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Título: Análise exergética da vinhaça para produção de biogás
Autor(es): Souza, Rita de Cássia Pereira de
Orientador(es): Lima, Lisandra Ferreira de
Palavras-chave: Destilação - Indústria - Subprodutos
Força e energia
Biogás
Digestão anaeróbia
Distilling industries - By-products
Force and energy
Biogas
Data do documento: 4-Dez-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: SOUZA, Rita de Cássia Pereira de. Análise exergética da vinhaça para produção de biogás. 2018. 74 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.
Resumo: A vinhaça é um líquido residual originado na destilação fracionada do fermentado por leveduras do caldo da cana-de-açúcar, melaço ou misto de ambos. Devido as suas características físico-químicas e a grande quantidade produzida, apresenta-se como o resíduo que demanda maior preocupação com a destinação final. Em meio as alternativas para o descarte da vinhaça, a digestão anaeróbia se destaca, dada a capacidade de diminuir a concentração de matéria orgânica e neutralizar o pH desse efluente, mantendo suas características fertilizantes, além de produzir biogás que pode suprir demandas de calor e/ou eletricidade, dentre outras possibilidades. A composição variável da vinhaça, bem como a natureza distinta dos processos envolvidos (biológicos, térmicos, químicos e mecânicos) dificulta a avaliação da eficiência de conversão e geração de potência da mesma. Neste contexto, este trabalho propõe uma análise exergética do processo de recuperação da vinhaça via biodigestão anaeróbia e produção de biogás. Para isso modelou-se um Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) no software Microsoft Office Excel®, e utilizou-se equações termodinâmicas para avaliar seu potencial energético e a sua eficiência exergética. Deste modo, os resultados obtidos indicam que o tratamento anaeróbio pode recuperar uma significativa parcela da exergia contida na vinhaça (10.336,5 GJ), após o tratamento da mesma (4.912,8 GJ em forma de biogás e 410,4 GJ efluente tratado - podendo ser utilizado como fertilizante nas lavouras). A exergia destruída neste processo se dá pelo resfriamento da vinhaça antes de entrar no reator UASB (166 GJ) e pela produção de lodo, somada a irreversibilidades do processo (5.013,2 GJ). A eficiência exergética do processo foi de 51%, e a taxa total de poluição, que caracteriza a destruição exergética no meio ambiente, foi de 0,94, sendo que até o valor de 1,0 temos um fator satisfatório, influenciado apenas pelas irreversibilidades o processo. Ambos considerando o efluente tratado e o biogás como produto útil. De forma geral, a análise dos resultados mostrou que a metodologia proposta é uma ferramenta útil na avaliação e comparação do desempenho ambiental no tratamento de efluentes.
Abstract: Vinasse is a residual liquid originating from the fractional distillation of fermented by yeast, sugarcane juice, molasses or mixed of both. Due to its physico-chemical characteristics and its large quantity produced, it presents itself as the residue that demands greater concern with the final destination. Among the alternatives for vinasse discarding, anaerobic digestion stands out, given the ability to decrease the organic matter concentration and neutralize the pH of this effluent, maintaining its fertilizer characteristics, in addition to producing biogas that can meet the demands of heat and/or electricity, among other possibilities. The variable composition of the vinasse, as well as the distinct nature of the processes involved (biological, thermal, chemical and mechanical) makes it difficult to evaluate the conversion efficiency and power generation of the same. In this context, this work proposes an exergética analysis of the vinasse recovery process via anaerobic biodigestion and biogas production. A UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) was modeled in Microsoft Office Excel® software, and thermodynamic equations were used to evaluate its energy potential and its exergetic efficiency. Thus, the results indicate that the anaerobic treatment can recover a significant portion of exergy in the vinasse (10336.5 GJ), after treatment of the same (4912.8 GJ in the form of biogas and 410.4 GJ treated effluent - can be used as fertilizer in crops). The exergy destroyed in this process is due to the cooling of the vinasse before entering the UASB reactor (166 GJ) and by the production of sludge, added to the irreversibilities of the process (5013.2). The exergetic efficiency of the process was 51%, and the total pollution rate, which characterizes the exergic destruction in the environment, was 0.94, and until the value of 1.0 we have a satisfactory factor, influenced only by the irreversibilities the process. Both considering the treated effluent and biogas as a useful product. In general, the analysis of the results showed that the proposed methodology is a useful tool in the evaluation and comparison of environmental performance in the treatment of effluents.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10920
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