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Título: Produção de biogás e metano em biodigestores anaeróbicos com controle de temperatura
Título(s) alternativo(s): Characterization of anaerobic biodigesters with temperature control on biogas methane
Autor(es): Silva, Ricardo Luhm
Orientador(es): Ribeiro, Maria de Fátima dos Santos
Palavras-chave: Controle de temperatura
Biogás
Digestão anaeróbia
Temperature control
Biogas
Anaerobic Digestion
Data do documento: 21-Nov-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SILVA, Ricardo Luhm. Produção de biogás e metano em biodigestores anaeróbicos com controle de temperatura. 2016. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Energias Renováveis) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: A utilização do processo de digestão anaeróbia com enfoque em tratamento de água e dejetos é uma prática comum em diversos países, porém com o crescimento populacional surgiram novas demandas para aperfeiçoar este processo e também aproveitar o biogás, por meio da sua queima, produzindo energia térmica e a possível transformação desta em eletricidade. Estudos realizados mostram que o controle da temperatura é essencial para aumentar a produção do biogás e também reduzir o tempo necessário para que o dejeto ou resíduo fique no reator e conclua seu tratamento. Neste contexto a presente pesquisa teve como objetivo analisar as tecnologias e as faixas de controle de temperatura utilizadas na literatura e os efeitos destas na produção do biogás. Foram identificadas as tecnologias com maior potencial para a aplicação em instalações com reatores anaeróbios já existentes, assim como para novas instalações, principalmente em regiões mais frias que estão sujeitas às variações bruscas na temperatura, o que é prejudicial ao processo. A tecnologia que apresentou a melhor configuração para obtenção mais rápida de biogás com uma composição de metano aceitável, com média de sessenta por cento de metano no biogás, foi o sistema de digestão anaeróbia em duas fases, ou também conhecido por two phase danaerobic digestion (TPAD), que utiliza um reator de fluxo ascendente, ou também conhecido por upflow anaerobic sludge blanket (UASB), adotando uma faixa de temperatura termofílica de 55oC com dois a três dias de retenção hidráulica, seguido de outro reator UASB na faixa de temperatura mesofílica de 35oC com doze a quinze dias de retenção hidráulica. Outra tecnologia estudada, com potencial de aumentar a produção de biogás no sistema foi o pré- tratamento do dejeto, como as técnicas de aquecimento por meio de micro-ondas e sistemas de tratamento mecânico por ultrassom que poderão ser incorporadas aos sistemas TPAD, necessitando mais experimentos para obter a melhor configuração de parâmetros e funcionamento do sistema para uma condição ótima de tratamento de dejetos e resíduos e uma maior produção de biogás.
Abstract: The use of anaerobic digestion process with a focus on water treatment and waste is a common practice in many countries, but with population growth came a new demand to improve the process, also to convert the biogas generated by anaerobic digestion, by burning it and converting thermal energy, transforming it into electricity. Studies show that the temperature control is essential to increase biogas production and to reduce the time required for the manure, sludge or waste to stay inside the reactor to complete their treatment. In this context, the present study is aimed to analyze which technologies and which temperature control levels are used and their consequent effects in the biogas production. New technologies have been identified with greater potential for plants that already use anaerobic reactors as well as for new projects, particularly for colder regions, which are subject to sudden variations in temperature which have a negative effect in the process. The best installation setting identified, with a higher potential for faster obtaining biogas with an acceptable methane composition, averaging sixty percent of methane in the biogas is the two phased anaerobic digestion (TPAD), which uses an upflow anaerobic sludge blanket (UASB), adopting a thermophilic temperature range of 55 °C with two to three days of hydraulic retention period, followed by another UASB reactor in the temperature range mesophilic 35°C with twelve to fifteen days of hydraulic retention period. Another technology was studied with potential to increase the biogas production in the system was the pre-treatment of the manure, such as the techniques of microwave heating and mechanical treatment systems, like ultrasound, which may be incorporated in future studies together with TPAD systems, but more experiments are needed to get the best parameter and operation system settings for optimal condition of waste, manure and sludge treatment for an increased biogas production.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/13020
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