Orientador: Ana Elisa Bressan Smith Lourenzani / Resumo: Diante da constante busca pelo avanço na melhoria da matriz energética global, as energias renováveis assumem papel de suma importância para atender os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). O município de Herculândia, no oeste do estado de São Paulo, possui como principal atividade econômica a produção e processamento do amendoim. Durante esse processo é gerada uma grande quantidade de cascas, resíduo com potencial gerador de energia. Nesse contexto, o problema de pesquisa consiste na seguinte questão: qual o potencial de produção de biogás a partir da casca de amendoim? Partindo dessa questão, o objetivo principal dessa pesquisa é analisar a potencialidade e sustentabilidade da utilização da casca de amendoim como resíduo para a geração de biogás pela agricultura familiar do município de Herculândia – SP. Para tal, foi construído um protótipo de biodigestor com o intuito de avaliar o volume de biogás produzido por meio do processo de biodigestão da casca de amendoim. A análise dos resultados possibilitou avaliar o potencial da produção de biogás a partir desse resíduo, assim como quantificar o volume de biofertilizante gerado. A avaliação da sustentabilidade desse processo foi feita por meio da aplicação da contabilidade emergética. Os resíduos da casca de amendoim produziram 22,3 m³ de biogás por hectare, o que corresponde a uma energia gerada de 31, 84 kWh/mês. Assim, verificou-se que a biodigestão da casca do amendoim consiste em uma alternativa para o aproveita... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2016-07-29T11:24:16Z No. of bitstreams: 1 2016 - Camila Ferreira Matos.pdf: 1710428 bytes, checksum: 85f1c19a9a282d3cf2723e02fd0b08d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-29T11:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Camila Ferreira Matos.pdf: 1710428 bytes, checksum: 85f1c19a9a282d3cf2723e02fd0b08d6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / FAPERJ - Funda??o Carlos Chagas Filho de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Milk production in Brazil stands out as one of the main agricultural activities. The intensification of these animal production systems results in large concentrations of residues. Generally, these residues are applied in the fields without treatment, contaminating the ground water, eutrophication of rivers, among others. It is recommended the use of biodigester as a viable and practical alternative to the use of organic waste. In this context, this study aimed to evaluate the efficiency of biogas production and agronomic potential of biofertilizer, resulting from the biodigestion of manure from dairy cattle under organic and conventional production systems. Eight prototypes bench biodigesters were used (supply batch) filled with dairy cattle manure under organic production from Fazendinha km 47 and and with the dairy cattle waste under conventional production system, from Pesquisa Agropecu?ria do Estado do Rio de Janeiro. The experimental design was completely randomized with four repetitions for each treatment. After the anaerobic biodigestion of waste, chemical, physical and biological analyzes were performed, according to the legislation of the CONAMA 375/06. After 210 days was observed a cumulative production of 6.18 L of biogas from the biodigestion of manure from cattle under organic system (DBSO) and 11.15 L biogas for cattle manure under conventional system (DBSC). The DBSC also have a higher energy potential and biogas potential (m3 / kg substrate, total solids and volatile solids) relative to DBSO. This increased production of biogas in DBSC is consistent with a greater reduction in total solids (TS) and volatile solids (VS) in this treatment, with reduced values of 27% and 33%, respectively. However, with regard to biogas explosive, the DBSO reached 100% LEL (lower explosive limit) 50 days before the DBSC. It demonstrates that there was increased production of biogas in DBSC, but lower quality, with respect to the methane concentration compared to DBSO. Statistical difference was observed between the input material (influent) and outlet (effluent) in the digester for pH, electrical conductivity (EC), ST, SV and humidity. Anaerobic biodigestion increased pH and reduced EC in effluent material. In respect of biofertilizers, it was observed statistical difference between DBSO and DBSC in the case of pH and electrical conductivity (EC). Biofertilizer derived from DBSO and DBSC had a minimum carbon content to be included as organic fertilizers, with values of 97.14 and 91.04 g kg-1, respectively. The levels of nutrients Mg, K and Fe were higher in biofertilizers DBSO and Ca, Mn, Cu and Zn were higher in biofertilizers DBSC. Heavy metal contents were higher in biofertilizers DBSC, except Ba. DBSC biofertilizer presented Cd content higher than that permitted by organic fertilizers law. In conclusion, the milk production systems influence the production of biogas and the chemical and physical characteristics of biofertilizer. DBSC had become more efficient in the production of biogas while the DBSO demonstrated greater potential for use as organic fertilizer crop. / A produ??o de leite no Brasil destaca-se como uma das principais atividades agropecu?rias. Por?m, a intensifica??o desse sistema de produ??o resulta em grandes concentra??es de res?duos. Geralmente, esses res?duos s?o aplicados na lavoura sem tratamento pr?vio, salinizando o solo, eutrofizando os rios, entre outros. Recomenda-se o uso do biodigestor como uma alternativa vi?vel de utiliza??o racional dos res?duos org?nicos. O trabalho teve como objetivo avaliar a efici?ncia da produ??o de biog?s e do potencial agron?mico do biofertilizante, resultantes da biodigest?o anaer?bica de dejetos de bovinos de leite, sob sistema org?nico e convencional de produ??o. Utilizaram-se oito prot?tipos de biodigestores de bancada abastecidos com os dejetos de bovinos de leite, sob produ??o org?nica, da Fazendinha do km 47 e, com os dejetos de bovino de leite, sob sistema convencional, provenientes da Pesagro-RJ. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com 4 repeti??es para cada tratamento. Ap?s a coleta e biodigest?o anaer?bica dos dejetos foram realizadas an?lises qu?micas, f?sicas e biol?gicas, de acordo com a Legisla??o do CONAMA 375/06. Ap?s os 210 dias foi observada uma produ??o acumulada de 6,18 L de biog?s a partir da biodigest?o dos dejetos de bovinos sob sistema org?nico (DBSO) e 11,15 L de biog?s para os dejetos de bovinos sob sistema convencional (DBSC). O DBSC tamb?m apresentou maior potencial energ?tico e potencial de produ??o de biog?s (m3/kg de substrato, de s?lidos totais e de s?lidos vol?teis) em rela??o ao DBSO. Essa maior produ??o de biog?s nos DBSC est? condizente com uma maior redu??o de s?lidos totais (ST) e vol?teis (SV) nesse tratamento, com valores de redu??o de 27% e 33%, respectivamente. No entanto, com rela??o ? explosividade do biog?s, o DBSO atingiu 100% de LEL (limites de explosividade inferior) 50 dias antes do DBSC. Isso demonstra que, houve maior produ??o de biog?s no DBSC, por?m de menor qualidade, no que diz respeito ? concentra??o de metano, em compara??o ao DBSO. Foi observada diferen?a estat?stica entre o material de entrada (afluente) e sa?da (efluente) no biodigestor para pH, condutividade el?trica (CE), ST, SV e umidade. A biodigest?o anaer?bica elevou o pH e reduziu a CE no material efluente. Quanto aos biofertilizantes, observou-se diferen?a estat?stica entre os DBSO e DBSC tratando-se do pH e da condutividade el?trica (CE). Os biofertilizantes oriundos de DBSO e DBSC apresentaram um teor de C m?nimo para serem considerados fertilizantes org?nicos, com valores de 97,14 e 91,04 g kg-1, respectivamente. Os teores dos nutrientes Mg, K e Fe foram superiores nos biofertilizantes de DBSO e os de Ca, Mn, Cu e Zn foram maiores nos biofertilizantes de DBSC. Os teores de metais pesados, exceto o Ba, foram maiores nos biofertilizantes de DBSC. O biofertilizante do DBSC apresentou teor de Cd acima do permitido por lei para fertilizantes org?nicos. Conclui-se que, os sistemas de produ??o de leite influenciaram na produ??o do biog?s e nas caracter?sticas qu?micas e f?sicas do biofertilizante. Os DBSC apresentaram-se mais eficientes na produ??o de biog?s enquanto que, os DBSO demonstraram maior potencial de uso como adubo org?nico das culturas.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-08-16T23:07:38Z No. of bitstreams: 1 Matheus V D Gueri 2017.pdf: 1827938 bytes, checksum: f928f0bf5b55cfe7b22abca24733dcc7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T23:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Matheus V D Gueri 2017.pdf: 1827938 bytes, checksum: f928f0bf5b55cfe7b22abca24733dcc7 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The generation of food waste grows as the demand for food increases, that is, it is bound to the entire food production chain. This emphasize new techniques must be developed to assure the proper handling and treatment of this organic residue. Anaerobic digestion of food waste then arise as a promising alternative for the treatment of food waste that simultaneously promote the generation of clean and renewable energy. Therefore, the present research aimed to perform anaerobic digestion of food waste from a popular restaurant, verifying the potential for energetic utilization. BMP assays were performed in 250 mL reactors to verify the biodegradability of food residues, and in a prototype 408 L anaerobic reactor, adapted with agitation and temperature control, operating in a semi-continuous feed mode with the food waste. The variables of control (solids, pH, VFA, alkalinity, Volatile Acid:Alkalinity ratio and organic loading) were collected 3 times a week, over 51 days, totaling 21 samplings. Reductions of COD and SV were obtained in the percentages of 81.63% and 23.58% for the BMP assay and 82.34 and 90.22% for the semi-continuous experiment. It was possible to reach the specific methane production of 0.311 Nm3 CH4.kgVSr-1 for the BMP assay and 0,444 Nm3 CH4.kgVSr-1 in the semi-continuous experiment. The daily production of the semi-continuous reactor was obtained the average of 220 Lbiogas.d-1; while the volumetric production of biogas obtained an average of 0.540 L.Lr-1d-1. It was verified too that there was the stability of the semi-continuous reactor, with a mean Volatile Acid:Alkality ratio of 0.49. / A geração de resíduo alimentar cresce conforme aumenta a demanda por alimentos, ou seja, está atrelada a toda a cadeia de produção alimentar. Isso evidencia que novas técnicas devem ser desenvolvidas para assegurar o manejo e tratamento adequado destes resíduos. A digestão anaeróbia de resíduos alimentares surge então como uma alternativa promissora para o tratamento dos resíduos alimentares que simultaneamente promove a geração de energia limpa e renovável. Sendo assim, a presente pesquisa teve por objetivo realizar ensaios de digestão anaeróbia de resíduos alimentares provenientes de um restaurante popular, verificando o potencial de reaproveitamento energético. Foram realizados ensaios BMP em reatores de 250 mL para verificar a biodegradabilidade dos resíduos alimentares e em um protótipo de biodigestor anaeróbio de 408 L, adaptado com mecanismos de agitação e controle de temperatura, operando em modo de alimentação semi-contínuo com os resíduos alimentares. As variáveis de controle (sólidos, pH, AGV, alcalinidade, relação AV/AT e carga orgânica) foram coletadas 3 vezes por semana, ao longo de 51 dias, totalizando 21 amostragens. Obtiveram-se reduções da DQO e SV, respectivamente, os percentuais de 81,63 % e 23,58 % para o ensaio BMP e de 82,34 e 90,22 % para o experimento semi-contínuo. Foi possível alcançar a produção específica de metano de 0,311 Nm3 CH4.kgSVr-1 para o ensaio BMP e 0,444 Nm3 CH4.kgSVr-1 no experimento semi-contínuo. A produção diária do reator semi-contínuo foi, em média, de 220 Lbiogás.d-1; e a produção volumétrica de biogás média foi de 0,540 L.Lr-1d-1. Também se verificou a estabilidade do reator semi-contínuo, que apresentou em média a relação AV/AT de 0,49.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-12-20T10:44:59Z No. of bitstreams: 1 TES_FAUZI_DE_MORAES_SHUBEITA_COMPLETO.pdf: 3081759 bytes, checksum: e0df3188cf06a6ad0882da6e523d5941 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T10:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_FAUZI_DE_MORAES_SHUBEITA_COMPLETO.pdf: 3081759 bytes, checksum: e0df3188cf06a6ad0882da6e523d5941 (MD5) Previous issue date: 2016-08-23 / Digesters are devices capable of converting organic waste into biogas and biofertilizer through an Anaerobic Digestion (AD) process. The conceptual simplicity of the equipment hidden the high complexity of chemical and physical processes of AD. This complexity is revealed by the amount of environmental variables that should be monitored to ensure the process efficiency. The primary variables that affect the DA process are temperature, pressure, resulting gas measurement, resulting acids, hydrogen potential (pH) and composition of organic matter. The digesters may be used in urban and rural areas, depending on the type of organic waste. In both places, it is difficult to monitor and control the digesters and therefore compromising their efficiency, which is historically identified as a failure element in projects that have tried to deploy these devices in large scale. In an interdisciplinary way and focusing on the digesters efficiency, we carried out experiments with collection and analysis of biogas and organic waste samples that allowed exploring the microbiological life of a real AD system. This exploration enables us to map the bacteria present in the organic waste, which were classified and grouped according to the four stages of AD (Hydrolysis, Acidogenesis, Acetogenesis, and Methanogenesis). From this analysis, it was possible to develop a mathematical model and software to simulate the behavior of an AD system and a hierarchical control and monitoring model based on a Wireless Sensor Network (WSN). The results of the simulations made it possible to understand and evaluate the behavior of a DA system, especially in temperature control, highlighting how the monitoring and control are essential to production of biogas and biofertilizers. / Biodigestores s?o equipamentos que t?m a capacidade de converter res?duos org?nicos, atrav?s da Digest?o Anaer?bica (DA), em biog?s e biofertilizante. A simplicidade conceitual do equipamento oculta grande complexidade dos processos qu?micos e f?sicos da DA. Esta complexidade se revela na quantidade de vari?veis do meio que devem ser monitoradas para garantir melhor efici?ncia do processo. As principais vari?veis que afetam o processo de DA s?o temperatura, press?o, mensura??o de gases resultantes, ?cidos resultantes, potencial Hidrogeni?nico (pH) e composi??o da mat?ria org?nica. Os biodigestores podem ser utilizados em ?reas urbanas e rurais, dependendo do tipo de res?duo org?nico. Em ambos os locais pode haver dificuldade em monitorar e controlar os biodigestores e por consequ?ncia comprometer a sua efici?ncia, o que historicamente ? apontado como um elemento de fracasso nos projetos que tentaram implantar estes equipamentos em grande escala. De forma interdisciplinar e com foco na efici?ncia dos biodigestores, foram desenvolvidos experimentos com coleta e an?lise de biog?s e amostras de dejetos que permitiram explorar a microbiologia de um sistema real de DA. Esta explora??o permitiu mapear as bact?rias presentes no dejeto, que foram classificadas e agrupadas conforme as quatro fases da DA (Hidr?lise, Acidog?nese, Acetog?nese e Metanog?nese). A partir desta an?lise foi poss?vel desenvolver um modelo matem?tico e um software para simular o comportamento de um sistema de DA e tamb?m um modelo hier?rquico de monitoramento, controle e atua??o baseado em uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF). Os resultados das simula??es possibilitaram compreender e avaliar o comportamento de um sistema de DA, em especial no controle de temperatura, destacando o quanto o monitoramento e controle s?o essenciais a produ??o de biog?s e biofertilizante.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-04-27T17:27:26Z No. of bitstreams: 1 Neuri Rempel.pdf: 1414299 bytes, checksum: e09f1fc8267c07d066f0e701aca28d19 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-27T17:27:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neuri Rempel.pdf: 1414299 bytes, checksum: e09f1fc8267c07d066f0e701aca28d19 (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação / O aproveitamento energético da fração biodegradável dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) na forma de biogás, é uma das alternativas para minimizar os impactos sociais e ambientais causados pela disposição destes resíduos. A digestão anaeróbia sob condições controladas, objetivando o máximo de rendimento de biogás é uma alternativa promissora, principalmente quando for conduzida com o acréscimo de outros resíduos orgânicos de elevado potencial para geração de biogás, como a glicerina. A glicerina é um subproduto da produção de biodiesel e possui percentual de carbono acima de 90%, tornando-se um excelente cosubstrato para digestão anaeróbia. Esta pesquisa avaliou a geração de biogás em escala piloto, utilizando a fração orgânica do RSU pós-esteira de triagem da cidade de São Leopoldo/RS, com incremento de glicerina em relação à massa de resíduo adicionada no digestor. Utilizou-se um reator de 50L com agitação intermitente e temperatura controlada (~35ºC). O incremento de glicerina possibilitou aumento de até 30% no volume de biogás gerado, além de antecipar em até 10 dias a produção máxima de biogás, quando comparado com o processo somente com os RSU. O decréscimo gradativo do pH, a elevada relação C:N no materialdigerido e adição de NaOHpara o controle do pH, indicam que o percentual de glicerina adicionado, nas condições desse estudo pode ter sido elevado, necessitando maiores investigações para chegar no volume adequado.Os resultados observados indicam a necessidade de se determinar o percentual ótimo de glicerina a ser utilizado, o que não foi possível nesse estudo. Agitação intermitente, manutenção do pH próximo de 7,5 e Tempo Retenção de Sólidos máximo de 25 dias, foram os principais parâmetros observados para a otimização na geração do biogás, nas condições desse estudo. O volume médio de biogás produzidofoi de 44m3/ton. de RSU, com valores mínimos e máximos de 30 m3/ton.e 60 m3/ton. de RSU, respectivamente. / The energetic use of the biodegradable fraction of Municipal Solid Waste (MSW) in the form of biogas is one of the alternatives to minimize the social and environmental impacts caused by the disposal of this waste. Anaerobic digestion under controlled conditions, aiming the maximum yield of biogas, is promising alternative, especially when conducted with the addition of others organic wastes with high potential for biogas generation, such as glycerin. Glycerin is a subproduct of biodiesel production and carbon percentage above 90%, making it an excellent co-substrate for anaerobic digestion. This research evaluated the generation of biogas in pilot scale, using the organic fraction of the MSW post-treadmill screening of São Leopoldo/RS, with the increase of glycerin on the mass of residue added to the digester. A 50L reactor with intermittent agitation and controlled temperature (~35°C) has been used. The increase of glycerin made possible the raise up to 30% in the volume of generated biogas, besides anticipate within 10 days maximum biogas production compared to the process only with MSW. The gradual decrease in pH, the high C:N ratio in digested material and the addition of NaOH to control the pH, indicate that the percentage of glycerin added, under the conditions of this study may have been high, requiring further investigation to reach proper volume. The results indicate the necessity to determine the optimal percentage of glycerin to be used, which was not possible in this study. Intermittent agitation, maintaining the pH close to 7.5 and Maximum Solids Retention Time of 25 days, were the main parameters observed to optimize the generation of biogas, in the conditions of this study. The mean volume of biogas produced was 44m3/ton of MSW with minimum and maximum values of 30 m3/ton and 60 m3/ton MSW, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Swine breeding is an activity in constant growth in Brazil especially in the Southern regions of Brazil. Nowadays, this activity plays a very relevant role for Brazilian economy, generating employment and income for rural properties. With this in mind, several concerns arise regarding the environmental issue, since the waste resulting from this activity cause great damages to the environment if not treated properly. Based on the factors of this research, the use of the bio-digesters technology is proposed as an alternative for the treatment of the swine breeding waste. A field survey was used as a method, and it was clear that the breeders use some kind of waste treatment technique in their properties in order to ease the issue of environmental contamination. The results of this work show that the breeders are aware of the need for a proper way of dealing with waste and they consider the biodigester as an important piece of technology to be used in their properties. The use of the equipment is beneficial and ranges from pollution control, bio-gas production and bio-fertilizer. Moreover, it is stressed that from the moment the breeders acknowledge the importance of such products and start using them in their properties, there is a considerable cost reduction, increased productivity, and a larger value for money to the swine breeding property. / A suinocultura é uma atividade em constante crescimento no Brasil em especial nas regiões Sul do país. Atualmente, esta atividade assume um papel de grande relevância para a economia brasileira, gerando emprego e renda para as propriedades rurais. Frente a esse potencial de crescimento surgem diversas preocupações com a questão ambiental, tendo vista que os dejetos resultantes desta atividade provocam grande agressão ao meio ambiente se não forem tratados de maneira adequada. Baseado nestes fatores que esta pesquisa propõe o uso da tecnologia dos biodigestores como alternativa de tratamento dos dejetos gerados pela produção suinícola. O método utilizado foi à pesquisa de campo, onde se verificou, através da aplicação de questionários, se os produtores usam alguma técnica de tratamento de dejetos resultantes da produção suinícola em suas propriedades com objetivo de amenizar o problema da contaminação do meio ambiente. Os resultados deste trabalho demonstram que os produtores têm a consciência quanto á necessidade do destino correto dos dejetos e consideram o biodigestor como tecnologia importante que deve ser utilizada em suas propriedades. O uso do equipamento traz benefícios que vão além do controle da poluição, como a produção do biogás e do biofertilizante. Além disso, enfatiza-se que a partir do momento que os suinocultores reconhecem a importância destes produtos e começam a utilizá-los em suas propriedades há uma considerável redução de custos, aumento na produtividade, e uma maior agregação de valor a propriedade criadora de suíno.

Submitted by Gustavo Chaves Tanaka (gustavotanakachaves@gmail.com) on 2018-08-15T14:18:30Z No. of bitstreams: 1 Tanaka, G. C. - Dissertaação Mestrado_2018.pdf: 1815626 bytes, checksum: a2a89dc96cd728c12e9a3fbac8c5aa62 (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2018-08-15T16:21:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tanaka_gc_me_bauru.pdf: 1773178 bytes, checksum: b9e8d25c3e3fd8f7e43072082a01b175 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tanaka_gc_me_bauru.pdf: 1773178 bytes, checksum: b9e8d25c3e3fd8f7e43072082a01b175 (MD5) Previous issue date: 2018-06-07 / Atualmente pesquisas sobre a produção de energia com menor impacto ambiental, com maior rendimento energético e, possivelmente, a um custo mínimo de produção, são de interesse mundial. Desta forma, a produção de energia renovável, com estas características, através de biodigestores torna-se uma alternativa relevante. Os biodigestores, em geral, consistem de biorreator que armazena matéria orgânica fresca (substrato ou biomassa) de origem humana, animal ou vegetal. A fermentação anaeróbica destes substratos produz um gás combustível (biogás) que pode ser utilizado como fonte de energia e o material remanescente no biodigestor pode ser usado como biofertilizante. O processo de biodigestão é complexo, pois envolve vários grupos de bactérias e o seu entendimento é importante para promoção de agentes que visam aumentar a eficiência dos biodigestores. Neste trabalho propõe-se um modelo dinâmico não linear para descrever o processo de fermentação da biomassa dentro do biodigestor. Realiza-se também uma análise do modelo mediante a técnica de Lyapunov, a qual possibilitou a investigação de soluções analíticas assintoticamente estáveis e um estudo de seu espaço de fase, que contempla a sua estabilidade assintótica. Simulações numéricas são realizadas para a validação dos resultados obtidos ao modelo proposto. / Nowadays, research on energy production with lower environmental impact, with higher energy efficiency and, possibly, at a minimum cost of production, is of worldwide interest. In this way, the production of renewable energy, with these characteristics, through biodigesters becomes a relevant alternative. Biodigesters generally consist of a chamber that stores fresh organic matter (substrate or biomass) of human, animal or plant origin. Anaerobic fermentation of these substrates produces a fuel gas (biogas) that can be used as an energy source and the remaining material in the biodigester can be used as biofertilizer. The biodigestion process is complex because it involves several groups of bacteria and its understanding is important to promote agents that aim to increase the efficiency of biodigesters. This essay proposes a dynamic non-linear model to describe the fermentation process of an Indian biodigester. It is also proposed an analysis of the model using the Lyapunov technique, which became possible the investigation of asymptotically stable analytical solutions and asymptotic stability and a study of its phase space, which contemplates its asymptotic stability. Numerical simulations are performed to convalidate the proposed model.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A steady increase in global population and reduction of poverty are raising demand for food and energy. A desirable expansion of agricultural and livestock production is accompanied by an undesirable pressure on environment degradation. This latter effect can be minimized through the installation and operation of anaerobic biodigesters in every farm. Past history, however, has demonstrated that most of biodigesters are eventually abandoned. Indeed their operation is complex and doesn t worth the workload and investment. A new generation of biodigesters, more efficient and more friendly operated, has to be developed. Such beneficial innovation can be achieved by applying quality deployment, QD, on designing new equipments. For this deed the voice of customer, VOC, was collected from a set of small farmers, located on the West part of Parana state in Brazil, that already have installed and operate small plants, all them linked as a net, to explore biogas as energy source. Through Quality Deployment, the voice of customer, the desires of the small farmers, were translated into product characteristics. From those characteristics, new components and quality parameters were elicited to address better performance and make operation more user-friendly. Special hydraulic pump for manure, improved material for gas container, better control of temperature and input manure consistency were the most significant improvement identified. / O consistente aumento da população mundial e a redução da pobreza estão aumentando a demanda de alimentos e energia. A necessidade de expansão da agricultura e da pecuária é acompanhada pela indesejável pressão sobre a degradação do meio ambiente. Este último efeito pode ser minimizado através da instalação e operação de biodigestores anaeróbicos em propriedades rurais. No entanto, estudos têm demonstrado que a maior parte dos biodigestores são abandonados depois de algum tempo de uso, tendo como causa a complexidade de operação e o baixo rendimento, que não compensa o acréscimo de mão-de-obra e investimento. Uma nova geração de biodigestores mais eficiente e mais fácil de operar necessita ser desenvolvida. Portanto, este trabalho tem por objetivo propor parâmetros de melhoria em biodigestores de pequeno porte, inserindo melhorias identificadas pelo emprego do Desdobramento da Qualidade (QD). Para tanto, a voz dos consumidores (VOC) foi coletada em um conjunto de agricultores incorporados a uma rede de pequenos agricultores que operam biodigestores no Oeste do Paraná. Através do Desdobramento da Qualidade, a voz do consumidor, ou seja, as suas exigências em relação ao biodigestor foram transformadas em características de produto. A partir dessas características, foram derivados componentes e parâmetros de qualidade capazes de possibilitar maior facilidade de operação e melhor desempenho do biodigestor. Bomba hidráulica específica para dejetos, material do balão armazenador de biogás, controle da temperatura e uniformidade do dejeto entrante foram as principais melhorias identificadas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-18Bitstream added on 2014-06-13T18:45:22Z : No. of bitstreams: 1 fukayama_eh_dr_jabo.pdf: 525968 bytes, checksum: 2de8151a4f75d0ad1dc36da356f16775 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Objetivou-se avaliar o efeito da reutilização de cama de quatro lotes de criações de frangos de corte sobre a produção de cama de frango, a produção de biogás e a utilização do biofertilizante para adubação de milho. No capítulo sobre produção de cama foram avaliados quatro reutilizações de cama de frangos de corte criados em um galpão comercial dividido em 12 boxes pertencente à Empresa Rei Frango em São Carlos - SP - Brasil. Para caracterização da produção de cama foi avaliado a quantidade de cama produzida na matéria seca (MS) e o coeficiente de resíduo (Cr), ou seja, a quantidade de resíduo por kg de peso vivo das aves. Na caracterização qualitativa, foram analisados os teores de macro, micronutrientes e metais na casca de amendoim e cama de frango. Com o acréscimo de casca de amendoim nova mais o aumento de excretas do lote anterior, houve aumento (P<0,05) na produção de cama (MS). Assim, o Cr aumentou de acordo com a reutilização da cama. Porém, quando se avalia o Cr acumulado, ou seja, a quantidade de resíduo por kg de peso vivo acumulado das aves dos lotes criados, não houve diferença (P>0,05). De forma geral, foi observado que, com a reutilização da cama houve aumento (P<0,05) na concentração de nutrientes na cama. Conclui-se que com a reutilização de cama é possível igualar ou diminuir os custos com a aquisição de nova cama, aumentar a quantidade de nutrientes na cama para ser utilizada como biofertilizante na agricultura e estabilizar ou diminuir o impacto ambiental com a produção de cama por ave produzida. No capítulo sobre biodigestão anaeróbia de cama de frangos, para cada lote de aves conduzidos foram realizadas duas avaliações de biodigestão anaeróbia, sendo 4 ensaios (camas de 1 a 4º reutilização) avaliados de 2 formas: as 4 camas foram avaliadas em diferentes épocas do ano e também avaliadas na mesma época... / The objective was to evaluate the effect of reuse of litter of four broiler breeding cycle on the broiler litter’ production, the biogas’ production and use of organic fertilizer for fertilization of maize. In the chapter on production of litter were evaluated four reuses of litter of broiler chickens reared in a commercial shed divided in 12 boxes belonging to Rei Frango Company in São Carlos - São Paulo - Brazil. To characterize the production of litter was assessed the amount of litter produced in dry matter (DM) and the coefficient of waste (CW), or the amount of waste per kg of live birds. In qualitative characteristics, were analyzed the levels of macro, micro and metals in the shell of peanuts and broiler litter. With the addition of new peanut shell, plus the increase of manure of the previous batch, there was an increase (P<0.05) in the production of litter (dry matter - DM). Thus, the increased CW according to the reuse of litter. But when assessing the cumulative CW, or the amount of waste per kilogram of body weight of accumulated lots of birds created, there was no difference (P>0.05). Overall, it was observed that with the reuse of the litter there was an increase (P<0.05) in the concentration of nutrients in litter. It follows that with the reuse of litter can be equal or lower cost for the purchase of new litter, increase the amount of nutrients in litter to be used as organic fertilizer in agriculture and keep or reduce the environmental impact to the production of litter by produced per bird. In the chapter on anaerobic digester with litter of broiler, for each batch of birds conducted two evaluations were made of anaerobic digester, and 4 trials (litters from 1 to 4 reuse) evaluated in 2 ways: the 4 litters were evaluated at different times of the year and also evaluated in the same season, totaling 8 tests. 24 digesters were used in batch, distributed... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-28Bitstream added on 2014-12-02T11:21:15Z : No. of bitstreams: 1 000791728.pdf: 8735217 bytes, checksum: cf80ae699288f197963afe8b24191345 (MD5) / Com o aumento da população e das indústrias houve um aumento na geração de resíduos de diversas origens. Os resíduos domésticos, industriais, resíduos de serviço de saúde, dentre outros, devem ser dispostos de forma segura. Existem diversas maneiras de disposição final segura para os resíduos, tais como aterros sanitários controlados, usinas de biodigestão e incineradores, soluções essas que são empregadas separadamente. Por outro lado, nas últimas décadas houve um aumento significativo no consumo de energia elétrica devido a diversos fatores, tais como o aumento populacional e a melhoria da qualidade de vida. Nesta pesquisa foi analisado um modelo de otimização que engloba o uso de diferentes tecnologias de geração de energia e rotas tecnológicas de processamento dos resíduos por meio de processos térmicos, biológicos e recicláveis. O modelo é aplicado em estudo de caso para as regiões Metropolitanas de São Paulo, Campinas, Vale do Paraíba e Litoral Norte, utilizando tecnologias consolidadas para processamento de resíduos. O tratamento térmico gera cinzas que podem ser utilizadas na indústria ou podem ser dispostas em aterros sanitários. O uso do transporte dos resíduos melhora a eficiência, geração de energia elétrica e a receita financeira. Analisa-se também a vantagem da redução das emissões de dióxido de carbono equivalente, sendo que esta diferença pode ser comercializada. A partir da modelagem realizada, verificou-se que algumas localidades devem concentrar os resíduos líquidos e orgânicos para aumentar a geração de biogás em tecnologias de bioestabilização, possibilitando o aumento de ciclos híbridos, consequentemente melhorando a potência elétrica das plantas de processamento. Nas plantas ocorre a venda de energia elétrica, adubo orgânico, materiais reciclados e cinzas, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / With the increase in population and industries, an increase in waste generation of various nature is observed. Domestic waste, industrial waste health service, among others, must be safely disposed. There are several ways to dispose the waste in a secure manner, such as controlled landfills, bio-digestion plants and incinerators, solutions that are used separately. By the other side, in recent decades a significant increase in power consumption was observed due to various factors, such as population growth and improved quality of life. In this research, an optimization model that encompasses the use of different technologies for energy generation and technological pathways for processing of waste through processes of thermal, biological and recyclable was analyzed. The model is applied in a case study for the metropolitan regions of São Paulo, Campinas and the Paraíba Valley and the North Coast just using consolidated technologies for waste processing. The results show a considerable production of electric energy even given to recycling and bio-stabilization. The heat treatment produces ash that can be used in industry or can be disposed of as landfill cover. The sale of raw materials produced by recycling and organic fertilizer technologies make this project financially attractive. The use of waste transportation improves efficiency, power generation and financial revenue. It also analyzes the advantages of a reduction in emissions of carbon equivalent, in which this difference can be commercialized. From the modeling performed, it was found that some regions should concentrate liquid and organic wastes to enhance the biogas generation in bio-stabilization waste technologies, enabling the increase of hybrid cycles, thereby improving the electric power processing plants. Electric energy, organic fertilizer, recycled matter and ash can be sold, ... (Complete abstract click eletronic access below)