Submitted by EDMAR CÉSAR GOMES DA SILVA null (edmarcgsilva@hotmail.com) on 2018-01-22T11:03:10Z No. of bitstreams: 1 silva_ecg_dr_bot.pdf: 2427453 bytes, checksum: 4f14c78933a38e38016d9e445e110704 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-01-22T12:05:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_ecg_dr_bot.pdf: 2427453 bytes, checksum: 4f14c78933a38e38016d9e445e110704 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-22T12:05:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_ecg_dr_bot.pdf: 2427453 bytes, checksum: 4f14c78933a38e38016d9e445e110704 (MD5) Previous issue date: 2017-11-23 / Neste estudo objetivou-se analisar o potencial de produção de biogás e biofertilizante do processo de co-digestão anaeróbia do substrato composto pela fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) e dejetos de gado bovino leiteiro (DGBL) utilizando biodigestores batelada com capacidade de 2 L e biodigestores semicontínuos com capacidade de 60 L. Os resultados dos biodigestores semicontínuos foram aplicados em um estudo de caso tendo como base os dados de coleta de resíduos sólidos urbanos da cidade de Penápolis-SP co-digerido com estrume de 40 vacas e apresentou como resultado dados para dimensionamento de biodigestor com potenciais de produção de biogás e biofertilizante, e potencial de geração de energia elétrica. Para análise dos dados considerou-se um delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se o programa SAS® ao nível de significância de 5%. Foram analisadas a produção, o potencial de produção de biogás, a redução dos sólidos totais e voláteis e os teores dos nutrientes Nitrogênio, Fósforo e Potássio (NPK) do biofertilizante. O experimento em batelada constou de 11 tratamentos com proporções diferentes de FORSU (0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% e 100%) com quatro repetições cada e apresentou potencial médio de produção de biogás de 0,38 m3/kg SV ad, com uma redução de sólido voláteis de 63,82% e biofertilizante com teores médios de NPK nos valores 3,14%, 0,87% e 1,26%, respectivamente, em um período de 192 dias para o tratamento T20. O experimento em biodigestores contínuos foi composto de 2 tratamentos, sendo um composto por 90% de FORSU, 10% DGBL e de água e outro tratamento de controle somente com DGBL e água, com 5 repetições para cada tratamento. Concluiu-se que para alimentação em batelada o limite de FORSU para geração de biogás é 30%. O biodigestor semicontínuo com uma proporção FORSU e DGBL de 90% -10%, produz 1m3 de biogás com 36,23 kg de FORSU com um potencial de produção de biogás de 0,117 m3/kg de SV ad.

Submitted by JOSE EDER PEREIRA DA SILVA null (eder.jeps@terra.com.br) on 2016-05-21T00:05:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_José_Ede_P_Silva_com_ficha (1).pdf: 2003164 bytes, checksum: d776b0516852a32e5763381a780cbe16 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-24T12:16:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_jep_me_bot.pdf: 2003164 bytes, checksum: d776b0516852a32e5763381a780cbe16 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T12:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_jep_me_bot.pdf: 2003164 bytes, checksum: d776b0516852a32e5763381a780cbe16 (MD5) Previous issue date: 2016-03-24 / Tendo em vista os problemas ambientais relativos as contaminações do solo e da agua oriundas dos dejetos produzidos em propriedades rurais, objetivou-se avaliar economicamente um biodigestor de fluxo contínuo, instalado na Escola Técnica Estadual “Orlando Quagliato”, situada no município de Santa Cruz do Rio Pardo-SP, bem como o processo de biodigestão anaeróbia e consequente produção de biofertilizante e biogás, oriundos dos dejetos de suínos e humanos. Os dejetos foram provenientes da suinocultura, que conta com 15 matrizes totalizando 148 animais, e dejetos humanos referente aos blocos de alojamentos para 200 alunos residentes, os quais diariamente são enviados para o biodigestor. O biodigestor em questão foi instalado com intuito de diminuir a contaminação do meio ambiente, produzir biogás e biofertilizante para utilização nos projetos produtivos da própria instituição escolar. Foram realizadas análises físico-químicas e microbiológicas do biofertilizante com a finalidade de avaliar a sua qualidade, no que tange a composição química e presença de microorganismos patogênicos para definição de sua utilização na agricultura. Considerando a produção de dejetos, realizou-se estimativa da produção de biogás, objetivando o potencial das receitas do processo. Foram analisados os custos de implantação, manutenção e depreciação. Os benefícios anuais foram dados pelo valor econômico dos nutrientes presentes no biofertilizante e pela produção de biogás estimada. Também foram estimados indicadores de viabilidade econômica, como Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR), PayBack (PB) e Ponto de Equilíbrio, utilizando uma taxa de desconto de 10,38% a.a. O investimento inicial para implantação atualizado foi de R$ 184.601,84 e os custos anuais do sistema foram de R$ 1.218,12 com manutenção e R$ 18.460,00 com depreciação. O benefício obtido com o emprego do biofertilizante foi de R$ 6.267,05.ano-1 e com produção de biogás equivalente estimada em R$ 24.594,86.ano-1, totalizando uma receita de R$ 30.861,91, expondo benefícios superiores aos custos anuais. Ficou evidenciado que tanto o biogás quanto o biofertilizante não são aproveitados plenamente, demonstrando ainda que o projeto foi superdimensionado na sua implantação considerando o plantel de suínos existentes, embora existam perspectivas para aumento do setor suinícola. / In view of the environmental problems of soil contamination to and from the water coming from the waste produced in farms aimed to economically evaluate a continuous flow digester, installed in the State Technical School "Orlando Quagliato", located in the municipality of Santa Cruz do Rio Pardo-SP, as well as the process of anaerobic digestion and consequent production of bio-fertilizer and biogas, derived from pig manure and human. The waste came from pig farming, which has 15 arrays totaling 148 animals, and human waste relating to the accommodation blocks for 200 resident students, who every day are sent to the digester. The biodigester in question was installed in order to reduce contamination of the environment, produce biogas and biofertilizers for use in productive projects of their own educational institution. physico-chemical and microbiological analyzes of biofertilizers were conducted in order to assess their quality, with respect to chemical composition and the presence of pathogenic microorganisms to define its use in agriculture. Considering the production of waste, there was estimated biogas production, aiming the potential revenue in the process. deployment costs, maintenance and depreciation were analyzed. The annual benefits were given the economic value of the nutrients present in biofertilizers and the estimated biogas production. Were also estimated economic viability indicators, such as net present value (NPV), internal rate of return (IRR), Payback (PB) and Balance, using a discount rate of 10.38% p.a. The initial investment was estimated at R$ 184,601.84 and the system annual costs were R$ 1.218,12 with maintenance and R$ 18.460,00 with depreciation. The benefit obtained by biofertilizer use was R$ 6.267,05.ano-1 and biogas production equivalent around R$ 24.594,86.ano-1, totaling a revenue of R$ 30.861,91, exhibiting superior benefits annual costs. This study revealed that as much biogas as biofertilizers are not used fully, further demonstrating that the project was oversized in its implementation, considering the amount of existing animals, although there are prospects for increased this sector.

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 Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-21T14:39:23Z No. of bitstreams: 2 Rafaelly_Pinheiro_2018.pdf: 1737628 bytes, checksum: 5f9c7ae8b2ac8cd2f4b8ecddf4361f41 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T14:39:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Rafaelly_Pinheiro_2018.pdf: 1737628 bytes, checksum: 5f9c7ae8b2ac8cd2f4b8ecddf4361f41 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / Biogas is a gas mixture, which is the result of anaerobic degradation of organic matter deposited in biodigesters, which has traces of sulfide in its composition. Sulfide in turn is responsible for corrosion in the biogas purification system. To verify the degree of purification of the biogas in relation to the sulfide, characterization analyzes of the iron oxide nanoparticle were carried out, which was our adsorbent, reaction kinetics, where it was verified that the time for the reaction to occur is approximately 10 minutes and to finish the study was carried out the chemical adsorption, where a curve was made for comparison purposes, also called the blank of the analysis and with the addition of nanoparticles. You chose to work in a range around 1.0x10-4 mol / L. This concentration is the general average found in biodigesters. The characterization of the nanoparticle showed results around 50 nm for particle size, and purification of the solution by adsorption using nano iron oxide particles is considered possible. The values obtained in this work indicate that 1 gram of the adsorbent purifies at least 1.15L of biogas. / O biogás é uma mistura gasosa, que é resultante de uma degradação anaeróbia de matéria orgânica depositada em biodigestores, o qual possui traços de sulfeto em sua composição. O sulfeto por sua vez é responsável pela corrosão no sistema de purificação do biogás. Para verificar o grau de purificação do biogás em relação ao sulfeto, foi realizado análises de caracterização da nanopartícula de óxido de ferro, o qual foi o nosso adsorvente, cinética de reação, onde verificou que o tempo para a reação ocorrer é de aproximadamente 10 minutos e para finalizar o estudo foi realizado a adsorção química, onde fez-se uma curva com fins de comparação, também denominada o branco da análise e com a adição de nanopartículas. Escolheu trabalhar em uma faixa em torno de 1,0x10-4 mol/L. Essa concentração é a média geral encontrada em biodigestores. A caracterização da nanopartícula mostrou resultados em torno de 50 nm para o tamanho da partícula, e a purificação da solução por meio de adsorção utilizando nano partículas de oxido de ferro é considerada possível. Os valores obtidos nesse trabalho indicam que 1 grama do adsorvente purifica no mínimo 1,15L de biogás

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.

Due to the consolidation of the capitalist model, technological progress and consequently the excessive consumption of disposable products, has become the great volume of solid waste generated by society, thus creating serious environmental and public health. Beside this problem, the sharp rise in the price of fossil fuels and the possibility of depletion makes it a great demand for alternative energy sources that are renewable, abundant and economically viable. In this context, the use of municipal solid waste as an alternative source of energy emerges as one of the options appropriate for the biogas generated by the decomposition of organic waste is mainly composed by methane (CH4), one of the main greenhouse effect gases trainers and has a high potential energy. This work will focus the exploitation of the urban solid residues as alternative source of energy, mainly in its use as electric energy, identifying your benefits. The main available in the market and used technologies in Brazil for the conversion of the garbage in electric energy will also be identified, characterizing its benefits and impacts that each one can bring to the environment. Moreover, the proposals will be seen that stimulate the use of biogas as renewable energy. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido à consolidação do modelo capitalista, dos avanços tecnológicos e consequentemente do excessivo consumo de produtos descartáveis, tornou-se grande o volume de resíduos sólidos gerados pela sociedade, criando assim sérios problemas ambientais e de saúde pública. Ao lado desse problema, a acentuada elevação no preço dos combustíveis fósseis e a possibilidade de seu esgotamento fazem com que seja grande a procura por fontes alternativas de energia, que sejam renováveis, abundantes e economicamente viáveis. Nesse contexto, o aproveitamento dos resíduos sólidos urbanos como fonte alternativa de energia surge como uma das opções adequadas, pois o biogás gerado pela decomposição orgânica do lixo é composto principalmente pelo gás metano (CH4), um dos principais gases formadores do efeito estufa e que possui um elevado potencial energético. Este trabalho enfocará o aproveitamento dos resíduos sólidos urbanos como fonte alternativa de energia, principalmente na sua utilização como energia elétrica, identificando seus principais benefícios. Serão identificadas também as principais tecnologias disponíveis no mercado e utilizadas no Brasil para a conversão do lixo em energia elétrica, caracterizando seus benefícios e impactos que cada uma pode trazer ao meio ambiente. Além disso, serão vistas as propostas que incentivam o uso do biogás como energia renovável.

Submitted by Tania Ivani Rokohl (tania.rokohl@uffs.edu.br) on 2018-03-14T12:41:29Z No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Diego dos Santos Borba (dborba@uffs.edu.br) on 2018-03-14T13:59:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VENTURIN.pdf: 611920 bytes, checksum: daa49ea9b4d92221b936f559186c3cc8 (MD5) Previous issue date: 2018-01-08 / A necessidade de fontes energéticas renováveis é evidente nos dias de hoje, visto que os combustíveis derivados do petróleo são fontes esgotáveis. A biomassa lignocelulósica é uma fonte promissora de energia, pois possui alto teor de celulose, a qual pode ser convertida a biogás. Atualmente, a produção de biogás está associada ao tratamento de um dos grandes problemas da suinocultura no Brasil, o gerenciamento da elevada concentração de efluente gerado pelos sistemas de produção de animais confinados. Neste trabalho, primeiramente avaliou-se diferentes tipos de pré-tratamentos sobre uma matéria prima lignocelulósica, o caule de milho (Zea mays), utilizando metodologia de planejamento de experimentos e posteriormente investigou-se o potencial de produção de biogás através da co-digestão com dejeto suíno. O pré-tratamento com H2SO4 teve uma remoção significativa da fração de hemicelulose usando baixas concentrações de ácido (0,75% v.v-1). Porém, por também aumentar a fração de lignina na biomassa, esta técnica não é adequada para posterior produção de biogás, pois acaba inibindo o processo de co-digestão. Já o pré-tratamento com H2O2 alcalino (pH 11,5) conseguiu um aumento da fração de celulose de 73,4% e uma redução de 71,6% no teor de lignina. Utilizando 12% (v.v-1) de H2O2, 58 ºC de temperatura do agitador orbital, agitação de 130 rpm e concentração de sólidos de 3% (3 g de massa seca em 100 mL de solução) por 58 min. Este pré-tratamento é recomendado para produção de biogás, pois conseguiu-se aumentar o volume final de biogás em 22%, bem como reduzir em um terço o tempo de digestão, em comparação com a biomassa não tratada. Não houve diferença significativa entre a utilização do material contendo todos os tamanhos de partículas e o material com apenas o tamanho de partícula mais abundante (0,890 mm). O sistema de ultrassom com potência máxima de irradiação de 132 W, não é indicado para realização de pré-tratamentos, pois não promove alterações na composição estrutural do caule de milho. Ao final deste estudo obteve-se uma alternativa promissora para que os carboidratos presentes nesta biomassa estivessem mais acessíveis para a digestão anaeróbia e como consequência o aumento da produção de biogás. / The need for renewable energy sources is evident today since oil-derived fuels are depleting sources. Lignocellulosic biomass is a promising energy source because it has a high content of cellulose, which can be converted to biogas. Currently, biogas production is associated with the treatment of one of the greatest swine problems in Brazil, the management of the high effluent load generated by the confined animal production systems. In this work, different types of pre-treatments of a lignocellulosic raw material, the corn stalk (Zea mays), were investigated using experimental design methodology, as well as the potential of biogas production through co-digestion with swine waste. Pretreatment with H2SO4 showed a significant removal of the hemicellulose fraction using low acid concentrations (0.75%). However, because it also increased the lignin fraction in the biomass, this technique is not suitable for the subsequent production of biogas, since it ends up inhibiting the co-digestion process. On the other hand, pre-treatment with alkaline H2O2 (pH 11.5) achieved an increase in the cellulose fraction of 73.4% and a reduction of 71.6% in lignin content using 12% (v.v-1) of H2O2, 58 °C of orbital agitator temperature, 130.0 rpm stirring and 3.0% of solids content (3 g of dry mass at 100 mL of solution) for 58.0 min. This pretreatment is recommended for biogas production as it provided a 22% increase in the final volume of biogas and a one-third reduction in the digestion time in comparison to the untreated biomass. There was no significant difference between the use of the material containing all particle sizes and the material with only the most abundant particle size (0.890 mm). The ultrasound system with maximum irradiation power of 132 W is not indicated for lignocellulosic pre-treatments as it does not promote changes in the structural composition of the corn stalk. At the end of this study, a promising alternative was obtained in order to make the carbohydrates present in the corn stalk more accessible for the anaerobic digestion and, as a consequence, to increase the biogas production.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-03-26T12:53:51Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1380851 bytes, checksum: e5ee300e167112e4fcab92c274dfde00 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T12:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1380851 bytes, checksum: e5ee300e167112e4fcab92c274dfde00 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A demanda mundial por energia e a preocupação com o meio ambiente são crescentes. O biogás responde essas duas questões uma vez que é uma fonte de energia renovável obtida por meio do tratamento ambiental de dejetos orgânicos. O potencial de produção de biogás de determinada matéria orgânica depende de variáveis físicas e bioquímicas do processo de biodigestão, como temperatura e pH, que podem ser controladas visando uma maior eficiência do processo. Esta dissertação analisa algumas circunstâncias políticas e estratégicas acerca da criação de um programa nacional de incentivos à produção e uso de biogás no Brasil por meio de uma análise crítica do tema feita a partir de uma ampla revisão de literatura. O potencial brasileiro de geração de biogás em sistemas automatizados é calculado por meio de uma metodologia simples baseada em dados práticos de plantas dinamarquesas e do condomínio de agroenergia Ajuricaba, no sul do Brasil. O Brasil tem programas de incentivos ao uso e produção de energias renováveis, como o álcool e o biodiesel. A experiência adquirida com a aplicação desses programas serve de aprendizado para a criação de um programa nacional de biogás. Outros países alcançaram a viabilidade econômica da exploração comercial do biogás após incentivos governamentais. O Brasil enfrenta desafios políticos e tecnológicos para fazer funcionar um programa nacional de biogás que é uma fonte estratégica para redução de demanda no horário de ponta do sistema elétrico de potência, devido ao seu fácil armazenamento e confiabilidade. Os resultados deste trabalho mostram que sistemas automatizados, de forma geral, elevam em 133% a produção de biogás, quando comparados com sistemas simples, dando ao Brasil um potencial de geração de biogás de 22,81 bilhões de m 3 /ano, em uma perspectiva conservadora. A implantação de políticas que incentivem o uso e produção de biogás no Brasil é necessária e traria diversos benefícios econômicos, sociais, ambientais e tecnológicos, assim como ocorreu em países como a Alemanha e Dinamarca, além de viabilizar a exploração do grande potencial energético brasileiro a partir dessa fonte renovável. / Global demand for energy and concern for the environment is increasing. Biogas responds to these two issues since it is a source of renewable energy obtained through the environmental treatment of organic waste. The biogas production potential of organic matter depends on the physical and biochemical variables of the digestion process, such as temperature and pH, which can be controlled for a higher efficiency of the process. This masters thesis analyzes some political and strategic circumstances about the creation of a national incentive program for the production and use of biogas in Brazil through a critical analysis of the theme made from literature review. The Brazilian potential for biogas generation in automated systems is calculated using a simple methodology based on practical data from Danish plants and the Ajuricaba agroenergy condominium in southern Brazil. Brazil has incentive programs for the use and production of renewable energy, such as ethanol and biodiesel. The background from the application of these programs serves as a learning tool for the creation of a national biogas program. Other countries have achieved the economic viability of commercial biogas exploitation because of government incentives. Brazil faces political and technological challenges to run a national biogas program that is a strategic source for demand reduction in the peak hours of the power system due to its easy storage and reliability. This research results show that automated systems, in general, increase biogas production by 133% when compared to simple systems, giving Brazil a potential biogas generation of 22.81 billion m 3 /year, in a conservative perspective. The implementation of policies that encourage the use and production of biogas in Brazil is necessary and would bring several economic, social, environmental and technological benefits, as it has occurred in countries such as Germany and Denmark, as well as making feasible the exploitation of the great Brazilian energy potential from this renewable source.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:49:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332235.pdf: 1846706 bytes, checksum: f11c24f2eaafbf63f682e3873713e1a0 (MD5) Previous issue date: 2014 / São apresentadas as análises exergética e ambiental considerando a produção de biogás a partir de resíduos sólidos urbanos (RSU) e seu uso para geração distribuída. O domínio do sistema completo inclui o transporte do RSU, os processos do aterro sanitário e a geração de eletricidade. Na análise foi considerado um aterro sanitário localizado no estado de Santa Catarina. O aterro sanitário recebe o RSU dos municípios de Itajaí e Balneário Camboriú, que representam uma população total de aproximadamente 300.000 habitantes. O aterro sanitário tem sete anos de serviço e atualmente o biogás é coletado e usado para gerar energia elétrica. Durante esse período tem-se acumulado o total de 650.000 t de RSU. A vazão volumétrica do biogás de aterro coletado é 435 Nm3/h. O inventário de entradas e saídas tanto de energia e materiais como de emissões de gases de efeito estufa (GEE) está baseado no levantamento de dados de campo, informação fornecida pelas empresas e documentação técnica. Os resultados da análise proposta também podem ser utilizados para comparar o impacto ambiental de diferentes sistemas de conversão e combustíveis, com a finalidade de identificar quais são os processos do sistema responsáveis pela maior destruição de exergia e maior impacto ambiental. Na análise exergética foi calculado que para fornecer 736 kWe à rede elétrica são necessários 55 kW dos quais 52,7 kW correspondem ao diesel utilizado no transporte e 2,3 ao gás liquefeito de petróleo (GLP) utilizado no aterro sanitário. Os resultados da análise ambiental, obtidos através da aplicação da técnica de avaliação do ciclo de vida (ACV), considerando a categoria de impacto mudança climática e usando o índice Global Warming Potential (GWP 100a), mostraram que por cada MWh de energia fornecida à rede, são emitidos 3.287 kg CO2-eq, correspondendo 64,25% às fugas de biogás no aterro sanitário, 33,25% às emissões do motogerador e 2,50% ao transporte do RSU. Os resultados obtidos são importantes na tomada de decisões com o objetivo de atenuar a mudança climática reduzindo as emissões de GEE. Os resultados podem ser utilizados para comparar com a produção de eletricidade a partir da incineração direta dos RSU.<br> / Abstract: An exergy and environmental analysis is presented considering the landfill gas production from municipal solid waste (MSW) and its use for distributed generation. The domain of the entire system includes the transport of the MSW, the sanitary landfilling process and electricity generation. An existing sanitary landfill located in the state of Santa Catarina is considered for analysis. The sanitary landfill receives MSW from Itajaí and Balneário Camboriú, representing a total population of approximately 300,000 citizens. The sanitary landfill is about seven years old and now the biogas is collected for electricity generation. During this period a total of 650,000 t of MSW was accumulated. The mass flow rate of landfill gas is measured as 435 Nm3/h. The inventory of inputs and outputs of energy and materials, as well the greenhouse gases (GHG) releases are based on field measurements, provided information and technical documentation. The proposed analysis can be used to compare the environmental impact of different conversion systems and fuels, in order to identify which processes of the system are responsible for greater exergy destruction and environmental impacts. The exergy analysis reports a utilization of 55 kW for supplying 736 kWe to the electrical grid, 52,7 kW corresponding to the diesel used for the transport of the MSW and 2,3 kW to the liquefied petroleum gas (LPG) used in the landfill. The results of the environmental analysis, obtained by using the method of life cycle assessment (LCA), considering the climate change as impact category and using the Global Warming Potential (GWP) index, showed that for each MWh of energy provided to the grid, 3.287 kg CO2-eq are released, 64,25% corresponding to biogas leakage on the landfill, 33,25% to motorgenerator releases and 2,50% to MSW transport. The found results are important to manage further decisions in order to attenuate the climate change by reducing the emissions of GHG. The results may be used to compare with electricity production from MSW direct incineration.