Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-31T14:56:49Z No. of bitstreams: 2 Victor Bruno Canever.pdf: 1482142 bytes, checksum: 5ea5ec70f5f38d4308c87bc5ea3bf8d2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T14:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Victor Bruno Canever.pdf: 1482142 bytes, checksum: 5ea5ec70f5f38d4308c87bc5ea3bf8d2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Biogas from anaerobic digestion for energy production proposal has being increasing globally in recent years. Biogas from anaerobic digestion is seen as a good alternative for the production of electric power, heat and fuels. And an almost unanimous goal, worldwide speaking is the research for processes that upgrade biogas into bio methane. The majority of biogas produced in Brazil is used in rural areas as heat source, using in direct combustion or to produce off-grid electric power, and the lack of filtration processes could damage the equipment where the pure biogas are being used. This work studied CO2 and H2S removal from biogas produced from swine`s manure, using a low-cost, and low pressure, water scrubber prototype. It was used three water based solutions as filtering element: pure water, iron sulphate III in water solution at 4,0 g/l (or 0,01mol/l) and sodium carbonate in water solution at 10,0 g/ l (or 0.094 mol/l). Upgrading around 40 % on CO2 and 70 % on H2S were achieved using pure water, upgrading around 30 % on CO2 and 75 % on H2S were achieved using iron sulphate III in water solution and an upgrade around 55 % on CO2 and 99 % on H2S were achieved using sodium carbonate in a water solution. The upgrade process efficiency is highly time dependent and a good upgrade results, during the time, were achieved using sodium carbonate in a water solution. / O uso de digestores anaeróbios para a produção de gás combustível tem aumentado mundialmente nos últimos anos. O biogás via digestão anaeróbia é visto como uma boa alternativa para a produção de energia elétrica, calor e combustíveis. Um objetivo quase unânime a nível mundial, é a busca por processos que transformem o biogás em biometano. A maior parte do biogás produzido no país é destinado ao uso rural, na queima direta ou no uso para a produção de energia elétrica off-grid e a ausência de processos de filtragem danificam ao longo do tempo os equipamentos em que o biogás in natura é utilizado. Esse trabalho estudou a remoção de CO2 e H2S do biogás proveniente de dejetos suínos, utilizando um protótipo de baixo custo de lavador de gás de baixa pressão. Foram utilizadas três soluções em água como elemento filtrante, água pura, sulfato de ferro III diluído em água a uma concentração de 4,0 g/l (ou 0,01mol/l) e carbonato de sódio diluído em água a 10,0 g/ l (ou 0.094 mol/l). Remoções na ordem de 40 % para o CO2 e 70 % para o H2S foram alcançadas com água pura, remoções na ordem de 30 % para o CO2 e 75 % para o H2S foram alcançadas com sulfato de ferro III diluído em água e remoções na ordem de 55 % para o CO2 e 99 % para o H2S foram alcançadas com carbonato de sódio diluído em água. Os resultados são altamente dependentes do tempo e, remoções de grandes quantidades de impurezas ao longo do tempo foram alcançadas com o carbonato de sódio.

Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-12-14T15:43:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vania Maria Trentin.pdf: 202884 bytes, checksum: 59d062f3025b704762c62d6d9d087ab3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-14T15:43:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Vania Maria Trentin.pdf: 202884 bytes, checksum: 59d062f3025b704762c62d6d9d087ab3 (MD5) Previous issue date: 2017-12-14 / Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello, CENPES.

Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello, CENPES.

Le biogaz est une source d’énergie renouvelable, dont le potentiel est insuffisamment valorisé à l’heure actuelle. Avant toute valorisation énergétique, des traitements épuratoires coûteux (e.g. adsorption par des charbons actifs imprégnés, CAI) sont nécessaires, limitant la rentabilité économique. Un intérêt vers le développement de procédés de traitement « bon marché » est mis en évidence au travers d’études, la plupart à l’échelle du laboratoire, basées sur l’utilisation de déchets/sous-produits. Nous avons ainsi réalisé une étude de faisabilité d’un procédé d’élimination d’H2S, composé très corrosif et toxique, par des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND). Une unité pilote a été installée sur la plateforme de valorisation de biogaz d’une installation de stockage de déchets non dangereux. Des essais à petite échelle (500 g) ont permis le screening de 6 différents MIDND et l’identification des paramètres influents sur le traitement d’H2S. Le transfert d’échelle (10 kg), ainsi que des conditions opératoires optimisées, ont permis d’obtenir une capacité d’adsorption des MIDND supérieure à 200 gH2S/kgMS, proche de celle de certains adsorbants commerciaux. Ce travail expérimental a été complété par un questionnement scientifique sur les mécanismes de rétention d’H2S. Un panel de techniques analytiques a permis de caractériser la matrice (avant et après traitement), de réaliser les bilans de soufre et d’identifier sa spéciation. Le mécanisme proposé repose majoritairement sur l’oxydation catalytique d’H2S en soufre élémentaire dans un contexte physico-chimique adéquat (humidité, pH, porosité, présence d’O2 et de métaux). L’intérêt économique de la mise en œuvre industrielle du procédé de désulfuration avec des MIDND a été démontré, avec une réduction conséquente des coûts de traitement par rapport à l’utilisation de CAI. Ce travail montre également l’intérêt environnemental d’un tel procédé qui entre parfaitement dans le cadre de l’économie circulaire. / Biogas is a renewable energy source, which potential is still under-evaluated. Before any energy production from biogas, costly purification treatments (e.g. adsorption by impregnated activated carbons, IAC) are necessary, limiting the economic profitability. An increasing interest in the development of "low-cost" treatments based on the use of waste/by-products is shown by several studies, most of all by tests at laboratory scale. Thus, a feasibility study of the use of Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) Bottom ash (BA) for the removal of H2S, a very corrosive and toxic compound in biogas, has been carried out in this thesis. An experimental pilot was installed on an energy recovery plant from biogas produced in a landfill (non-hazardous waste). Small-scale trials (500 g) allowed the screening of 6 different BAs and the identification of key parameters of the desulfurization. The transfer to a bigger scale reactor (10 kg), as well as the optimized operating conditions, enabled to obtain an adsorption capacity higher than 200 gH2S/kgdy BA, similar to that of some commercial adsorbents. The on-site experimental study has been completed by a scientific investigation on the mechanisms involved on the H2S retention by BA. Several analytical techniques were used to characterize the material before and after the biogas treatment, to carry out the sulfur mass balances and to identify its chemical speciation. The proposed mechanism relies predominantly on the catalytic oxidation of H2S to elemental sulfur, in an adequate physicochemical context (moisture, pH, porosity, O2 and metal oxides). The economic benefit of an industrial implementation of the desulfurization treatment with MIDND has been demonstrated. The operational costs are reduced compared to a treatment with IAC. The environmental value of such a treatment is also shown and fits perfectly into a circular economy framework.

CNPq, CAPES / Com o novo cenário mundial voltado às práticas sustentáveis está se tornando um foco importante de pesquisa a busca por tecnologias que utilizem recursos renováveis e que diminuam ou eliminem a produção de contaminantes e poluentes ambientais em processos de obtenção de energia. A partir disto, esta dissertação focou a purificação de biogás produzido em aterro sanitário desativado na cidade de Curitiba (Caximba) para avaliar a sua utilização na produção de energia, melhorando o seu poder calorífico. Durante o estudo foi desenvolvido um calorímetro para determinar o poder calórico do biogás. Para comparação dos resultados foram feitas análises das concentrações de metano, dióxido de carbono, amônia e gás sulfídrico através de um kit comercial para análise de biogás. As coletas e análises do biogás foram realizadas em dois locais no aterro com diferentes idades de resíduo confinado. Foram identificadas diferenças significativas nos teores de metano e gás sulfídrico nos gases estudados. A purificação do biogás foi realizada através da aplicação de colunas recheadas com solução de acetato de chumbo, solução de hidróxido de sódio, sílica gel e carvão ativo. A purificação atingiu até 73% de teor de metano. A eficiência de purificação foi maior ainda para o tratamento do biogás com menor teor de metano (23%), aonde a eficiência chegou a 145% em relação ao valor inicial. A utilização de indicadores de saturação mostrou-se bastante interessante no uso das colunas de purificação, pois a saturação podia ser determinada visualmente. Uma vez calculadas os percentuais de purificação do biogás foram estimadas a produção de energia, a venda da mesma com geração de receita e os custos relacionados ao processo de purificação. Através destas estimativas verificou-se que a renda da venda de energia elétrica produzida seria suficiente para arcar com os custos da aplicação do processo de purificação. / Given the new global scenario turned to sustainable practices it is becoming a major focus of research the search for technologies that use renewable resources reducing or eliminating the production of environmental pollutants and contaminants in energy production process. This project focused on the purification of biogas in Curitiba’s closed landfill of to evaluate its use for energy production, aiming to improve its calorific value. During the study, a calorimeter was developed and optimized to evaluate the calorific value of the biogas. For results comparison, analyses were made to determinate the concentrations of methane, carbon dioxide, ammonia and hydrogen sulfide using a commercial kit for analysis of biogas. Landfill biogas sampling and analysis were conducted at two sites where the waste was confined at different times. We identified significant differences in the levels of methane and hydrogen sulfide in the analyzed gases. Biogas purification was performed by applying columns packed with lead acetate solution, sodium hydroxide solution, silica gel and activated carbon. A higher efficiency of biogas purification (145%) was attained with a lower initial methane content (23%). The use of saturation indicators proved to be very interesting in the use of purification column, since the saturation could be determined visually. With the purification percentage calculated, it was estimated the energy production, revenue through energy sale and costs related to the purification process. Through this estimation it is possible to note that the profits from the electricity produced sale would be sufficient to meet the costs of the purification process application.