Estudo do desempenho de catalisadores tipo Ni/CexM1-xO2 (M = Zr ou Mn) na reação de oxidação parcial do metano

One of the main applications of methane is in the production of syngas, a mixture of hydrogen and carbon monoxide. Procedures used in this process are steam reforming, CO2 reforming, partial oxidation and autothermal reforming. The present study evaluated and compared the behavior of nickel catalysts supported on mixed oxides of cerium and manganese in the partial oxidation of methane with that of nickel catalysts supported on mixed oxides of cerium and zirconium. Mixed oxides of cerium and zirconium or cerium and manganese were synthesized using two different preparation methods, the polymeric precursor based on Pechini method and combustion reaction using a microwave. This was followed by impregnation with nickel content of 15 %. Samples were calcined at 300, 800 and 900 °C and characterized by specific surface area (SSA), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), temperature programmed reduction (TPR) and the reaction of partial oxidation of methane. The specific areas of samples decrease with the rise in calcination temperature and after nickel impregnation. Metal-cerium solid solution was formed and the presence of other manganese species outside the solid solution structure was confirmed in the compound with the highest amounts of manganese oxides showed. With regard to scanning electron microscopy, supports based on cerium and zirconium prepared by Pechini method exhibited agglomerated particles without uniform geometry or visible pores on the surface. However, compounds containing manganese presented empty spaces in its structure. Through synthesis by combustion reaction, morphology acquired independently of the proposed composition demonstrated greater porosity in relation to Pechini synthesis. Although catalysts were prepared using different synthesis methods, the insertion of nickel showed very similar reduction profiles (TPR). In relation to nickel catalysts supported on mixed oxide of cerium and zirconium, there is an initial reduction of NiO species that present certain interaction with the support. This is followed by the reduction of Ce4+ in Ce3+ surface, with subsequent bulk reduction. For catalysts containing manganese, a reduction of nickel oxide species occurs, followed by two stages of reduction for species Mn2O3 in Mn3O4 and Mn3O4 in MnO, with subsequent reduction of bulk. With respect to partial oxidation reactions, the nickel catalyst supported on mixed oxide of cerium and zirconium, prepared using the Pechini method, exhibited CH4 conversion of approximately 80 %, with conversion of 81 % when prepared by combustion. This behavior continued for 10 hours of reaction. Manganese content was also found to directly influence catalytic activity of materials; the greater the manganese oxide content, the faster deactivation and destabilization occurred in the catalyst. In both synthesis methods, the nickel catalyst supported on mixed oxide of cerium and zirconium maintained an H2/CO ratio very close to 2 during the 10 hours of partial oxidation reaction. Samples containing manganese displayed smaller H2/CO ratios and lower performance in partial oxidation.

Intoxicação aguda por metano arsonato ácido monossódico em bovinos

O presente trabalho estudou a intoxicação acidental por arsênico em um lote de 24 vacas Girolando, as quais tiveram acesso a pasto pulverizado com herbicida à base de metano arsonato ácido monossódico (MSMA). Os bovinos apresentaram apatia, anorexia e diarreia profusa. Foram necropsiados na fazenda dois animais de 14 que morreram. Os principais achados macroscópicos foram úlceras abomasais e congestão renal. No exame microscópico, as principais lesões observadas foram abomasite e omasite necro-hemorrágica multifocal acentuada e, nos rins, necrose tubular difusa. As concentrações médias de arsênico em vacas com sinais clínicos foram 1,19±0,40, 10,52±2,16 e 76,06±48,37ppm no sangue, leite e fezes, respectivamente. Os níveis de arsênico encontrados em dois animais necropsiados foram 25,58 e 23,85ppm em fígado, e 28,71 e 35,94ppm em rins, respectivamente. No feto de uma vaca necropsiada, os níveis de arsênico mensurados no fígado e rim foram 9,0 e 8,92ppm, respectivamente. A concentração de arsênico no capim do piquete pulverizado foi 111,58ppm. No Brasil, o uso MSMA na composição de pesticidas e herbicidas é permitido somente para uso agrícola, mas não pecuário. A utilização desse ou de outros produtos à base de arsênico na pecuária pode causar altos índices de mortalidade no rebanho, além de diminuição da produção e contaminação de produtos de origem animal.

Potencial de produção de biogás remanescente nos efluentes de biodigestores abastecidos com dejetos de suínos, com e sem separação da fração sólida, e conduzidos sob diferentes tempos de retenção hidráulica

O objetivo foi avaliar o potencial poluidor remanescente dos efluentes de biodigestores abastecidos com dejetos de suínos com separação da fração sólida (CSFS) e sem separação da fração sólida (SSFS), e conduzidos sob diferentes tempos de retenção hidráulica (TRH). Os efluentes utilizados eram de biodigestores semicontínuos manejados com TRH de 15; 22; 29 e 36 dias, com e sem separação da fração sólida. Foram utilizados biodigestores batelada, que permaneceram em operação por todo o tempo em que houve produção de biogás (60 dias). Foram avaliadas a produção e a qualidade do biogás, bem como os potenciais de produção por kg de sólidos totais e sólidos voláteis, e as demandas química e bioquímica de oxigênio. Utilizou-se do delineamento inteiramente casualisado, em esquema fatorial 2x4, com três repetições por tratamento. Foram encontrados potenciais de produção de 385 e 117 litros de CH4kg-1 de SV adicionados no material SSFS e CSFS, respectivamente, no menor TRH (15 dias), e potenciais de produção de 74 e 18 litros de CH4kg-1 de SV adicionados no material SSFS e CSFS, respectivamente, no maior TRH (36 dias).

Biodigestão anaeróbia dos resíduos da produção avícola: cama de frangos e carcaças

O propósito deste trabalho foi avaliar a produção de biogás, bem como os potenciais de produção e a qualidade do biofertilizante obtido com a biodigestão anaeróbia dos resíduos cama de frangos e carcaças de aves pré-compostados. Para tanto, foram pré-compostados cama de frango e carcaças de aves mortas em uma composteira durante um período de 60 dias, período necessário para que ocorresse decomposição prévia das carcaças e assim fosse possível manipular o material para abastecer os biodigestores. Após este período, o material foi utilizado para abastecer os biodigestores batelada de campo com capacidade de 60 litros de material em fermentação. Para o processo de biodigestão anaeróbia, foram efetuadas análises dos teores de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), composição química do efluente, potenciais de produção, além do número mais provável (NMP) de coliformes totais e termotolerantes no afluente e efluente. Os potenciais médios de produção de biogás foram: 0,073; 0,152 e 0,141m³.kg-1 de material, SV e ST adicionados, respectivamente. Foram observadas reduções acima de 99% no NMP de coliformes totais e termotolerantes, sendo observado NMP de 3,7 x 10(5) g-1 no início e 7,45 x 10² g-1 no final.

Avaliação de um sistema híbrido de produção de biogás

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Simulação da produção e combustão de gás de síntese oriundo de gaseificadores de leite fixo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção, análise econômica e sustentabilidade da rizicarcinicultura no Estado de São Paulo

Pós-graduação em Aquicultura - FCAV

Avaliação do potencial de impacto ambiental e do uso da compostagem e biodigestão anaeróbia na produção de caprinos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desempenho de frangos de corte e produção de energia em biodigestores, utilizando-se três tipos de cama

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Análise da variação da vazão e da concentração do metano presentes nos gases gerados no aterro sanitário de Rio Claro - SP

The study of the generation of landfill gas contributes to the understanding of the relationship between gas production and other parameters, such as time of disposal of waste and moisture (rainfall) and, thus, can subsidize the viability study for energy. This study aims to evaluate the interference of the time of disposal of waste and moisture (rainfall) in the production and composition of biogas generated at the landfill in Rio Claro - SP. As a result it was observed that for the landfill studied, the average percentage of methane in biogas ranged from 49.9% to 54.7%. It was found that moisture (rainfall) and the time of waste disposal are parameters which do not cause significant changes in methane concentration in biogas. However, when analyzed the flow of biogas, which had the maximum average value of 152.86m3/h and minimum average value of 15.47m3/h was observed great interference of moisture (rainfall) and the time of disposal of waste, because well of gas located in newer areas of the landfill showed higher values of flow rate than the areas where the landfill was the beginning of the arrangement. The same way, it was observed that in the dry season flow of biogas decreased in all drains gas analyzed

Análise comparativa entre a produção de biogás em aterro controlado e variações no potencial elétrico natural por meio de perfilagem geofísica

This work aims to analyze data from a Natural Electric Potential landfill type ditch located in Cordeirópolis (SP). The procedure measures initially involved the assembly and installation of an apparatus cables, sensors and drain geophysical measurements and flow rate of biogas in a ditch later filled by solid waste. Biogas is a product of degradation of organic matter in waste by the action of microorganisms in an anaerobic environment. Its features high methane content in the gas potentially usable as fuel in energy generation systems or steam. The study area is characterized by clayey soil composition change from the diabase sill correlated to the event Serra Geral Formation siltstones overlapping Tatuí with groundwater level site around 50m. The cables were installed vertically in parallel with drain gas manifold, which allowed the collection of data by the technique geophysical logging every 15 days over a period of eight months. For data analysis we used four parameters in the study, the closing time of the ditch, natural electric potential, the flow velocity of biogas and rain. With the tabulated data plots were constructed for each collection day showing values in the range of the cable is in contact with waste (200 cm - 400 cm) and range of the cable in contact with the soil (600 cm - 800 cm). Subsequently graphs were generated with the period of eight months to analyze the data tabulated. A statistical correlation data, which show the influence of rainfall on the production of biogas. The results were satisfactory and demonstrated the feasibility of the research method in studies for the feasibility analysis for the capture of biogas energy

Utilização de parâmetros qualitativos dos resíduos aterrados como referência no processo de seleção de valores empregados em modelos matemáticos para a estimativa de geração de metano

The study of mathematical modeling assists in evaluation of the capacity of production and measurement of generation time of biogas in landfills, enabling the implantation of projects of energy generation from methane. Thus, the work aims, by simulating scenarios of potential methane generation in the landfill in Rio Claro, the use of field data from methane flow and waste grounded parameters as references for selecting values of k e L0 used to estimate methane generation model in LandGEM. As a result it was found that compared the characteristics adopted in the four scenarios recommended by the USEPA literature with those found in the landfill of Rio Claro (high amount of organic matter in the waste landed and daily practice of leachate recirculation), the scenario that apparently better represent the rate of methane generation is the scenario 01, with k = 0.7 and L0 = 96. Now, the adjustment of parameters in relation to the data field of methane flow, the value of L0 which best fits the methane generation from the landfill in Rio Claro is 150, while for k the line behavior that best represents the reality are values between 0.7 and 0.3. Regarding the parameters of the waste grounded, between the suggested values of k, 0,3 is most consistent with the intermediate level of biological degradation of the residue grounded, while L0 due to the biodegradability of the waste, a new value between 120 and 150 may be more appropriate for the study

Equilíbrio térmico e emissão de metano em vacas Jersey

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Produção de biogás a partir da co-digestão de resíduos da geração de energia

Aplicações de microalgas tem tornado esses micro-organismos importantes em pesquisas com fins tanto comerciais como energéticos. A biofixação de CO2 por microalgas é vista como uma forma economicamente viável e ambientalmente sustentável para mitigar as emissões de CO2 e geração de biomassa para obtenção de bioprodutos de alto valor agregado como os biocombustíveis. Na digestão anaeróbia da biomassa de microalgas a adição de um cosubstrato rico em carbono pode facilitar o processo de produção de biogás. O glicerol possui alta concentração de carbono orgânico e é solúvel em água. Neste sentido, a combinação de ambos os substratos pode solucionar um dos principais problemas para o processo de digestão, que reside no equilíbrio da razão (C/N). Co-digestão anaeróbia consiste na digestão anaeróbia de uma mistura de dois ou mais substratos com composições complementares. O objetivo do estudo foi avaliar a geração de biogás através da co-digestão anaeróbia de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 e glicerol bruto. Para a realização do estudo foram construídos e operados sete biorreatores com volume útil de 1,5 L, alimentados com 5, 6, 10, 15 e 20 g.L -1 da mistura de biomassa de Spirulina e glicerol. A adição de diferentes quantidades de glicerol (5 e 10 g.L -1 ) foi utilizada como um suplemento na digestão anaeróbia em sistema de batelada. A razão C/N variou de 3,3×103 a 23,7. Os ensaios foram realizados a 35 °C, em reatores equipados com sistema de coleta de gás, alimentação e retirada do efluente líquido, operados em batelada sequencial. O efluente líquido dos reatores foi analisado quanto ao pH, nitrogênio amoniacal e alcalinidade. O volume de biogás produzido diariamente foi medido em gasômetro de frasco invertido. Em todos os ensaios, os valores médios de pH variaram de 7,0 a 7,3 e nitrogênio amoniacal de 62,02 a 1100,99 mg.L-1 . A alcalinidade do efluente variou entre 1133,37 e 3578,98 mg.L-1 CaCO3. Em todos os ensaios com adição de glicerol houve incremento na produção específica de biogás (0,16 – 0,24 d -1 ) quando comparado ao ensaio em que somente biomassa microalgal era alimentada no processo (0,03 L.d-1 ), demonstrando ser esta uma alternativa interessante para a produção de biocombustível e concomitante agregação de valor ao glicerol residual da produção de biodiesel.

Produção e purificação de biogás utilizando microalga spirulina sp. LEB-18

O crescimento da população mundial e a tentativa de substituição parcial dos combustíveis fósseis por novas fontes de energia têm levado a uma maior atenção quanto à possível escassez de alimentos e a carência de grandes áreas disponíveis para agricultura. Microalgas, por meio do metabolismo fotossintético, utilizam energia solar e gás carbônico como nutrientes para o crescimento. A microalga Spirulina pode ser utilizada como suplemento alimentar, na biofixação de CO2, como fonte de biocombustíveis e no tratamento de efluentes. A digestão anaeróbia da biomassa microalgal produz biogás e os resíduos deste processo podem ser utilizados como substrato para novos cultivos da microalga. O objetivo deste trabalho foi estudar a conversão de Spirulina sp. LEB-18 em biogás em escala piloto e produzir biomassa microalgal utilizando os efluentes bicarbonato e dióxido de carbono do processo anaeróbio como fonte de nutrientes. Spirulina foi utilizada como substrato na digestão anaeróbia para produção de biogás em escala piloto sob temperaturas variáveis (12- 38 °C). Efluente do processo anaeróbio foi adicionado (20 %, v/v) como fonte de carbono no cultivo da microalga para avaliar o crescimento e a composição da biomassa. A seguir foi avaliada a capacidade da microalga de remover CO2 presente no biogás através de biofixação para obtenção do biocombustível purificado. O biogás produzido sob as diferentes temperaturas apresentou entre 72,2 e 74,4 % de CH4, quando realizado nas temperaturas 12 a 21 °C e 26 a 38 °C, respectivamente. A redução na temperatura do processo anaeróbio provocou um decréscimo na conversão de biomassa em biogás (0,30 para 0,22 g.g-1 ), ocorrendo dentro da faixa adequada e segura para as bactérias metanogênicas (pH 6,9; alcalinidade entre 1706,0 e 2248,0 mg.L-1 CaCO3 e nitrogênio amoniacal 479,3 a 661,7 mg.L-1 ). Os cultivos de Spirulina sp. LEB-18 em efluente anaeróbio contendo 20 % (v/v) e meio Zarrouk modificado (NaHCO3 2,8 e 5,3 g.L-1 ) apresentaram velocidade específica máxima de crescimento entre 0,324 e 0,354 d-1 , produtividade volumétrica entre 0,280 e 0,297 g.L-1 .d-1 e produtividade areal entre 14,00 e 14,85 g.m-2 .d-1 , sem diferenças significativas (p > 0,05) entre as diferentes condições estudadas. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa-linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio Zarrouk completo. Nos ensaios para avaliar a capacidade da microalga Spirulina sp. LEB-18 de remover CO2 contaminante no biogás, as máximas concentrações celulares e produtividades de biomassa variaram, respectivamente, entre 1,12 e 1,24 g.L-1 e 0,11 e 0,14 g.L-1 .d-1 , não apresentando diferenças significativas (p > 0,05) entre os ensaios. A maior fixação diária total (FDT) de dióxido de carbono obtida foi 58,01 % (v/v) em cultivos com adição de biogás contendo 25 % (v/v) CO2. Obteve-se biogás com 89,5 % (v/v) de CH4 após injeção em cultivos de Spirulina, no qual aproximadamente 45 % (v/v) do CO2 injetado foi fixado pela microalga, gerando biomassa para diversas aplicações e biogás purificado.