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Título: Aplicação da espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo (NIRS) na determinação do potencial bioquímico de metano – Revisão
Título(s) alternativo(s): Application of next infrared reflectance spectroscopy (NIR) in the determination of biochemical methane potential – Review
Autor(es): Bodenmuller Filho, Anselmo
Orientador(es): Venzon, Simoni Spohr
Palavras-chave: Biocombustíveis
Digestão anaeróbia
Espectroscopia de infravermelho
Biomass energy
Anaerobic Digestion
Infrared spectroscopy
Data do documento: 3-Mai-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Referência: BODENMULLER FILHO, Anselmo. Aplicação da espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo (NIRS) na determinação do potencial bioquímico de metano – Revisão. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Tecnologias da Cadeia Produtiva do Biogás) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2019.
Resumo: A produção de metano a partir da biodegradabilidade de um resíduo pode ser determinada pelo potencial bioquímico de geração de metano (PBM). Este varia consideravelmente entre diferentes matérias-primas, sendo crucial o seu conhecimento antes da implementação em um processo de biodigestão anaeróbia. Vários métodos experimentais e teóricos podem ser usados para determinar o PBM, com suas vantagens e desvantagens referentes à simplicidade, eficácia, tempo e custos. Existem diversos fatores condicionantes dos resultados dos testes PBM, com evidente variabilidade na duração dos experimentos. Estas iniciativas geram dificuldades nos procedimentos e problemas na comparação dos efeitos obtidos onde se utilizam substratos semelhantes, além dos elevados custos com análises químicas. O uso da espectroscopia de reflectância no infravermelho próximo (Near Infrared Reflectance Spectroscopy – NIRS) para a determinação do BMP é uma aplicação relativamente nova, de grande utilidade pela rapidez, não demandar reagentes e ser uma técnica não destrutiva. Este trabalho oferece uma revisão sobre a técnica NIRS, amparada no desenvolvimento computacional e na quimiometria, a qual está fundamentada no incremento dos modelos de calibração e validação. Diversos trabalhos foram conduzidos com aplicação de ferramentas de estatística multivariada. Através do uso de parâmetros matemáticos pode-se correlacionar características espectrais da composição química dos substratos (variáveis independentes) com a potencialidade de geração de metano (variável dependente). As futuras pesquisas que envolvem modelos de predição mais robustos devem considerar as fontes de variabilidade e a seleção criteriosa das amostras. A tecnologia baseada na NIRS se constitui em uma ferramenta de suporte nas pesquisas sobre PBM onde diversos estudos demonstram as vantagens na predição dos resultados, sendo possível a utilização dos modelos gerados para o gerenciamento e otimização de plantas de biogás.
Abstract: The production of methane from the biodegradability of a waste can be determined by the biochemical potential of methane generation (BMP). This varies considerably between different raw materials, and their knowledge is crucial before implementation in an anaerobic biodigestion process. Several experimental and theoretical methods can be used to determine PBM, with its advantages and disadvantages regarding simplicity, effectiveness, time and costs. There are several conditioning factors of the results of the PBM tests, with evident variability in the duration of the experiments. These initiatives create difficulties in the procedures and problems in the comparison of the effects obtained using similar substrates, in addition to the high costs with chemical analysis. The use of Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) for the determination of BMP is a relatively new application, very useful for speed, not requiring reagents and a non destructive technique. This work offers a review of the NIRS technique, based on computational development and chemometrics, which is based on the increment of calibration and validation models. Several studies were conducted with the application of multivariate statistical tools. Through the use of mathematical parameters one can correlate spectral characteristics of the chemical composition of the substrates (independent variables) with the prediction models should consider the sources of variability and the careful selection of samples. The NIRS-based technology is a support tool in the BMP research where several studies demonstrate the advantages in predicting the results, being possible to use the models generated for the management and optimization of biogas plants.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/15302
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