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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/7099 |
| Date | 23 August 2016 |
| Creators | Shubeita, Fauzi de Moraes |
| Contributors | Marcon, C?sar Augusto Missio, Bolzani, Leticia Maria Veiras |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia da Computa??o, PUCRS, Brasil, Faculdade de Inform?tica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1974996533081274470, 600, 600, 600, -3008542510401149144, 3671711205811204509 |
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