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Previous issue date: 2010-06-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A utilização de biodigestores para tratamento de dejetos em granjas de suínos possibilita a obtenção de reduções certificadas de emissão (RCEs), também conhecidas como crédito de carbono. Entretanto, o biogás gerado na fermentação contém enxofre na forma de H2S, que é um gás com odor fétido, tóxico e corrosivo, danificando os equipamentos e aumentando os custos com a manutenção e substituição dos mesmos. A adaptação de motores automotivos de combustão interna para queima do biogás vem sendo cada vez mais usada pelos produtores rurais, devido ao menor custo de aquisição, comparado a conjuntos motogeradores vendidos comercialmente. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver e analisar um sistema de filtragem de biogás, da fermentação anaeróbia de dejetos de suínos, de baixo custo. A análise técnica foi feita por meio da eficiência de remoção do H2S, das características físicas e químicas dos dejetos, da eficiência do biodigestor em remover a carga orgânica e do desempenho do motor de combustão interna adaptado para funcionar com biogás. Os tratamentos foram: filtragem via úmida (0,1 m3 de H2O mais 20 kg de CaO e 10 kg de carvão vegetal); filtragem via seca (50 kg de arame liso recozido no 06 e 10 kg de carvão vegetal); filtragem em série (filtragem via úmida seguido da filtragem via seca). O biogás foi coletado antes e após os filtros, armazenado em bolsas de polivinil nylon e analisado por meio de cromatografia gasosa. Os filtros funcionaram 300 horas em cada tratamento com vazão média de biogás de 12,0 m3.h-1. O óleo lubrificante, o filtro de ar e as velas do motor foram trocados a cada 300 horas de funcionamento. Os parâmetros utilizados na caracterização dos dejetos foram: demanda química de oxigênio; pH; sólidos totais; sólidos fixos totais; sólidos voláteis totais; alcalinidade medida como bicarbonato; ácidos voláteis totais; sulfato; nitrogênio total; potássio total; fósforo total. Os parâmetros estudados para comparar o efeito do biogás no motor foram: concentração dos gases de escape (O2, NO2, CO2, H2S, CO, SO2 e CH4), temperatura do fluido refrigerante, temperatura do óleo lubrificante, temperatura do ar ambiente, composição físico-químico do óleo lubrificante e desgaste físico das peças. Os resultados encontrados indicam que o rendimento do biodigestor em remover a carga orgânica foi aproximadamente 68%; o tratamento em série foi o que melhor removeu o H2S (53,5%); o rendimento teórico máximo do motor foi de 29%, enquanto o rendimento observado foi próximo de 12% para o tratamento que utilizou hidróxido de cálcio como recheio do filtro; os desgastes nos componentes do motor não foram significativos, entretanto o laudo do laboratório recomendava a troca imediata do óleo lubrificante; ambos os tratamentos de filtragem do biogás possibilitaram o motor uma baixa taxa de emissão de gases para a atmosfera, reduzindo a emissão de CH4 e SO2 e mantendo constante a emissão de H2S em aproximadamente 18 ppm. / Utilization of biodigestors for treatment of manure in hog confinements allows for obtaining certified emission reductions (CER) also known as carbon credits. However, biogas generated by fermentation contains sulfur in the form of H2S which has a pungent odor and is toxic and corrosive, damaging equipment and increasing costs of maintenance and equipment substitution. Adaptation of internal combustion automotive engines for burning of biogas are being more and more used by rural producers due to the low capital cost compared to commercially sold engine-generator sets. Therefore, the objective of the present study was to develop and analyze a low-cost filtration system for biogas derived from the anaerobic fermentation of hog manure. A technical analysis was performed by means of the efficiency for removal of H2S, the physical and chemical characteristics of the manure, the efficiency of the biodigestor to remove the organic load and the performance of the internal combustion engine adapted to function with biogas. The treatments were: moist filtration (0,1 m3 of H2O) plus 20 kg of CaO and 10 kg of charcoal), dry filtration (50 kg of smooth coiled no 06 wire and 10 kg of charcoal) and filtration in series (moist filtration followed by dry filtration). Biogas was collected before and after the filters, stored in polyvinyl nylon bags and analyzed by gas chromatography. The filters operated for 300 hours in each treatment with an average biogas flow of 12.0 m3.h-1. The lubricating oil, air filter and sparkplugs of the engine were exchanged after each 300 hours of operation. Parameters utilized for characterization of the manure were: chemical oxygen demand, pH, total solids, total fixed solids, total volatile solids, alkalinity measured as bicarbonate, total volatile acids, sulfate, total nitrogen, total potassium and total phosphorus. The parameters studied to compare the effect of biogas on the motor were: concentration of the exhaust gases (O2, NO2, CO2, H2S, CO, SO2 and CH4), temperature of the cooling fluid, temperature of the lubricating oil, temperature of the ambient air, physical-chemical composition of the lubricating oil and physical wear of the parts. Results indicated that efficiency of the biodigestor to remove the organic load was approximately 68%; and the treatment in series was that which best removed H2S (53.5%); the maximum theoretical efficiency of the engine was 29%, while the observed efficiency was near 12% for the treatment which utilized calcium hydroxide to fill the filter. Wear of the engine components was not severe; however, a laboratory analysis suggested immediate exchange of the lubricating oil. Both biogas filtration methods allowed for low emissions from the engine, reducing CH4 and SO2 emissions and maintaining H2S emission constant at 18 ppm.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/10450 |
| Date | 09 June 2010 |
| Creators | Machado, Neiton Silva |
| Contributors | Costa, José Márcio, Borges, Alisson Carraro, Silva, Jadir Nogueira da |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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