Efeitos de dietas contendo Leucaena leucocephala e Saccharomyces cerevisiae sobre a fermentação ruminal e a emissão de gás metano em bovinos

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar os efeitos do uso de leucena e levedura em dietas para bovinos sobre o metabolismo ruminal, incluindo o pH e as produções de ácido graxos voláteis (AGV), amônia e gás metano. Quatro bovinos machos com 800 kg e fistulados no rúmen foram mantidos em quadrado latino 4 × 4, em arranjo fatorial 2 × 2, composto de dois níveis de leucena (20 e 50% MS) e feno de capim coast-cross na presença ou ausência de levedura. Não houve influência das dietas nos valores médios de pH (média 6,82) e nas concentrações de amônia no rúmen, que variaram de 18 a 21 mg/100 mL. Houve interação entre níveis de leucena e levedura na concentração total de AGV. As dietas não diferiram quanto à concentração de ácido acético, mas os animais alimentados com a dieta com 50% de leucena e contendo levedura apresentaram maiores concentrações médias de ácido propiônico (média 19,14 mM). A emissão de metano reduziu em12,3% em relação à mesma dieta sem levedura e em 17,2% quando os animais foram alimentados com 20% de leucena com levedura. Verificou-se efeito associativo de leucena, quando fornecida em alto nível na dieta (50% MS), e levedura na redução da emissão de metano e na melhoria no padrão de fermentação no rúmen, o que pode reduzir as perdas de energia e melhorar eficiência energética do animal.

Potencial de produção de gás metano e dióxido de carbono in vitro dos ingredientes utilizados em dietas para ovinos

This study aimed to evaluate the potential of CH4 and CO2 in vitro production of soybean hulls, sunflower meal, corn, citrus pulp and corn silage. Four rumen-cannulated sheep were fed diets containing the evaluated ingredients at 40:60 forage:concentrate ratio. The gases produced by samples incubation were measured by injection into a gas chromatograph equipped with flame ionization detector. The experimental design was completely randomized with repeated measures, with three replicates for each evaluated food at four different periods. Under the experimental conditions, we verified different potential gas production among the ingredients. The citrus pulp meal was the ingredient with the greatest potential for CO2production. Corn silage and soybean hulls showed the greatest potential while citrus pulp and sunflower meal showed the least potential for CH4 production, when expressed in mL/g of degraded dry matter; therefore, they can be considered, among the evaluated ingredients, those with the lowest environmental impact.

Estudo da variação da porcentagem e da estimativa de geração de gás metano para o aterro sanitário do município de Rio Claro - SP

Increased demand for energy and the search for alternative energy sources are remarkable and current facts. The management of domestic solid waste is also part of the issue in view of the possibility of power generation in existing landfills, which could provide financial autonomy to the system of waste management and improve the environmental balance of landfills in Brazil, currently only used for final solids disposal. Landfill gas is a viable alternative energy source has been tested in landfills in the World and in Brazil. Thus, the research aimed to evaluate the percentage of methane (CH4) present in three sinks of gases from a landfill in the municipality of Rio Claro – SP (Brazil), and to estimate the potential methane generation over its life through the application of a mathematical model. As a result it was found that in general the percentage of methane present in the gases is significant, between 50 and 62%. It was also noted that waste with disposal time between 8 and 12 months already are in the methanogenic stage. Finally, there was a tendency to increase the generation of methane in the transition periods of rain and drought

Utilização de metanol, etanol e metano como doadores de elétrons para a desnitrificação

Esta tese apresenta e discute os dados obtidos a partir de trabalho experimental projetado para avaliar comparativamente o desempenho de reatores desnitrificantes em batelada, tendo etanol, metanol e gás metano como doadores de elétrons. Os experimentos foram realizados em reatores em escala de bancada. Os ensaios com gás metano objetivaram verificar a efetividade deste sub-produto de reatores anaeróbios em substituir os doadores exógenos de elétrons comumente utilizados, tais como metanol e etanol. Para alcançar o objetivo principal deste trabalho, os parâmetros cinéticos de desnitrificação, para os doadores de elétrons ensaiados, foram determinados nas diferentes condições operacionais. Além disso, as alterações ocorridas na população microbiana, ao longo do período experimental, foram avaliadas em relação à diversidade microbiana, por meio de análises microscópicas (óptica, de fluorescência e eletrônica de varredura) e da técnica de Biologia Molecular de PCR/DGGE. A completa desnitrificação foi alcançada para todos os compostos testados, e o etanol foi o doador de elétrons mais eficiente para a desnitrificação. A melhor razão carbono-nitrogênio para a desnitrificação foi igual a 1,0. Contudo, este parâmetro foi encontrado ser inadequado para utilização no processo de desnitrificação, uma vez que não expressa a capacidade real do composto usado em doar elétrons. A desnitrificação com metano ocorreu tanto na presença como na ausência de oxigênio, embora a baixas velocidades quando comparado com os outros compostos. No entanto, a configuração do reator utilizado neste estudo não foi adequada para promover a efetiva dissolução do gás metano na fase líquida. Por essa razão, sugere-se o desenvolvimento de configurações de reatores apropriadas para minimizar as resistências à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e também desta para a biomassa.

Produção centralizada a biogás - análise do impacto a nível cooperativo

A utilização de energia renovável é hoje tema abordado em todo o mundo, devido à preocupação com a preservação do meio ambiente. Entre as energias renováveis, a biomassa destaca-se pela excelente disponibilidade que possui. Os dejetos bovinos são uma das mais abundantes, o qual tem grande potencial energético, se fermentado corretamente em biodigestores, obtendo como um dos produtos finais, o biogás. Esse gás é constituído na sua maior parte por gás metano (CH4) que é altamente inflamável. Neste trabalho pretende-se fazer a avaliação do potencial energético das propriedades de produção de leite na região do concelho de BRAGA aplicando uma tecnologia de queima de biogás e de produção de eletricidade utilizando um sistema de cogeração convencional e uma tecnologia mais recente, o Organic Rankine Cycle (ORC) e explicitando a respetiva análise económica. As opções por um sistema ORC na central em análise foram justificadas ponderando as vantagens e desvantagens deste ciclo em relação ao ciclo de vapor de água. O objetivo é a obtenção de energia elétrica e térmica e o aumento do rendimento global da instalação com o aproveitamento de todas as energias disponíveis, assim como a eliminação da toxidade dos dejetos para aproveitamento como biomassa. Partindo do levantamento bibliográfico e caraterização das diversas propriedades existentes no concelho, utilizando a tecnologia mais indicada e atual para este tipo de instalação. A biomassa utilizada foi uma mistura de dejetos bovinos com água. O biogás produzido foi convertido em energia elétrica e térmica, através da sua queima. Tem-se assim uma central que além de dar destino adequado aos dejetos animais, diminui a contaminação ambiental, evita a emissão de gás metano para a atmosfera e produz biogás. Efetua-se os cálculos económicos para dois cenários distintos, implementação de uma central de valorização de biogás em cada um dos oito maiores produtores de leite do núcleo de Penso e o aproveitamento dos dejetos produzidos pelos mesmos para implementação de uma central global de recolha dos mesmos, onde é feito o tratamento dos mesmos e a consequente produção de biogás. Na análise económica foram utilizados os seguintes critérios: o VAL (valor atual líquido), a TIR (taxa interna de rendibilidade) e o Período de Retorno Financeiro do Projeto.

Contributo para o estudo da valorização energética de biogás em estações de tratamento de águas residuais

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Análise da viabilidade económica da implementação de uma central de micro-cogeração no setor da agropecuária

O crescente aumento do consumo energético das sociedades desenvolvidas e emergentes, motivado pelo progresso económico e social, tem induzido a procura de alternativas focalizadas nas energias renováveis, que possam contribuir para assegurar o fornecimento de energia sem agravar o consumo de combustíveis fósseis e a emissão de gases com efeito de estufa. Nesse sentido, a produção de energia eléctrica a partir do gás metano resultante da estabilização anaeróbia de efluentes tem vindo a ser estudada e praticada desde finais do século XIX, tendo assumido maior expressão a partir dos anos 70 do século XX, na sequência das primeiras crises petrolíferas. As instalações agropecuárias reúnem dois fatores chave para o sucesso do aproveitamento energético do biogás produzido no tratamento dos efluentes: por um lado, produzem matéria-prima com potencial energético – dejeto animal com um potencial enorme de criação de biogás quando procedido de tratamento anaeróbio - e, por outro, necessitam de energia eléctrica para o funcionamento dos equipamentos electromecânicos e de calor para a manutenção das instalações. A valorização energética do biogás produzido na estabilização anaeróbia dos efluentes agro-pecuários, para além de permitir obter um retorno financeiro, que contribui para o equilíbrio dos custos de investimento e de exploração, contribui igualmente para a redução das emissões de gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono e o metano, e para a segurança de abastecimento energético à instalação, na medida em que assegura a alimentação de energia eléctrica em caso de falha no fornecimento pela rede nacional. A presente dissertação apresenta um contributo para estudos a desenvolver por proprietários de agropecuárias, cooperativas regionais do setor da agropecuária, empresas de projecto e estudantes de Engenharia, constituído por uma compilação da informação mais relevante associada à estabilização anaeróbia de efluentes e à valorização energética do biogás produzido. Com base em informação referente ao número real de animais existentes em Portugal, este trabalho pretende fazer ver a essas entidades que o aproveitamento energético do biogás é viável e útil para o país. Com a criação de uma aplicação informática de análise económica de investimento, provar que o investimento em pequenas propriedades, com apenas 80 cabeças normais, pode obter um retorno financeiro razoável, com um prazo de recuperação do investimento bastante baixo, aproveitando um recurso que caso contrário será desperdiçado e poluirá o ambiente.

Redes Neuronais Artificiais na Otimização do Processo de Digestão Anaeróbia - Aplicação a uma ETAR da AdCL

Numa sociedade com elevado consumo energético, a dependência de combustíveis fósseis em evidente diminuição de disponibilidades é um tema cada vez mais preocupante, assim como a poluição atmosférica resultante da sua utilização. Existe, portanto, uma necessidade crescente de recorrer a energias renováveis e promover a otimização e utilização de recursos. A digestão anaeróbia (DA) de lamas é um processo de estabilização de lamas utilizado nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) e tem, como produtos finais, a lama digerida e o biogás. Maioritariamente constituído por gás metano, o biogás pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo, deste modo, 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. No presente relatório de estágio, as Redes Neuronais Artificiais (RNA) foram aplicadas ao processo de DA de lamas de ETAR. As 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. Uma vez que as DA são um processo bastante complexo, a sua otimização apresenta diversas dificuldades. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás nos digestores das ETAR de Espinho e de Ílhavo da AdCL, utilizando o software NeuralToolsTM da PalisadeTM, contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás.

Tratamento anaeróbio de resíduos orgânicos com baixa concentração de sólidos

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o desempenho de reator anaeróbio compartimentado no tratamento de resíduos sólidos orgânicos com baixa concentração de sólidos. O reator anaeróbio compartimentado possuía capacidade unitária de 2.200 litros, era dividido em seis câmaras de iguais dimensões e foi operado com tempo de retenção de sólidos de 90 dias. Os resíduos sólidos orgânicos utilizados para alimentação do reator eram constituídos de resíduos sólidos vegetais e de lodo de esgoto sanitário na proporção de 80% e 20%, respectivamente. A mistura desses dois tipos de resíduos originava o substrato, o qual, após a correção da umidade para 95% (percentagem em massa), era alimentado ao reator. A eficiência de redução de material carbonáceo situou-se em torno de 80%, com carga orgânica aplicada de 9,3 kg R SO m-3 dia-1. A taxa de produção de biogás obtida foi de 5,6 L kg-1substrato (base úmida), com percentagem em volume de 50% de gás metano.

Tratamento de esgoto doméstico em reatores sequenciais em batelada anaeróbios (RSBAn)

Este trabalho relata os resultados de um experimento realizado em duas etapas distintas. Na primeira com duração de 5 meses foram operados 4 Reatores Seqüenciais em Batelada Anaeróbios (RSBAn) com diferentes relações entre altura e diâmetro. Todos eles obedeceram a um Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 20 horas, perfazendo 2 ciclos diários de 12 horas cada um. Na segunda etapa, desta vez com 6 meses de operação, três RSBAn com geometrias idênticas foram operados com diferentes TDH de 7, 10 e 13 horas perfazendo 6, 4 e 3 ciclos diários de 4, 6, e 8 horas cada, respectivamente. Todos os experimentos foram feitos em escala de bancada, tratando esgoto sintético de características domésticas. Objetivou-se avaliar primeiramente, o efeito da configuração dos reatores relativamente as suas eficiências e depois avaliar as eficiências para diferentes TDH. Os resultados da primeira etapa demonstraram boas remoções de DQO e sólidos suspensos, em média 80 e 85% respectivamente, no efluente de todos os quatro reatores, com os melhores resultados ocorrendo nos que apresentaram menores relações altura / diâmetro. Observaram-se tempos de aclimatação da biomassa relativamente curtos para esta tecnologia em comparação a tecnologias anaeróbias tradicionais. Na segunda fase foram alcançadas boas eficiências para os TDH mais longos atingindo 85% de remoção de DQO. Mesmo assim, os reatores com menores TDH também se mostraram capazes de atingir em torno de 80% de eficiência. Observou-se que curtos tempos de retenção hidráulicos apresentaram maiores quantidades de ácido propiônico podendo promover o acúmulo de produtos intermediários como ácidos graxos voláteis no interior dos reatores. Pelo comportamento dos perfis realizados nos reatores de ambas etapas, dos parâmetros DQO e produção de gás metano, confirmaram-se as vantagens teóricas mencionadas por pesquisadores desta nova tecnologia, onde afirmam que a característica fundamental dos RSBAn é apresentar uma alta concentração de substratos no fim da alimentação e uma baixa concentração antes da fase de sedimentação, resultando em baixas taxas de alimento / microorganismo, levando portanto, a biofloculação e baixas produções de gás durante a sedimentação.

Síntese e caracterização de tungstatos de cério e estrôncio para fins catalíticos

The main goal of this work was to produce nanosized ceramic materials of the family of the tungstates (tungstates of cerium and strontium), and test them for their catalytic activity in processes involving the transformation of methane (CH4). The methodology used for the synthesis of the ceramic powders involved the complexation combining EDTA-citrate. The materials characterization was performed using simple and differential thermogravimetry, x-ray diffraction, transmission electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy (EDS). The microstructure analysis was performed using the refinement by the Rietveld method, and the crystallite size and distribution of the materials was elucidate by the Scherrer and Williamson-Hall methods. The conditions of the synthesis process for the three envisaged materials (SrWO4, SrWO4 using tungsten oxide concentrate as raw material, and Ce2(WO4)3) were adjusted to obtain a single phase crystalline material. The catalytic tests were carried out in the presence of methane and synthetic air, which is composed of 21% O2 and 79% N2. The analysis of the conversion of the reaction was done with the aid of an fourier transform infrared device (FTIR). The analysis showed that, structurally, the SrWO4 produced using raw materials of high and poor purity (99% and 92%, respectively) are similar. The ideal parameters of calcination, in the tested range, are temperature of 1000 °C and time of calcination 5 hours. For the Ce2(WO4)3, the ideal calcination time and are temperature 15 hours and 1000°C, respectively. The Williamson-Hall method provided two different distributions for the crystallite size of each material, whose values ranged between the nanometer and micrometer scales. According to method of Scherrer, all materials produced were composed of nanometric crystallites. The analyses of transmission electron microscopy confirmed the results obtained from the Williamson- Hall method for the crystallite size. The EDS showed an atomic composition for the metals in the SrWO4 that was different of the theoretical composition. With respect to the catalytic tests, all materials were found to be catalytically active, but the reaction process should be further studied and optimized.

Conversão catalítica de clorometano em hidrocarbonetos

Amorphous silica-alumina and modified by incipient impregnation of iron, nickel, zinc and chromium were synthetized in oxide and metal state and evaluated as catalysts for the chloromethane conversion reaction. With known techniques their textural properties were determined and dynamics techniques in programmed temperature were used to find the acid properties of the materials. A thermodynamic model was used to determine the adsorption and desorption capacity of chloromethane. Two types of reactions were studied. Firstly the chloromethane was catalytically converted to hydrocarbons (T = 300 450 oC e m = 300 mg) in a fixed bed reactor with controlled pressure and flow. Secondly the deactivation of the unmodified support was studied (at 300 °C and m=250 g) in a micro-adsorver provided of gravimetric monitoring. The metal content (2,5%) and the chloromethane percent of the reagent mixture (10% chloromethane in nitrogen) were fixed for all the tests. From the results the chloromethane conversion and selectivity of the gaseous products (H2, CH4, C3 and C4) were determined as well as the energy of desorption (75,2 KJ/mol for Ni/Al2O3-SiO2 to 684 KJ/mol for the Zn/Al2O3-SiO2 catalyst) considering the desorption rate as a temperature function. The presence of a metal on the support showed to have an important significance in the chloromethane condensation. The oxide class catalyst presented a better performance toward the production of hydrocarbons. Especial mention to the ZnO/Al2O3-SiO2 that, in a gas phase basis, produced C3 83 % max. and C4 63% max., respectively, in the temperature of 450 oC and 20 hours on stream. Hydrogen was produced exclusively in the FeO/Al2O3-SiO2 catalysts (15 % max., T = 550 oC and 5,6 h on stream) and Ni/SiO2-Al2O3 (75 % max., T = 400 oC and 21,6 h on stream). All the catalysts produced methane (10 à 92 %), except for Ni/Al2O3-SiO2 and CrO/Al2O3-SiO2. In the deactivation study two models were proposed: The parallel model, where the product production competes with coke formation; and the sequential model, where the coke formation competes with the product desorption dessorption step. With the mass balance equations and the mechanism proposed six parameters were determined. Two kinetic parameters: the hydrocarbon formation constant, 8,46 10-4 min-1, the coke formation, 1,46 10-1 min-1; three thermodynamic constants (the global, 0,003, the chloromethane adsorption 0,417 bar-1, the hydrocarbon adsorption 2,266 bar-1), and the activity exponent of the coke formation (1,516). The model was reasonable well fitted and presented a satisfactory behavior in relation with the proposed mechanism

Performance of UASB reactors in two stages under different HRT and OLR treating residual waters of swine farming

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

Geração de energia através da biodigestão anaeróbica da vinhaça

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

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

Pós-graduação em Aquicultura - FCAV