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dc.contributor.authorRamos, Lucas Rodrigues
dc.date.accessioned2020-11-30T09:21:34Z
dc.date.available2020-11-30T09:21:34Z
dc.date.issued2019-12-06
dc.identifier.citationRAMOS, Lucas Rodrigues. Aproveitamento energético da vinhaça de cana-de-açúcar pela biodigestão em dois estágios em reatores anaeróbios de leito fluidizado: mesofílico e termofílico. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13496.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13496
dc.description.abstractThis research evaluated the effect of operational parameters and of stage integration on the performance and energetic feasibility of the anaerobic digestion of sugarcane vinasse in anaerobic fluidized bed reactors. The research consisted of two studies. The first one investigated the effect of hydraulic retention time (HRT) (18 h to 10 h) on the CH4 production and organic load removal of the thermophilic (55 °C) methanogenic reactor of a two-stage digestion system. Based on these results, the second study evaluated the increase of organic loading rate (OLR) (2.7 a 24.7 kg COD.m-3.day-1) on thermophilic (55 °C) and mesophilic (30 °C) methanogenic reactors fed by the same acidogenic thermophilic reactor (55 °C). All systems were compared with single stage thermophilic digestors (55 °C). In addition to H2 (maximum yield of 0.70 ± 0.08 mmol H2.g COD-1 on the OLR of 90 kg COD.m-3.day-1), the higher production rates (MPR) were also observed on two-stage systems (2.71 ± 0.26 L CH4.day-1.L-1 to 3.18 ± 0.29 L CH4.day-1.L-1) on the OLR range of 13.3 to 21.6 kg COD.m-3.day-1, on thermophilic methanogenic reactors, and on the OLR of 24.7 kg COD.m-3.day-1 on the mesophilic reactor. Although the decrease in HRT was beneficial, the increase in OLR modified the performance of the methanogenic reactors in distinct ways. While the yield and the MPR of the thermophilic condition decreased by increasing the OLR to 24.7 kg COD.m-3.day-1, the MPR of the mesophilic reactor was maximum, indicating operational stability even under overload conditions. However, the higher MPR did not correspond to higher energy productions, especially on the thermophilic systems, being inferior to the single stage digester. The single stage system was estimated with 40567 m3 producing 28 MW (2.5 MW per million tons of sugarcane), with energy yield of 10850 kJ.kg CODrem-1. The best alternative to this system was the recycling of the effluent of the mesophilic metanogenic reactor to the feed of the thermophilic acidogenic reactor, designing an acidogenic reactor of 1424 m3 and a methanogenic reactor of 32,387 m3, producing 28.8 MW (2.6 MW per million tons of sugarcane) with an energy yield of 10777 kJ.kg CODrem-1. Thus, energetic recovery of sugarcane vinasse by biodigestion on anaerobic fluidized bed reactors is recommended on two-stage systems with a thermophilic acidogenic reactor (OLR 90 kg COD.m-3.day-1) and a mesophilic metanogenic reactor (OLR 8 kg COD.m-3.day-1).eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiohidrogêniopor
dc.subjectBiometanopor
dc.subjectCarga orgânicapor
dc.subjectViabilidade energéticapor
dc.subjectEstimativa de aumento de escalapor
dc.subjectBiohydrogeneng
dc.subjectBiomethaneeng
dc.subjectOrganic loadeng
dc.subjectEnergetic feasibilityeng
dc.subjectScale-up estimationeng
dc.titleAproveitamento energético da vinhaça de cana-de-açúcar pela biodigestão em dois estágios em reatores anaeróbios de leito fluidizado: mesofílico e termofílicopor
dc.title.alternativeHarnessing bioenergy from sugarcane vinasse by biodigestion in two-stage anaerobic fluidized bed reactors: mesophilic and thermophilic conditionseng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Silva, Edson Luiz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9720274214573371por
dc.description.resumoEste trabalho avaliou o efeito de parâmetros operacionais e da configuração de estágios no desempenho e na viabilidade energética da digestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em reatores anaeróbios de leito fluidizado. O trabalho consistiu de dois estudos. O primeiro avaliou o efeito do tempo de detenção hidráulico (TDH) (18 h a 10 h) na produção de CH4 e remoção de carga orgânica no segundo estágio metanogênico termofílico (55 °C) do sistema de dois estágios. Baseado nesses resultados, o segundo estudo investigou o efeito do aumento da taxa de carregamento orgânico (TCO) (2,7 a 24,7 kg DQO.m-3.dia-1) em reatores metanogênicos de segundo estágio termofílico (55 °C) e mesofílico (30 °C) alimentados pelo mesmo estágio acidogênico termofílico (55 °C). Todos os sistemas foram comparados com sistemas de um estágio metanogênico termofílico (55 °C). Além da produção de H2 (rendimento máximo de 0,70 ± 0,08 mmol H2.g DQO-1 na TCO de 90 kg DQO.m-3.dia-1), as maiores produtividades de CH4 (PVM) foram observadas nos sistemas de dois estágios (2,71 ± 0,26 L CH4.dia-1.L-1 a 3,18 ± 0,29 L CH4.dia-1.L-1) na faixa de TCO de 13,3 a 21,6 kg DQO.m-3.dia-1, em reatores metanogênicos termofílicos, e na TCO de 24,7 kg DQO.m-3.dia-1 no reator mesofílico. Apesar do benefício da redução do TDH, o aumento da TCO modificou o desempenho dos reatores metanogênicos de formas distintas. Enquanto o rendimento e a PVM da condição termofílica foram reduzidos com o aumento da TCO para 24,7 kg DQO.m-3.dia-1, a PVM do reator mesofílico foi máxima, indicando estabilidade operacional mesmo em condições de sobrecarga orgânica. Entretanto, as maiores PVM não corresponderam em maiores produções de energia, principalmente nos sistemas termofilicos que foram inferiores ao sistema de um estágio. O sistema de um estágio foi estimado com 40567 m3 produzindo de 28 MW (2,5 MW por milhão de tonelada de cana), com rendimento energético de 10850 kJ.kg DQOrem-1. A melhor alternativa a esse sistema foi recircular o efluente do reator metanogênico mesofílico no afluente do reator acidogênico termofílico, projetando um reator acidogênico de 1424 m3 e um reator de segundo estágio de 32.387 m3, produzindo 28,8 MW (2,6 MW por milhão de tonelada de cana) com rendimento energético de 10777 kJ.kg DQOrem-1. Portanto, é recomendado o aproveitamento energético da vinhaça de cana-de-açúcar pela biodigestão em reatores anaeróbios de leito fluidizado em sistema em dois estágios com reator acidogênico termofílico (TCO 90 kg DQO.m-3.dia-1) e reator metanogênico de segundo estágio mesofílico (TCO 8 kg DQO.m-3.dia-1).por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 141296/2016-0por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1194041789932200por


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