gerar metano (332,62 e 196,56 mLCH4/g ST) a partir de biomassa mista da microalga Chlorella sp., com uma maior produção de gás nos reatores alimentados semanalmente. Estimou-se um dimensionamento em escala real do protótipo capaz de fornecer energia por cinco horas ao dia (1.250 litros de biogás por dia) a uma família composta de cinco pessoas que mora numa área rural, considerando para isso as instalações requeridas na fazenda, os materiais de construção, o custo de investimento, e os devidos cuidados de operação, manutenção e segurança do biorreator e dos operários.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7853_Dissertação_Flavio Raposo Pereira artigo 1..3.docx.pdf: 2198452 bytes, checksum: 2bccfe915ec4f3e0e0a3c9fbc732c537 (MD5) Previous issue date: 2014-07-23 / A pesquisa teve como objetivo avaliar a produção de biogás a partir da digestão anaeróbica na unidade de tratamento de esgoto de uma fábrica de chocolate, que contempla um reator de fluxo ascendente de manta de lodo. O foco principal esteve relacionado à avaliação das emissões e à remoção da carga orgânica para a geração de biogás, favorecendo sua conversão em energia elétrica e/ou térmica. Em função da pouca variabilidade das emissões da demanda química de oxigênio (DQO) nos efluentes e da boa eficiência de remoção desta carga orgânica (83%), foram obtidos resultados que demonstraram que o reator produz de forma contínua cerca de 48.350 Nm3/ano de biogás, o que corresponde a 5,60 Nm3/h. A pesquisa avaliou dois cenários para o aproveitamento energético desse gás, contemplando a possibilidade de geração de eletricidade por motorgerador ou a queima nas caldeiras junto com o gás natural (GN) para a geração de vapor. O primeiro cenário considerou a geração de energia elétrica através de um sistema de motorgerador de 9,5 Kwh a biogás, que operando a 13,88h/dia pode produzir cerca de 40.000 Kwh/ano e obter uma receita de R$3.902,00/ano. No segundo cenário, verificou-se que o biogás gerado durante o tratamento anaeróbico é equivalente 28.053 Nm3/ano de GN. Considerando que o consumo real de GN nas caldeiras é de 2.756.938 Nm3/ano, pode-se afirmar que o aproveitamento de biogás representaria uma economia de 1,02 % de GN, que em termos financeiros corresponderia a aproximadamente R$33.300,00/ano para a empresa. Assim, concluiu-se que a utilização de biogás na caldeira traz maior retorno financeiro com a economia de gás natural, comparado com os resultados para geração de eletricidade. O biogás produzido na estação de tratamento em estudo traz benefícios que abrangem os três pilares do Desenvolvimento Sustentável: o econômico, o ambiental e o social. A harmonização destes pilares torna-se necessária para que ocorra um crescimento econômico capaz de otimizar e preservar os recursos naturais, sem comprometer as necessidades das gerações futuras. Palavras chave: Chocolate. Tratamento anaeróbico. Biogás. Energia. Sustentabilidade.