Quali/quantitative characterization of biogas produced in batch digesters supplied with six distinct substrates

Com a finalidade de se analisar quali/quantitativamente o biogás produzido por 6 tipos de substratos, efetuou-se a presente pesquisa no DER/FCAV/UNESP- SP, Brasil. Os substratos utilizados na digestão anaeróbia foram caracterizados como: 1- Esterco de aves de postura (EAP); 2- Esterco de aves de postura triturado (EAPT); 3- Esterco de aves de corte com cama de maravalha (EACM); 4- Esterco de aves de corte com cama de maravalha triturado (EACMT); 5- Esterco de aves de corte com cama de casca de amendoim (EACA), e 6- Esterco de aves de corte com cama de casca de amendoim triturado (EACAT). Dos resultados obtidos, concluiu-se que, em relação à produção acumulada de biogás, o substrato EAPT foi superior aos demais, enquanto EACM apresentou produção acumulada inferior. em geral, os substratos triturados apresentaram maior quantidade de biogás acumulado em relação aos não triturados, exceto o EACAT, com 20,9 m³ inferior ao EACA. O período de produção máxima de biogás teve início entre 45 e 60 dias, começando a decair a partir dos 120 dias. Aos 57 dias após o enchimento dos biodigestores, o gás produzido possuía teores de CH4 superiores a 53%, e a partir dos 99 dias, todos produziram biogás com teores de CH4 superiores a 70%. Os substratos EAP e EAPT apresentaram maiores concentrações de metano no biogás.

Thermoeconomic analysis applied in cold water production system using biogas combustion

In this paper is proposed the use of biogas generated in the Wastewater Treatment Plant of a Dairy industry. The objective is to apply a thermoeconomic analysis to the supplementary cold water production of an absorption refrigeration system (NH3 + H2O) by the burning of such gas. The exergoeconomic analysis is carried out to allow a comparison between an absorption refrigeration system and of an equivalent compression refrigeration system that uses NH3 as work fluid. The proposed exergoeconomic model uses functional diagrams and allows one to obtain the exergetic incremental functions for each component individually and for the system as a whole. The model minimizes the exergetic manufacturing cost (EMC) which represents the cost of supplementary cold water production at 1degreesC (exergetic base) needed for this dairy's cold storage. As a conclusion, the absorption refrigeration system is better than compression refrigeration system, when the biogas cost is not considered. 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development of a burner to measure biogas generation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Design of biogas pipeline - Energy and sanitation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Hydrogen production by biogas steam reforming: A technical, economic and ecological analysis

Fuel cells are electrochemical energy conversion devices that convert fuel and oxidant electrochemically into electrical energy, water and heat. Compared to traditional electricity generation technologies that use combustion processes to convert fuel into heat, and then into mechanical energy, fuel cells convert the hydrogen and oxygen chemical energy into electrical energy, without intermediate conversion processes, and with higher efficiency. In order to make the fuel cells an achievable and useful technology, it is firstly necessary to develop an economic and efficient way for hydrogen production. Molecular hydrogen is always found combined with other chemical compounds in nature, so it must be isolated. In this paper, the technical, economical and ecological aspects of hydrogen production by biogas steam reforming are presented. The economic feasibility calculation was performed to evaluate how interesting the process is by analyzing the investment, operation and maintenance costs of the biogas steam reformer and the hydrogen production cost achieved the value of 0.27 US$/kWh with a payback period of 8 years. An ecological efficiency of 94.95%, which is a good ecological value, was obtained. The results obtained by these analyses showed that this type of hydrogen production is an environmentally attractive route. © 2013 Elsevier Ltd.

Potentials of biogas production from young bulls manure fed with different diets

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Energetic and economic analysis of a Brazilian compact cogeneration system: Comparison between natural gas and biogas

Cogeneration may be defined as the simultaneous production of electric power and useful heat from the burning of a single fuel. This technique of combined heat and power production has been applied in both the industrial and tertiary sectors. It has been mainly used because of its overall efficiency, and the guarantee of electricity with a low level of environmental impact. The compact cogeneration systems using internal combustion engine as prime movers are thoroughly applied because of the good relationship among cost and benefit obtained in such devices. The cogeneration system of this study consists of an internal combustion engine using natural gas or biogas as fuel, combined with two heat exchangers and an absorption chiller utilising water-ammonia as working mixture. This work presents an energetic and economic comparison between natural gas and biogas as fuel used for the system proposed. The results are useful to identify the feasible applications for this system, such as residential sector in isolated areas, hotels, universities etc. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparative analysis between biogas flow in landfill and electrical resistivity tomography in Rio Claro city, Brazil

The biogas originated from anaerobic degradation of organic matter in landfills consists basically in CH4, CO2, and H2O. The landfills represent an important depository of organic matter with high energetic potential in Brazil, although with inexpressive use in the present. The estimation of production of the productive rate of biogas represents one of the major difficulties of technical order to the planning of capture system for rational consumption of this resource. The applied geophysics consists in a set of methods and techniques with wide use in environmental and hydrogeological studies. The DC resistivity method is largely applied in environmental diagnosis of the contamination in soil and groundwater, due to the contrast of electrical properties frequent between contaminated areas and the natural environment. This paper aims to evaluate eventual relationships between biogas flows quantified in drains located in the landfill, with characteristic patterns of electrical resistivity in depth. The drain of higher flow (117 m3 /h) in depth was characterized for values between 8000 Ω⋅m and 100.000 Ω⋅m, in contrast with values below 2000 Ω⋅m, which characterize in subsurface the drain with less flow (37 m3 /h), besides intermediary flow and electrical resistivity values, attributed to the predominance of areas with accumulation or generation of biogas.

Anaerobic bio-digestion of concentrate obtained in the process of ultra filtration of effluents from tilapia processing unit

The objective of the present study was to evaluate the efficiency of the process of biodigestion of the protein concentrate resulting from the ultrafiltration of the effluent from a slaughterhouse freezer of Nile tilapia. Bench digesters were used with excrements and water (control) in comparison with a mixture of cattle manure and effluent from the stages of filleting and bleeding of tilapias. The effluent obtained in the continuous process (bleeding + filleting) was the one with highest accumulated population from the 37th day, as well as greatest daily production. Gases composition did not differ between the protein concentrates, but the gas obtained with the use of the effluent from the filleting stage presented highest methane gas average (78.05%) in comparison with those obtained in the bleeding stage (69.95%) and in the continuous process (70.02%) or by the control method (68.59%).

Anaerobic biodigestion of pigs feces in the initial, growing and finishing stages fed with diets formulated with corn or sorghum

Objetivou-se avaliar a produção e a qualidade do biogás e do biofertilizante obtidos em biodigestores abastecidos com dejetos de suínos, nas fases inicial, crescimento e terminação, alimentados com dietas formuladas à base de milho ou sorgo. Foram utilizados 20 biodigestores de bancada, com tempo de retenção hidráulica de 30 dias, e cargas diárias que continham 4,0 a 6,0% de sólidos totais (ST) e 3,6 a 5,2% de sólidos voláteis (SV). Nos efluentes dos biodigestores, foram verificados teores médios de ST variando de 1,6 a 2,0% e de SV entre 1,2 e 1,6%. As reduções médias de ST foram de 57,7 a 64,7% e de SV de 61,7 a 69,0%, sendo que houve diferença somente na fase de terminação, na qual as maiores reduções médias foram para biodigestores abastecidos com dejetos de animais alimentados com dietas à base de milho. Nos biodigestores abastecidos com dejetos de animais em fase inicial e de crescimento, alimentados com dietas formuladas à base de milho, foram verificadas maiores produções médias de biogás e os maiores potenciais médios de produção de biogás. Os potenciais médios obtidos foram 0,033; 0,181; 0,685; 0,788 e 1,132 m³ por kg de afluente, estrume, ST adicionados, SV adicionados e SV reduzidos, respectivamente. Não foram verificadas diferenças quanto ao teor médio de metano no biogás entre dietas e fases. As concentrações médias dos nutrientes N, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn e Cu no afluente e efluente dos biodigestores variaram entre as dietas e fases.

Biodigestão anaeróbia dos dejetos de cabritos Saanen alimentados com dietas com diferentes proporções volumoso e concentrado

Avaliaram-se os efeitos da idade do animal e da proporção de volumoso nas dietas sobre a biodigestão anaeróbia dos dejetos de cabritos Saanen. Foram utilizadas as fezes produzidas por cabritos Saanen aos 90, 120 e 150 dias de idade e alimentados com dietas de três relações volumoso:concentrado (80:20, 60:40 e 40:60), representando as dietas 1, 2 e 3, respectivamente. Utilizaram-se biodigestores tipo batelada de bancada com capacidade para 12 litros de substrato em fermentação e 8% de sólidos totais iniciais para determinação das produções e dos potenciais de produção de biogás e metano, da redução de sólidos voláteis e quantificação dos teores de minerais no afluente e efluente. As maiores reduções de sólidos voláteis foram observadas nos substratos preparados com as fezes de cabritos aos 150 dias alimentados com a dieta com relação volumoso:concentrado de 40:60. Os melhores rendimentos de substrato ou fezes foram obtidos com os dejetos dos cabritos de 120 e 150 dias de idade alimentados com a dieta com relação volumoso:concentrado 40:60. As maiores concentrações de minerais nos biodigestores foram observadas para as fezes de cabritos de 150 dias de idade alimentados com a dieta com relação volumoso:concentrado 40:60. A biodigestão anaeróbia é eficiente na remoção de coliformes nos dejetos de caprinos, proporcionando efluentes com no máximo 4,3 × 10² coliformes totais termotolerantes por grama de material.

Biodigestão anaeróbia dos dejetos da bovinocultura de corte: influência do período, do genótipo e da dieta

Objetivou-se com este estudo identificar possíveis alterações na composição e no processo de biodigestão anaeróbia dos dejetos produzidos por bovinos Canchim e Nelore em diferentes períodos do confinamento e alimentados com diferentes proporções de volumoso e concentrado. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial com parcela subdividida no tempo. As parcelas foram compostas por quatro tratamentos: dejetos provenientes de duas dietas (40% de volumoso e 60% de concentrado e 60% de volumoso e 40% de concentrado) e dois genótipos (Canchim e Nelore) e as subparcelas pelos três períodos de colheita dos resíduos (início, meio e final). A eficiência do processo de biodigestão foi avaliada pelas reduções de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), número mais provável (NMP) de coliformes totais e termotolerantes, demanda química e bioquímica de oxigênio, além da produção e dos potenciais de produção de biogás e metano. Não houve efeito do genótipo nem do período sobre a composição dos dejetos, no entanto o aumento da proporção de volumoso na dieta levou a menor eficiência do processo, pois foi observado aumento de 26,31% no volume de metano produzido na dieta com 60% de concentrado com relação à dieta com 40%, de concentrado. Também foram observadas importantes reduções no NMP de coliformes totais e termotolerantes ao final do processo, independentemente do tratamento testado.

Biodigestão anaeróbia de dejetos de caprinos obtidos nas diferentes estações do ano

Foram utilizados dejetos produzidos por caprinos, em diferentes estádios fisiológicos e submetidos ao mesmo regime alimentar, nas quatro estações do ano. O objetivo foi avaliar o efeito das estações do ano sobre a digestão anaeróbia de resíduos de caprinos em biodigestores modelo batelada com volume útil de 60 L de substrato em fermentação e mantidos sob temperatura ambiente. Foram avaliadas as produções de biogás, as reduções de sólidos voláteis (SV), os potenciais de produção (m³ de biogás/kg de substrato, de estrume, de sólidos totais (ST) ou sólidos voláteis), os números mais prováveis de coliformes totais e fecais, e a composição do biogás. As reduções de SV foram de 38; 34; 33 e 39% para o verão, outono, inverno e primavera, respectivamente. Os totais de biogás produzidos foram de 1,06 m³ no verão, 0,88 m³ no outono, 0,88 m³ no inverno e 0,99 m³ na primavera, e os potenciais de produção médios foram de 0,02 m³ de biogás/kg de substrato e 0,2 m³ de biogás/kg de estrume para todas as estações. As reduções médias de coliformes totais e fecais foram de 99,99% em todas as estações, e os teores máximos de CH4 no biogás foram 88,3; 84,6; 80,6 e 79,2%, para o verão, outono, inverno e primavera, respectivamente.

Desempenho de um aquecedor de água a biogás

Estudos foram desenvolvidos para dimensionar e adaptar o injetor do queimador principal de um aquecedor de água tipo acumulação de 75 L. O diâmetro do injetor foi redimensionado em função da pressão de serviço de 100 mm H2O e poder calorífico inferior do biogás de 21.600 kJ m-3 n, garantindo a manutenção da potência calorífica do equipamento de 20.900 kJ h-1. Os resultados demonstraram que o queimador adaptado operou com biogás adequadamente, com chama estável. A eficiência média do aquecedor foi de 68%, para ganho térmico de 36,7 ºC, correspondendo à temperatura final da água igual a 62,7 ºC, sendo consumido 0,796 m³n de biogás, aquecendo 75 L de água em 72 minutos.