00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Produção de metano a partir da codigestão do caldo do capim elefante e vinhaça
Título(s) alternativo(s): Methane production from the co-digeston of elephant grass juice and vinasse in a bacth reactor
Autor(es): Barros, Thayse Farias de
Primeiro Orientador: Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Marafon, Anderson Carlos
metadata.dc.contributor.referee1: Coêlho, Dayana de Gusmão
metadata.dc.contributor.referee2: Martins, Juliana Silva
Resumo: A produção de energia por fontes fósseis acarreta grandes danos ao meio ambiente. Uma forma de diminuir esses danos é usando fontes de biomassa na geração de energia como por exemplo o caldo de capim elefante (CCE) e vinhaça. No entanto, o uso dessas biomassas em conjunto na produção de metano, ainda possuem desafios a serem superados. Um destes obstáculos é a redução abrupta de pH provocada pelo CCE. Dessa forma, o presente estudo visou avaliar o potencial de produção de metano através da codigestão anaeróbia do CCE e vinhaça em reator batelada utilizando como inóculo lodo de um reator do tipo UASB (Upflow Anaeróbic Sludge Blanket) provenientes de uma ETE. Os experimentos para estudo deste sistema foram realizados de acordo com o planejamento estatístico do tipo Box-Behnken e Metodologia de Superfície de Resposta. Esse planejamento consiste em três fatores, sendo eles a adição de bicarbonato de sódio, proporção de mistura e porcentagem de inóculo. Foram escolhidos três níveis de cada fator: 0,05, 0,15 e 0,25 gHCO3:gCOD, para adição de bicarbonato; 25:75, 50:50 e 75:25, para a proporção de CCE e Vinhaça (CCE/V); e 10, 15 e 20% de concentração de inóculo, referente ao volume de reação. Através do planejamento foi possível fornecer uma superfície de respostas a fim de avaliar a interação entre os fatores e a produção de metano (CH4). Os reatores foram operados por 33 dias o que resultou em uma produção acumulada de CH4 variando entre 372 e 1092 mLCH4/gSV. O planejamento experimental forneceu uma equação de regressão quadrática com R2 de 0,9213. O fator bicarbonato se destacou dentre os outros, o que mostra a necessidade do mesmo para garantir o tamponamento do pH. Através do modelo foi possível obter os pontos ótimos de cada fator a produção de CH4 acumulado, sendo eles 0,19 gHCO3:gDQO, 50,78:49,22 (CCE/V) e 15,60% para bicarbonato, proporção mistura e taxa de inóculo respectivamente, esses pontos ótimos se assemelham a um dos reatores que mais produziram CH4 acumulado. As maiores produções de CH4 acumulado tiveram a adição de bicarbonato próximo ao ótimo sendo assim, pode-se compreender que o bicarbonato é um fator limitante no aumento da produção de CH4 acumulado.
Abstract: The production of energy by fossil sources can lead to great damages to environment. One way to reduce these damages is to use biomass as an energy source, such as elephant grass broth (EGB) and vinasse. However, the use of these biomasses together in the production of methane still has challenges to be overcome. One of these obstacles is the abrupt reduction of pH by EGB. Thus, the present study aimed to evaluate the potential for methane production through anaerobic co-digestion of EGB and vinasse in a batch reactor using sludge from a UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) as inoculum from an STP. The experiments to study this system were performed according to the Box-Behnken statistical design of experiment and Response Surface Methodology. This design consists of three factors: addition of sodium bicarbonate; the proportion of substrates mix and inoculum concentration. Three levels of each factor were chosen: 0.05, 0.15 and 0.25 gHCO3:gCOD, for addition of sodium bicarbonate; 25:75, 50:50 and 75:25, for the proportion of EGB and Vinasse (EGB/V); and 10, 15 and 20% of inoculum concentration, in reference to the reaction volume. Through Box-Behnken planning, it was possible to provide a response surface to evaluate the interaction between the factors and the production of methane (CH4). The reactors were operated for 33 days, which resulted in an accumulated production of CH4 varying between 372 and 1092 mLCH4/gSV. The experimental design provided a quadratic regression equation with R2 of 0.9213. Through the model was possible to obtain the optimal points of each factor for the production of accumulated CH4, being 0.19 gHCO3:gCOD, 50.78:49.22 (EGB/V) and 15.60% for bicarbonate, mixing ratio and inoculum rate respectively, these optimal points resemble one of the reactors that most produced accumulated CH4. The highest production of accumulated CH4 had bicarbonate addition close to optimal point, so it can be understood that bicarbonate is a limiting factor in increasing the production of accumulated CH4.
Palavras-chave: Codigestão anaeróbia
Metano
Planejamento Box-Behnken
Reatores em batelada
Methane
Anaerobic codigestion
Box-Behnken design
Batch reactor
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento
Citação: BARROS, Thayse Farias de. Produção de metano a partir da codigestão do caldo do capim elefante e vinhaça. 2023. 87 f. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos e Saneamento) – Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11802
Data do documento: 30-mai-2022
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