Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02Bitstream added on 2014-06-13T19:39:27Z : No. of bitstreams: 1 souza_acc_me_guara.pdf: 1178727 bytes, checksum: 36f6a2063176d1106a7c533e016baa05 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Neste trabalho efetua-se análises técnica e econômica de um reformador a vapor de etanol para a produção de 0,7 Nm3/h de hidrogênio, capacidade esta suficiente para acionar uma célula de combustível do tipo PEMFC de 1 kW. A análise técnica abrange análises físico-química e termodinâmica (que envolve inclusive análise exergética), que consiste em fornecer as faixas de temperatura e pressão necessárias à reforma a vapor, e na determinação dos volumes de reagentes consumidos (neste caso, etanol e água). Foi possível obter informações sobre os principais produtos da reforma a vapor (hidrogênio e dióxido de carbono) e o grau de avanço da reação de reforma do etanol. As informações necessárias para o início da modelagem foram obtidas da literatura. A análise exergética permitiu avaliar as melhores condições (temperatura e pressão) para a reforma, baseando-se nos níveis de irreversibilidades. Finalmente, através da análise econômica, avaliou-se os custos de produção de hidrogênio em função do custo de investimento, operação e manutenção no reformador e acessórios. Foram selecionadas quatro fontes de calor para o processo (gás natural, gás liquefeito de petróleo, álcool e eletricidade). Conclui-se que a reforma a vapor de etanol é tecnicamente viável, podendo colocar o hidrogênio combustível no rol dos insumos energéticos alternativos e renováveis. Do ponto de vista econômico, o kWh de hidrogênio produzido por reforma de etanol apresenta o menor valor (numa faixa de 0,06471 a 0,10863 US$/kWh), devido ao alto custo de investimento e ao pequeno volume de produção de reformadores de etanol. Estes custos energéticos do hidrogênio poderão ser mais baixos, desde que haja uma maior produção em escala de reformadores de etanol. / In this work the technical and economic analysis of a steam reformer of ethanol is made. The objective is the production of 0.7 Nm3/h of hydrogen to be used in a 1 kW powered PEMFC. The technical analysis consists in physical and chemical, and thermodynamic studies (including the exergetic analysis). These analysis provide informations as temperature and pressure ranges for steam reforming and the volume of the used reactants (in this case, ethanol and water). Through a mathematic modeling, it s possible to get informations as the products of reforming (the hydrogen and carbon dioxide are the principal products) and the advance degree of the reaction. The useful informations for the modeling were got in the literature. Also about the technical analysis, an exergetic analysis was carried out, permitting obtain the best conditions (temperature and pressure) for the reforming based in the lowest irreversibilities level for the process. Finally, through the economic analysis, the costs of hydrogen production as a function of investment, operation and maintenance costs was made. Four heat sources for the process (natural gas, liquefied petroleum gas, ethanol and electricity) were considered for this analysis. This study has indicated that the steam reforming of ethanol is technically feasible, for the production of hydrogen as one of the alternative and renewable fuel. Economically, the hydrogen produced by steam reforming of ethanol presents the lowest cost, but expensive (at a range from 0,06471 to 0,10863 US$/kWh) because the high cost of investment and the small production of ethanol reformer.

Orientador: Elso Drigo Filho / Banca: Rogério Custodio / Banca: Jorge Chahine / Resumo: Nesse trabalho o estado fundamental para a molécula de H2 é calculado usando o método variacional. A abordagem proposta aqui usa a função de onda molecular do tipo Valence Bond (VB), escrita como sendo a soma do termo de valência com o termo iônico, sendo ao último dado um peso diferente em relação ao primeiro. A molécula é confinada em uma caixa elipsoidal impenetrável. Como uma primeira aproximação esse tipo de geometria pode ser usada para simular moléculas dentro de cavidades proteicas. Os orbitais atômicos são construídos através de sugestões inspiradas no método de fatorização da equação de Schrödinger. A polarizabilidade, momento de quadrupolo e os autovalores de energia para a parte vibracional também são calculados. O objetivo desse trabalho é propor uma função de onda simples, em comparação com as encontradas na literatura, para a molécula de hidrogênio confinada. Os resultados numéricos estão de acordo com os encontrados na literatura e levam à discussão de quanto o termo iônico é relevante para o sistema estudado / Abstract: The ground state energies for the confined H2 molecules are computed by using the variational method. The approach proposed here uses the wave function molecular of the type Valence Bond (VB), written as the sum of the covalent term with ionic term, for last term is given a weight different in relation the first term. The molecules are confined in impenetrable prolate spheroidal boxes. In first approach this system can be used for simulate molecules in protein cavities. The atomic orbitals are built from previous suggestion inspired from the factorization of Schrödinger equation. The aim of this work is to propose a new simple and efficient wave function to be used for confined hydrogen molecule. The polarizability, quadrupole moment and vibrational states are also calculated. The results obtained are in agreement with other results presents in the literature and they lead to discussion about of relevance of ionic term in the wave function / Mestre

Orientador: Marcus Guenter Zwanziger / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T23:37:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EnnioPeresda_M.pdf: 1811329 bytes, checksum: 7874b22e7de25b1e31c715e88fd5ea09 (MD5) Previous issue date: 1981 / Resumo: A utilização do hidrogênio como matéria prima ou como vetor energético requer uma solução apropriada ao problema de seu armazenamento. O armazenamento a altas pressões e/ou baixas temperaturas não são satisfatórias, uma vez que requerem instalações especiais e exigem muita energia no processo. Uma solução possível e bastante promissora se refere à utilização de certas ligas metálicas que possuem a propriedade de formarem hidretos relativamente instáveis. Nesse caso consegue-se armazenar hidrogênio a uma densidade superior ao hidrogênio liquido à temperatura ambiente e a baixas pressões. Neste trabalho apresentamos um relato sucinto das teorias correntes relativas à forma com que o hidrogênio se apresenta no interior da rede metálica e à aplicação da regra de Van't Hoff para determinar-se as propriedades termodinâmicas dos hidretos metálicos. Fundimos ligas metálicas de Magnésio-Níquel com diversas percentagens de níquel, contendo pequenas quantidades de terras raras. As amostras foram analisadas por Metalografia ótica, Microscopia Eletrônica e Espalhamento de Raios-X em Pó, determinando-se suas composições e processos de formação. Estabeleceram-se suas propriedades relevantes às aplicações no armazenamento de hidrogênio: capacidade de armazenagem, velocidades de absorção/dessorção, temperatura de trabalho, pressões de equilíbrio, propriedades termodinâmicas. Uma liga foi selecionada para produção em massa. Desenvolveu-se processo de produção dessa liga em quantidade considerável. O produto foi utilizado na construção de um tanque de armazenamento de hidrogênio desenhado para ser instalado em veículo automotivo, que foi testado e correspondeu às expectativas de projeto. O tanque pesa 46,3 Kg, ocupa um volume de 21 l, e retém 10 Nm3 de hidrogênio a 1 atm e 20°C / Abstract: The massive and common use of hydrogen as an energy carrier requires an adequate solution to the problem of storing it. High pressures or low temperatures are not entirely satisfactory, having each a limited range of applications. Reversible metal hydrides cover a range of applications intermediate to high pressure gas and low temperature liquid hydrogen, retaining very favorable safety and energy density characteristics, both for mobile and stationary applications. This work demonstrates the technical viability of storing hydrogen in metal hydrides of magnesium-nickel alloys. Al so, it shows that technology, a product of science, can be generated within an academic environment, of the goal is clear, the demand outstanding and the means available. We review briefly theoretical models relating to metal hydride properties, specially the thermodynamics properties relevant to this work. We report our experimental results on hydrides of magnesium-nickel alloys of varions compositions including data on structure, hydrogen storage capacities, reaction kinetics, pressure-composition isotherms. We selected a promising alloy for mass production, built and tested a modular storage tank basead on the hydrides of the alloy, with a capacity for storing 10 Nm3 of hydrogen of 1 atm and 20°C. The tank weighs 46,3 Kg and has a volume of 21 l / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Elso Drigo Filho / Banca: Marinônio Lopes Cornélio / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Banca: Nelson Augusto Alves / Banca: Herculano da Silva Martinho / Resumo: Este trabalho apresenta autovalores de energia para as ligações das moléculas de hidrogênio, H2 e de oxigênio O2, ambas confinadas em cavidades elípticas. Esses sistemas também foram estudados sem confinamento. Os resultados foram obtidos através da associação entre o método variacional e a mecânica quântica supersimétrica, cabendo a supersimetria determinar as funções de onda dos orbitais atômicos constituíntes dos orbitais moleculares. A "aproximação de Hïckel" é utilizada para explicar a estabilidade similar entre as ligações da molécula de oxigênio. Os resultados obtidos para as ligações químicas das moléculas (hidrogênio e oxigênio) apresentaram um valor para o volume de confinamento onde o sistema é mais estável. Por fim, são discutidas possíveis aplicações para sistemas envolvendo sítios ativos de proteínas / Abstract: This works presents the energy eigenvalues for the bonds of hydrogen and oxygen molecules, both confined in elliptical cavities. Those systems are also studied without confinement. The results are obtained through the variational method and supersymmetric quantum mechanics. The supersymmetry permits to determine the atomic orbitals. The "Hückel approximation" is used to justify the similar stability between and bonds in the oxygen molecule. The obtained results to the molecular chemical bonds (hydrogen and oxygen molecules) shown a stability region of energy interns of the confinement volum. Finally, possible applications for systems involving protein active sites are discussed / Doutor

Orientador: Eduarno Norberto Codaro / Coorientadora: Heloisa Andréa Acciari / Banca: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Alain Laurent <arie Robin / Resumo: O fenômeno da corrosão e fragilização por hidrogênio de aços submetidos a ambientes com presença de sulfeto de hidrogênio (H2S), também conhecidos como ambientes de serviço ácido ou sour service, tem grande relevância para o mercado de óleo e gás, devido ao seu potencial para causar acidentes com impactos ambientais, perdas humanas e econômicas elevadas. As variáveis de maior relevância neste processo corrosivo são a pressão parcial de H2S, o pH do meio, a tensão e a temperatura na qual o material está submetido, sendo o conhecimento sobre a influência de cada uma delas de grande importância para o contínuo desenvolvimento dos materiais para operação nestes ambientes. A qualificação dos aços utilizados na construção de dutos para serviço ácido geralmente se faz através de testes laboratoriais em meios corrosivos normatizados, sendo os mais utilizados as soluções descritas nas normas NACE TM0284 e TM0177. Neste trabalho, o processo corrosivo do aço API 5L X52MS foi estudado por meio de curvas de polarização potenciodinâmica e testes de resistência ao trincamento induzido por hidrogênio (HIC) do material exposto às soluções 284-B, 177-A e 177-B. As taxas de corrosão e a susceptibilidade ao trincamento do material foram determinadas em cada meio e os produtos de corrosão formados foram caracterizados por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e análises químicas por espectrometria de energia dispersiva de raios-X e difratometria de raios-X, concluindo-se que a se... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The corrosion and hydrogen embrittlement phenomenon of steels subjected to environments containing hydrogen sulfide (H2S), known as sour service, has great relevance for the oil and gas market, due to its potential to cause accidents with high environmental impacts, human and economic losses. The most relevant variables in this corrosion process are the partial pressure of H2S, pH of the medium, the pressure and the temperature at which the material is subjected, been the knowledge about the influence of each one of them of great importance to the continuous development of materials for operation in these environments. The qualification of steels to be used in the construction of sour service pipelines is usually done through laboratory tests in standardized corrosive solutions, been the most common the ones described in NACE TM0284 and NACE TM0177 standards. In this work, the corrosive process of the steel API 5L X52MS was studied by means of polarization curves and hydrogen induced cracking tests (HIC) of the material exposed to the solutions 284-B, 177-A and 177-B. The corrosion rates and susceptibility to cracking of the material were determined in each medium and the corrosion products formed were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy and chemical analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction, concluding that the medium severity decrease with pH increase, which has a direct impact on the solubility of the corrosion products and also on the diffusion of atomic hydrogen into the material / Mestre

Orientador: José Luz Silveira / Babca: José Feliciano Adami / Banca: Lúcia Bollini Braga / Resumo: O processo de reforma a vapor de etanol produz normalmente um gás composto principalmente por hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), fato que faz necessário inserir uma etapa de purificação para produção de hidrogênio puro. A tentativa de melhoria dessas tecnologias (reforma a vapor de etanol e purificação) tem motivado pesquisas centradas unicamente na concepção dos reatores, dando pouca atenção a sua modelagem matemática e a análise dinâmica aplicada ao controle. O controle do processo deve lidar com as não linearidades presentes na dinâmica do reformador e ser capaz de satisfazer a demanda de hidrogênio necessária em uma célula a combustível (CC), mantendo baixo ou eliminando o monóxido de carbono em vista da possibilidade de contaminação do eletrólito, que depende do tipo de tecnologia empregada. Neste trabalho estuda-se a modelagem matemática e análise dinâmica visando o controle do processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio puro, considerando também a etapa de purificação (reator catalítico + membrana de separação). Para a modelagem considera-se a aplicação das equações do balanço de massa e do balanço de energia (modelos). O modelo do processo é não linear e é representado por equações diferenciais parciais (PDE), as quais são convertidas em equações diferenciais ordinárias (ODE) pelo método de diferenças finitas antes de serem resolvidas. Para a análise dinâmica é realizado o cálculo dos pontos de equilíbrios e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The process of steam reforming of ethanol usually produces a gas composed mainly of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO2), which makes it necessary to insert a purification step for the production of pure hydrogen. The attempt to improve these technologies (steam reforming of ethanol and purification) has motivated research focused solely on the design of reactors, paying little attention to their mathematical modeling and dynamic analysis applied to control. Process control must deal with the nonlinearities present in the reformer's dynamics and be able to satisfy the required hydrogen demand in a fuel cell (FC), keeping carbon monoxide low or eliminating in view of the possibility of contamination of the electrolyte, which depends on the type of technology employed. In this work, it is studied the mathematical modeling and dynamic analysis aiming at the control of the process of steam reforming of ethanol for the production of pure hydrogen, also considering the purification stage (catalytic reactor + separation membrane). For the modeling it is considered the application of a mass balance and energy balance equations (models). The model of the process is nonlinear and it is represented by partial differential equations (PDEs), which are converted into ordinary differential equations (ODE) by the finite difference method before being solved. For the dynamic analysis, the equilibrium points and the stabilization factors are calculated, essential characteristics that reveal whether the system is stable or not. It is concluded from the simulations that the models used (EDO) made it possible to observe the dynamic behavior of the process as a whole. In the case of the catalytic reactor, it was observed that hydrogen concentrations are increasing and that of water and ethanol are decreasing, as the synthesis gases are ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A geração de hidrogênio na indústria de processos tem adquirido cada vez maior destaque no cenário nacional e internacional devido à grande tendência de aumento de seu consumo, para sua utilização em processos nobres, por exemplo, no hidrotratamento de combustíveis, buscando produtos de maior qualidade. Dentro deste contexto, ganha importância o processo de geração de hidrogênio, onde o domínio de sua tecnologia torna-se fundamental para a sua otimização. O reator de shift na unidade de geração de hidrogênio, etapa intermediária e responsável por converter o monóxido de carbono do gás de síntese a dióxido de carbono e hidrogênio, constitui um sistema reacional cuja predição de seu comportamento cinético, utilizando-se um modelo adequado pode ser bastante útil. Foi realizado extenso levantamento de modelo cinético fenomenológico com as devidas correções requeridas em termos de fenômenos de difusão nos poros de um catalisador em formato de pellet, desativação catalítica, pressão e ordem aparente da reação, para a modelagem de um reator de shift industrial de leito fixo de alta temperatura, utilizando catalisadores comerciais do tipo Fe-Cr promovidos por Cu. Previamente à etapa de modelagem, a consistência e qualidade dos dados industriais disponíveis foram avaliadas, onde um modelo estatístico entre as principais variáveis de entrada e a conversão de CO, foi desenvolvido, encontrando-se uma correlação de 0,75. Foi realizado um estudo da termodinâmica de equilíbrio deste conjunto de dados. As equações diferenciais de balanço molar e energético deste sistema foram propostas, e solucionadas por uma ferramenta computacional adequada. O modelo é ajustado e validado utilizando-se dados de operação de um reator industrial, obtendo-se um coeficiente de correlação de 0,77. Finalmente, demonstra-se a utilidade do modelo apresentando-se um estudo de caso de pesquisa de temperatura de alimentação ótima do reator, validada pela realização de um teste em reator industrial. Em um segundo estudo de caso, diferentes simulações são realizadas para se explicar determinados aspectos relevantes do comportamento histórico operacional de um reator de shift industrial. Uma malha de controle é proposta para a otimização da conversão do reator.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-19Bitstream added on 2015-03-03T12:06:58Z : No. of bitstreams: 1 000807542.pdf: 1263932 bytes, checksum: 2637784563c12a1f4e37ed4e73907115 (MD5) / Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo após, desenvolve-se uma simulação, através do software computacional ASPEN ONE HYSYS V8.0, aplicada a uma planta que produz 122,4 ton/ano de hidrogênio e 8096 ton/ano de biodiesel. A planta utiliza como insumos Ácido Fosfórico, Hidróxido de Sódio, Metanol, Gás Natural e Óleo de Canola e consome como utilidades Vapor de Água e Eletricidade. Em estapa posterior é efetuada uma análise exergética, na qual são determinadas as exergias de entrada e saída em cada componente da planta, além das irreversibilidades e rendimentos exergéticos associados. A análise permite qualificar e quantificar o máximo valor de energia útil aproveitado em cada componente conversor de energia do processo integrado de produção de biodiesel e hidrogênio. Posteriormente é aplicada a metodologia de análise funcional termoeconômica, que permite determinar os incrementos exergéticos e custos marginais de produção de biodiesel e de hidrogênio. Em última etapa, é realizada análise ecológica da planta (com ciclo de carbono e sem ciclo do carbono), considerando as emissões de gases do efeito estufa produzidas desde o plantio da canola até a extração e uso do óleo na planta de produção de biodiesel e hidrogênio. Na análise, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer software ASPEN ONE HYSYS V8.0, applied to a plant that produces 122.4 tons / year of hydrogen and 8096 tons / year of biodiesel. The plant uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of useful energy in each component of the process. In another step, a methodology for thermoeconomic functional analysis is applied, for determination the exergetic increments and marginal production costs of biodiesel and hydrogen. In the final step, the ecological analysis of the plant is performed (with and without Carbon Cycle) considering the emissions of greenhouse gases produced from the planting to the extraction of canola and the use of its oil in biodiesel and hydrogen production plant. In this case the pollutants emissions, the equivalent carbon dioxide, the indicator of pollution and ecological efficiency of the plant are determined. This efficiency value is determined using a mathematical model obtained from the equation developed by Cardu e Baica (1999). Finally, it is concluded that the incorporation of the process of hydrogen production in a biodiesel plant is technically, economically and ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-01Bitstream added on 2015-03-03T12:06:58Z : No. of bitstreams: 1 000807535.pdf: 1339366 bytes, checksum: db8862ffb893926d0666fb564335eaa7 (MD5) / As sucessivas crises no setor energético e o aquecimento global têm incentivado pesquisadores a desenvolverem estudos em tecnologias eficientes, e em fontes renováveis, para a geração de energia limpa, que substituam as fontes tradicionais utilizadas atualmente. O hidrogênio é uma importante alternativa para a redução dos impactos ambientais causados pelas emissões de gases provenientes da utilização dos combustíveis de origem fóssil, desde que seja produzido de forma sustentável. Dentre os principais processos de produção de hidrogênio, encontram-se os processos eletrolíticos, fotolíticos e termoquímicos. Neste trabalho de tese foram realizados estudos técnicos, econômicos e ecológicos de processos de produção de hidrogênio, via reforma a vapor de etanol, gás natural e biogás, via eletrólise da água com energia proveniente de fontes renováveis (eólica, fotovoltaica e hidrelétrica) e a partir de algas. Em uma primeira etapa, são apresentadas as considerações iniciais e uma revisão bibliográfica dos processos. Em sequência, é feita a determinação das eficiências energéticas de cada processo de produção de hidrogênio, onde se evidencia, como mais eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de água vertida que seria vertida em hidrelétricas (80%), e menos eficiente, a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas (11,8%). Posteriormente, é realizada análise econômica da produção de hidrogênio e são determinados os custos, em US$/kWh, para cada processo. Neste caso, obteve-se que o processo mais viável é a reforma a vapor de etanol e o menos viável é a eletrólise utilizando eletricidade de plantas fotovoltaicas. Finaliza-se o trabalho de tese com o estudo de impactos ambientais, onde são determinadas as eficiências ecológicas ( ) dos diferentes processos estudados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The successive crisis in the energy sector and the global warming have instigated researchers to develop studies in efficient technologies and renewable sources for clean energy generation able to substitute the no-renewable energy sources used presently. The hydrogen as fuel is an important alternative for the reductions of the environmental impact caused by pollutant gas emissions from the no-renewable energy sources utilization; if is produced in a sustainable route. Among the major hydrogen productions process stand the electrolytic, photolytic and thermochemical processes. In this work are conducted technical, economic and ecological studies of the hydrogen production processes through route of steam reforming of ethanol, natural gas and biogas, through the water electrolysis with energy from renewable sources (eolic, photovoltaic and from hydroelectric) and finally through the hydrogen production by algae. Firstly are presented the initial considerations and a literature review regarding the process in study. Subsequently, a technical study for the determination of the energetic efficiency is developed for each hydrogen production process; where was determined as most efficient process, the water electrolysis with hydroelectric energy (80%) and least efficient, the water electrolysis with photovoltaic energy (11.8%). Afterwards was conducted an economical study of the hydrogen production and was determined the hydrogen production costs, in US$/kWh, for each process. As result was obtained that, the most viable process is the ethanol steam reforming and as least viable, the water electrolysis with photovoltaic energy. Finally, was conducted an ecological study, where were determined the ecological efficiencies ( ) of the processes. The biogas steam reforming and the photobiology process using the Chlamydomonas reinhardtii algae outstand as ... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Banca: Giovana Tommaso / Banca: Rogers Ribeiro / Banca: Mariana Carina Frigieri Salaro / Banca: Luis Augusto do Amaral / Resumo: Neste trabalho foi avaliado o desempenho de três conjuntos de reatores UASB, em escala de bancada, instalados em série, no tratamento de águas residuárias de suinocultura (ARS), do despolpamento de frutos do cafeeiro por via úmida (ARC) e da vinhaça e melaço (ARVM), sob diferentes condições operacionais. Também foi estudada a viabilidade da integração do processo acidogênico e metanogênico para produção de hidrogênio e metano utilizando vinhaça sem controle da temperatura. Os tempos de detenção hidráulico (TDH) aplicados nos reatores UASB (R1+R2) foram de 36, 24 e 12 h, e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no primeiro reator (R1) variaram de 19,0 a 102,5 g DQO total (L d)-1 para o sistema tratando ARS. Para os sistemas tratando ARC e ARVM os TDH foram, respectivamente, de 242 e 223 h e as COV no R1 variaram de 3,3 a 5,3 g DQO total (L d)-1 e de 1,4 a 5,6 g DQO total (L d)-1, respectivamente. Nos sistemas de tratamento, foram observadas eficiências médias de remoção de DQO total e sólidos suspensos totais (SST) de até, respectivamente, de 88 e 91% com ARS, de 91 e 78% com ARC e de 75 e 81% com ARVM. No conjunto de reatores R1+R2 tratando ARS as maiores eficiências médias de remoção de coliformes termotolerantes, nitrogênio total Kjeldahl (NTK) e de cobre foram, respectivamente, de 99, 51 e 63%. Para os reatores R1+R2 tratando ARC, as maiores eficiências médias de remoção de NTK e cobre foram, respectivamente, de 46 e 91%, para os reatores R1+R2 tratando ARVM foram de 27 e 89%, respectivamente. Portanto, os reatores UASB em série, foram eficientes na remoção de DQO e SST de águas residuárias de atividades agropecuária, com produções volumétricas de metano máximas no sistema de tratamento anaeróbio variando de 1,609 a 0,188 L CH4 (L reator d)-1. Apesar de não ter ocorrido produção simultânea de hidrogênio e metano no sistema, observou-se ... / Abstract: This study evaluated the performance of three sets of UASB reactors, in bench scale, installed in series, for the treatment of swine wastewater (SW), coffee bean processing wastewater (CW) and vinasse and molasses (VMW) under different operating conditions. The feasibility of integrating acidogenic and methanogenic process for hydrogen and methane production using vinasse without temperature control was also studied. The hydraulic retention time (HRT) applied in UASB reactors (R1+R2) were 36, 24 and 12 h and organic loading rate (OLR) applied in the first reactor (R1) ranged from 19.0 to 102.5 g COD (L d)-1 in the system treating SW. For the systems treating CW and VMW HTR were, respectively, 242 and 223 h and OLR in R1 ranged from 3.3 to 5.3 g COD (L d)-1 and 1.4 to 5.6 g COD (L d)-1, respectively. Removal efficiencies of COD and total suspended solids (TSS) up to, respectively, 88 and 91% with SW, 91 and 78% with CW and 75 and 81% VMW were observed. In the set of reactors R1+R2 treating SW the highest average removal efficiencies of thermotolerant coliforms, total Kjeldahl nitrogen (TKN) and copper were, respectively, 99, 51 and 63%. For reactors R1+R2 treating CW, the highest average removal efficiencies of TKN and copper were, respectively, 46 and 91% for R1+R2 reactors treating VMW were 27 and 89%, respectively. Therefore, the UASB reactors in series, were efficient in removing COD and TSS in agricultural wastewater, with maximum volumetric methane yields ranging from 1.609 to 0.188 L CH4 (L reactor d)-1. Although simultaneous hydrogen and methane production did not occurred, when fed with vinasses the system demonstrated feasibility in hydrogen production at ambient temperature. The maximum hydrogen production in R1 was 675 mL d-1, with 9% of content and HRT of 19.2 h. The maximum methane production in R2 was 2068 mL d-1, with 68% of content and HTR of 48 h / Doutor