Otimização da produção de biogás com recurso a redes neuronais artificiais

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), são elevados os custos não só de tratamento das águas residuais como também de manutenção dos equipamentos lá existentes, nesse sentido procura-se utilizar processos capazes de transformar os resíduos em produtos úteis. A Digestão Anaeróbia (DA) é um processo atualmente disponível capaz de contribuir para a redução da poluição ambiental e ao mesmo tempo de valorizar os subprodutos gerados. Durante o processo de DA é produzido um gás, o biogás, que pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo assim a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás, mas a complexidade do processo constitui um obstáculo à sua otimização. Neste trabalho, aplicaram-se Redes Neuronais Artificiais (RNA) ao processo de DA de lamas de ETAR. RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás no digestor I da ETAR Norte da SIMRIA, usando o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM para desenvolvimento das RNA. Para tal, efetuou-se uma análise e tratamento de dados referentes aos últimos quatro anos de funcionamento do digestor. Os resultados obtidos permitiram concluir que as RNA modeladas apresentam boa capacidade de generalização do processo de DA. Considera-se que este caso de estudo é promissor, fornecendo uma boa base para o desenvolvimento de modelos eventualmente mais gerais de RNA que, aplicado conjuntamente com as características de funcionamento de um digestor e o processo de DA, permitirá otimizar a produção de biogás em ETAR.

Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Otimização da produção de biodiesel a partir de óleo de coco babaçu com aquecimento por microondas

As reações sob aquecimento por microondas geralmente apresentam significativa redução no tempo de reação e elevados rendimentos. Portanto, o objetivo desse trabalho foi adaptar um forno de microondas doméstico de forma adequada e segura para realização de reações de transesterificação, e otimizar o processo de produção de biodiesel por microondas usando óleo de coco babaçu como matéria prima. Para este fim, foi usado um planejamento composto central no qual se variou o tempo de irradiação, concentração de KOH e razão óleo:metanol. Análises estatísticas foram feitas para avaliarem a significância do modelo usado. As condições experimentais ótimas foram: razão óleo:metanol, 8,59, concentração de KOH, 2,19%, tempo de irradiação, 70 segundos, dando rendimento de aproximadamente 100%.

Otimização da produção do carvão vegetal por meio do controle de temperaturas de carbonização

Embora nos últimos anos diversas pesquisas tenham sido desenvolvidas com o intuito de melhorar os índices de qualidade da madeira (densidade básica, composição química), grande parte da produção brasileira de carvão ainda ocorre em fornos com baixo rendimento gravimétrico e com emissões de gases poluentes. Na tentativa de alterar esse cenário, este trabalho objetivou avaliar o funcionamento de um sistema forno-fornalha e também o ajuste de faixas de controle da carbonização em função do tempo e da temperatura, levando-se em consideração a degradação térmica da madeira, com vistas a maximizar o rendimento em carvão vegetal. Foram construídos três fornos circulares de alvenaria acoplados a uma fornalha, para queima dos gases gerados durante a carbonização. O controle da carbonização foi realizado através da mensuração da temperatura interna com sensor infravermelho. De acordo com os resultados, o controle da carbonização realizado com base nas faixas de carbonização proporcionou rendimento médio de 33% de carvão, 8% de atiço e 3% de finos. A fornalha mostrou-se eficiente na redução de emissão de fumaça para o ambiente, funcionando durante um terço do tempo de carbonização. Conclui-se que o sistema forno-fornalha apresenta produção satisfatória de carvão vegetal, com baixa emissão de fumaça durante a carbonização da madeira.

Otimização da produção de nata (celulose bacteriana) por fermentação em superfície

A nata de coco, alimento glicídico obtido por fermentação em superfície promovida por Acetobacter xylinum, é bastante difundida em alguns países asiáticos, principalmente nas Filipinas. Como meio de cultivo são utilizadas a água ou o leite de coco, produtos de baixo valor econômico e resíduos de processamento da fruta; há indicativos na literatura, entretanto, de que outros resíduos agro-industriais como soro de leite ou mesmo suco de frutas podem ser utilizados. A fim de avaliar a produção de nata para posteriores estudos visando o uso de meios alternativos, foi utilizado um meio de composição definida com o qual foi possível definir as condições de pH, de inóculo e de incubação, assim como observar a influência de açúcares e de ácidos no processo. Foram delineados experimentos usando-se ácido acético e glucose como variáveis de entrada visando a otimização do processo. As condições de fermentação incluíram correção do pH para 4, adição de 10% (v/v) de inóculo ao meio e incubação a 28°C por 10 dias. As condições encontradas como ótimas em relação às concentrações iniciais dos nutrientes considerados foram 0,65 moles/l de ácido acético e 67,4 g/l de glucose, com o que se produz 7,107 g de nata por 250 ml de meio .

Otimização da produção de álcool de mandioca

Este trabalho objetivou otimizar o processo de hidrólise do amido de mandioca com α-amilase de A. niger e obter o álcool deste xarope. Os ensaios foram realizados a pH 4,8; em que variaram-se a concentração do amido (entre 7-22 g.L-1) e a temperatura (entre 30-59,1 ºC). Durante a fermentação, usaram-se nos mostos 2,2 e 5% de amido de mandioca. Os resultados da hidrólise mostraram que o tempo ficou entre 20-200 minutos; a análise RSM mostrou que o rendimento diminuiu nas concentrações médias; e as condições ótimas foram encontradas entre 55-59,1 ºC e com a concentração entre 7,9-10 ou 20-22 g.L-1, em que se hidrolisou 80% do amido. A melhor condição de fermentação foi obtida para o mosto contendo 5% de amido. Sua composição final foi de 0,668 g.L-1 de ART, 0,572 g.L-1 e de AR, 3,71 ºGL. O rendimento alcoólico foi de 45%, demonstrando que este processo é uma alternativa eficiente à indústria sucroalcooleira.

Otimização da produção de frango de corte em condições de estresse por calor

Foram realizados dois experimentos (EXP) com a finalidade de apresentar alternativas para reduzir os efeitos do estresse por calor (EPC), aumentando a produtividade em épocas quentes. O primeiro EXP teve como objetivos verificar o efeito de dietas com mais gordura (2,4 vs 4,0%) e menos proteína bruta (19,5 vs 18,5%) na metabolizabilidade, desempenho, rendimento de carcaça, parâmetros morfológicos (baço, bursa, coração, intestino e fígado), bioquímicos (proteínas totais, glicose, fructosamina, albumina e globulinas) e hematológicos (heterófilos. linfócitos, eosinófilos, basófilos, monócitos e relação heterófilo:linfócito) das aves aos 42 dias submetidas a EPC cíclico (25-32C). O efeito direto do EPC no desempenho e na metabolizabilidade da dieta, na situação de consumo pareado (comparado ao ambiente termoneutro) Também foi estudada. O segundo EXP teve como objetivos verificar o efeito de dietas suplementadas com vitaminas C e E (100UI de vitamina E/kg de ração e 300 ppm de vitamina C/kg de ração) e minerais orgânicos Zn e Se (40 ppm Zn e 0,3 ppm Se/kg de ração) no desempenho de frangos de corte submetidos a EPC e nos parâmetros morfológicos, bioquímicos e hematológicos das aves aos 35 dias. Foi observado que a queda de desempenho verificada no calor está relacionada principalmente com a diminuição no consumo e à redução na metabolizabilidade da matéria seca. A dieta com 1,6% a mais de gordura e 1% a menos proteína proporcionou às aves em EPC melhora na conversão alimentar (CA), mas não interferiu no rendimento de carcaça e cortes. Esta dieta também proporcionou um melhor peso relativo de bursa, a diminuição no número de linfócitos, heterófilos, relação H/L e monócitos das aves em EPC, indicando que as alterações metabólicas ocasionadas pelo estresse foram atenuadas pela dieta. No segundo EXP, a suplementação vitamínica e/ou mineral melhorou o desempenho das aves em função de um menor consumo que resultou em melhor CA, independentemente do ambiente. O EPC reduziu o peso absoluto e relativo dos órgãos linfóides, os valores de hemoglobina, aumentou o número de heterófilos e a relação H/L . As suplementações vitamínico e/ou mineral não influenciaram os parâmetros bioquímicos séricos e hematológicos dos frangos em EPC. A relação H/L foi um bom indicador de estresse, aumentando sempre que as aves estiveram estressadas, independentemente do tipo de estresse. O peso dos órgãos linfóides também pode ser considerado um bom indicador de EPC desde que não estejam sofrendo outro tipo de estresse.

Uma aplicação da apredizagem por reforço na otimização da produção em um campo de petróleo

The objective of reservoir engineering is to manage fields of oil production in order to maximize the production of hydrocarbons according to economic and physical restrictions. The deciding of a production strategy is a complex activity involving several variables in the process. Thus, a smart system, which assists in the optimization of the options for developing of the field, is very useful in day-to-day of reservoir engineers. This paper proposes the development of an intelligent system to aid decision making, regarding the optimization of strategies of production in oil fields. The intelligence of this system will be implemented through the use of the technique of reinforcement learning, which is presented as a powerful tool in problems of multi-stage decision. The proposed system will allow the specialist to obtain, in time, a great alternative (or near-optimal) for the development of an oil field known

Reforma a vapor catalítica do metano: Otimização da produção e seletividade em hidrogênio por absorção in situ do CO2 produzido

Topics of research related to energy and environment have significantly grown in recent years, with the need of its own energy as hydrogen. More particularly, numerous researches have been focused on hydrogen as energy vector. The main portion of hydrogen is presently obtained by reforming of methane or light hydrocarbons (steam, oxy, dry or auto reforming). During the methane steam reforming process the formation of CO2 undesirable (the main contributor to the greenhouse effect) is observed. Thus, an oxide material (sorbent) can be used to capture the CO2 generated during the process and simultaneously shifting the equilibrium of water gas shift towards thermodynamically more favorable production of pure hydrogen. The aim of this study is to develop a material with dual function (catalyst/sorbent) in the reaction of steam reforming of methane. CaO is well known as CO2 sorbent due to its high efficiency in reactions of carbonation and easy regeneration through calcination. However the kinetic of carbonation decreases quickly with time and carbonation/calcination cycles. A calcium aluminate (Ca12Al14O33) should be used to avoid sintering and increase the stability of CaO sorbents for several cycles. Nickel, the industrial catalyst choice for steam reforming has been added to the support from different manners. These bi-functional materials (sorbent/catalyst) in different molar ratios CaO.Ca12Al14O33 (48:52, 65:35, 75:25, 90:10) were prepared by different synthesis methodologies, among them, especially the method of microwave assisted self-combustion. Synthesis, structure and catalytic performances of Ni- CaO.Ca12Al14O33 synthesized by the novel method (microwave assisted selfcombustion) proposed in this work has not being reported yet in literature. The results indicate that CO2 capture time depends both on the CaO excess and on operating conditions (eg., temperature and H2O/CH4 ratio). To be efficient for CO2 sorption, temperature of steam reforming needs to be lower than 700 °C. An optimized percentage corresponding to 75% of CaO and a ratio H2O/CH4 = 1 provides the most promising results since a smaller amount of water avoids competition between water and CO2 to form carbonate and hydroxide. If this competition is most effective (H2O/CH4 = 3) and would have a smaller amount of CaO available for absorption possibly due to the formation of Ca(OH)2. Therefore, the capture time was higher (16h) for the ratio H2O/CH4 = 1 than H2O/CH4 = 3 (7h) using as catalyst one prepared by impregnating the support obtained by microwave assisted self-combustion. Therefore, it was demonstrated that, with these catalysts, the CO2 sorption on CaO modifies the balance of the water gas-shift reaction. Consequently, steam reforming of CH4 is optimized, producing pure H2, complete conversion of methane and negligible concentration of CO2 and CO during the time of capture even at low temperature (650 °C). This validates the concept of the sorption of CO2 together with methane steam reforming

Ferramentas matemáticas para modelagem da temperatura com aplicação em graus-dias para otimização da produção agrícola

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fatores operacionais e cinética do processo fermentativo para otimização da produção de etanol em escala industrial

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Estudo e otimização da produção da dextranasacarase e caracterização da dextrana produzida por Leuconostoc mesenteroides FT045B

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Otimização da produção massal e formulação de Bipolaris euphorbiae visando à obtenção de um bioherbicida

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Identificação de bactérias láticas e otimização da produção de ácido lático

O objetivo deste trabalho foi identificar o micro-organismo Y15C previamente isolado no laboratório de microbiologia industrial, da UNESP de Rio Claro, utilizando técnicas bioquímicas, além de otimizar a produção de ácido lático por meio de fermentação batelada simples e batelada alimentada. Considerando o potencial do micro-organismo para a produção de D(-) ácido lático, com 100% de pureza, isômero usado na síntese de polímeros empregados na produção de diversos materiais resistentes e biodegradáveis, foi feita a otimização do meio de cultura, tendo como fonte de carbono a manipueira. A manipueira por ser um resíduo do processamento da mandioca que contém grande quantidade de amido e quando hidrolisado pode ser uma fonte de carbono de baixo custo, quando utilizado pelo micro-organismo. O isolado Y15C foi identificado como Lactobacillus delbrueckii ssp delbrueckii, por meio de testes bioquímicos. Em relação à otimização dos parâmetros de fermentação, usando planejamento experimental, observou-se que a adição de componentes ao meio de cultivo, assim como a variação da temperatura não aumentou significamente a produção de ácido lático. Desta forma optou-se por trabalhar com as menores concentrações de AMM (1,6 mL/L) e citrato (0,96 g/L) e maior temperatura (43,4ºC). Para que haja aumento na produção de ácido lático podem ser realizados diversos tipos de fermentações, no caso deste trabalho foram comparados dois tipos de fermentação, batelada simples e batelada com alimentação constante. A maior concentração de ácido lático (41,6 g/L) foi observada que quando utilizada fermentação do tipo de fermentação em batelada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Otimização da produção de queratinase por Bacillus amyloliquefaciens

Não disponível