Produção de hidrogênio e metano a partir da vinhaça de cana-de-açúcar em reatores anaeróbios de leito fluidizado
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1761 |
Resumo: | The concern for environmental issues has become increasingly clear, leading to the search for new clean and sustainable technologies. In this context, it appears as an alternative the production of hydrogen and methane from anaerobic processes. One of the byproducts of this renewable source is vinasse and the conversion of this material into fermentable sugars by the anaerobic digestion process is considered a promising alternative to increase production of another source of clean energy, the biogas. In this context, the objective of this study was to apply the agro-industrial residue from sugarcane processing in anaerobic reactors for the biological production of hydrogen and methane, studying, simultaneously, the acidogenic phase and methanogenic phases. The reactors were operated under progressive increase of volumetric organic load (VOC), varying the hydraulic holding time (HDT) of operation. For adherence of the microorganisms, the expanded clay was used as support material in the two reactors. The production of hydrogen and methane in the two phase system was identified, obtaining higher yield, yield and percentage in the hydrogen biogas in the TDH of 4 h, corresponding to the values of 0.33 L H2 (h L)-1, 2.40 mol H2(mol glucose)-1 and 32.85%. For production, yield and percentage of methane in biogas, higher values were observed in the TDH of 12 h. These values corresponded respectively to 0.00708 L CH4 (h L)-1, 0.0235 L CH4 gDQO-1 and 51.81%. During the reactor operation, acetic (12.2 - 7.9%), butyric (31.3 - 38.2%), isobutyric (2.5 - 1.9%), propionic (16.2 - 23%), caproic (1.3 - 1.2%) and valeric (1,7 - 1,1%), in addition to methanol (22 - 11.3%) and ethanol (12.8 - 15.2%). We conclude in general that the present work had a very interesting gain for both biogas production, as well as an environmental gain, since it is an industrial effluent treatment. |
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Produção de hidrogênio e metano a partir da vinhaça de cana-de-açúcar em reatores anaeróbios de leito fluidizadoProduction of hydrogen and methane from sugarcane vinasse in fluidized bed anaerobic reactorsDigestão anaeróbiaSistema de duas fasesAcidogêneseMetanogêneseVinhaça – Cana-de-açúcarHidrogênio – ProduçãoMetano – ProduçãoAnaerobic digestionTwo phases systemAcidogenesisMethanogenesisVinasse - Sugar caneHydrogen-ProductionMethane-ProductionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe concern for environmental issues has become increasingly clear, leading to the search for new clean and sustainable technologies. In this context, it appears as an alternative the production of hydrogen and methane from anaerobic processes. One of the byproducts of this renewable source is vinasse and the conversion of this material into fermentable sugars by the anaerobic digestion process is considered a promising alternative to increase production of another source of clean energy, the biogas. In this context, the objective of this study was to apply the agro-industrial residue from sugarcane processing in anaerobic reactors for the biological production of hydrogen and methane, studying, simultaneously, the acidogenic phase and methanogenic phases. The reactors were operated under progressive increase of volumetric organic load (VOC), varying the hydraulic holding time (HDT) of operation. For adherence of the microorganisms, the expanded clay was used as support material in the two reactors. The production of hydrogen and methane in the two phase system was identified, obtaining higher yield, yield and percentage in the hydrogen biogas in the TDH of 4 h, corresponding to the values of 0.33 L H2 (h L)-1, 2.40 mol H2(mol glucose)-1 and 32.85%. For production, yield and percentage of methane in biogas, higher values were observed in the TDH of 12 h. These values corresponded respectively to 0.00708 L CH4 (h L)-1, 0.0235 L CH4 gDQO-1 and 51.81%. During the reactor operation, acetic (12.2 - 7.9%), butyric (31.3 - 38.2%), isobutyric (2.5 - 1.9%), propionic (16.2 - 23%), caproic (1.3 - 1.2%) and valeric (1,7 - 1,1%), in addition to methanol (22 - 11.3%) and ethanol (12.8 - 15.2%). We conclude in general that the present work had a very interesting gain for both biogas production, as well as an environmental gain, since it is an industrial effluent treatment.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA preocupação com as questões ambientais tem se tornado cada vez mais nítida, levando à procura por novas tecnologias limpas e sustentáveis. Devido a isto, sobressaem os estudos por fontes renováveis de energia, tendo a produção de etanol representação de destaque em fonte renovável no país. A vinhaça, principal subproduto da produção de etanol, pode ser convertida a biogás pelo processo de digestão anaeróbia. Nesse contexto, surgem estudos sobre uma promissora alternativa para aumentar a produção de fonte de energia limpa, a produção hidrogênio e de metano a partir de processos anaeróbios. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi aplicar o resíduo agroindustrial do processamento de cana-de-açúcar em reatores anaeróbios para a produção biológica de hidrogênio e metano, estudando, simultaneamente, a fases acidogênica e metanogênica. Os reatores foram operados sob aumento progressivo da carga orgânica volumétrica (COV), variando o tempo de detenção hidráulica (TDH) de operação. Para a aderência dos microrganismos, a argila expandida foi empregada como material suporte nos dois reatores. A produção de hidrogênio e metano no sistema de duas fases foi identificada, sendo obtidas maiores produção, rendimento e porcentagem no biogás de hidrogênio no TDH de 4 h, correspondendo aos valores de 0,33 L H2/h L, 2,40 mol H2/mol glicose e 32,85%. Para a produção, rendimento e porcentagem de metano no biogás, foram observados maiores valores no TDH de 12 h. Tais valores corresponderam, respectivamente, a 0,00708 L CH4/h L, 0,0235 L CH4/g DQO e 51,81%. Durante a operação dos reatores foi observada a presença, em todas as fases, dos ácidos acético (12,2 - 7,9%), butírico (31,3 - 38,2%), isobutírico (2,5 - 1,9%), propiônico (16,2 - 23%), capróico (1,3 - 1,2%) e valérico (1,7 - 1,1%), além de metanol (22 - 11,3%) e etanol (12,8 - 15,2%). Concluímos no geral que o presente trabalho teve um ganho muito interessante tanto para produção de biogás, como também um ganho ambiental, pois se trata de um tratamento de efluente industrial.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFALAmorim, Eduardo Lucena Cavalcante dehttp://lattes.cnpq.br/5647462671079561Abud , Ana Karla de Souzahttp://lattes.cnpq.br/2720547210430667Almeida, Renata Maria Rosas Garciahttp://lattes.cnpq.br/3745446778086537Rocha, Allani Christine Monteiro Alves dahttp://lattes.cnpq.br/8407505932337460Salomon, Karina Ribeirohttp://lattes.cnpq.br/3169357924019841Gois , Georgia Nayane Silva Belo2017-07-10T14:35:26Z2017-06-272017-07-10T14:35:26Z2017-03-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGOIS, Georgia Nayane Silva Belo. Produção de hidrogênio e metano a partir da vinhaça de cana-de-açúcar em reatores anaeróbios de leito fluidizado. 2017. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2017.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1761porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-07-25T23:31:20Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1761Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2018-07-25T23:31:20Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false |
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The concern for environmental issues has become increasingly clear, leading to the search for new clean and sustainable technologies. In this context, it appears as an alternative the production of hydrogen and methane from anaerobic processes. One of the byproducts of this renewable source is vinasse and the conversion of this material into fermentable sugars by the anaerobic digestion process is considered a promising alternative to increase production of another source of clean energy, the biogas. In this context, the objective of this study was to apply the agro-industrial residue from sugarcane processing in anaerobic reactors for the biological production of hydrogen and methane, studying, simultaneously, the acidogenic phase and methanogenic phases. The reactors were operated under progressive increase of volumetric organic load (VOC), varying the hydraulic holding time (HDT) of operation. For adherence of the microorganisms, the expanded clay was used as support material in the two reactors. The production of hydrogen and methane in the two phase system was identified, obtaining higher yield, yield and percentage in the hydrogen biogas in the TDH of 4 h, corresponding to the values of 0.33 L H2 (h L)-1, 2.40 mol H2(mol glucose)-1 and 32.85%. For production, yield and percentage of methane in biogas, higher values were observed in the TDH of 12 h. These values corresponded respectively to 0.00708 L CH4 (h L)-1, 0.0235 L CH4 gDQO-1 and 51.81%. During the reactor operation, acetic (12.2 - 7.9%), butyric (31.3 - 38.2%), isobutyric (2.5 - 1.9%), propionic (16.2 - 23%), caproic (1.3 - 1.2%) and valeric (1,7 - 1,1%), in addition to methanol (22 - 11.3%) and ethanol (12.8 - 15.2%). We conclude in general that the present work had a very interesting gain for both biogas production, as well as an environmental gain, since it is an industrial effluent treatment. |
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