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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Produo de hidrognio a partir da vinhaa
Autor(es): Renata Melo Bonatti Corra
Palavras-chave [PT]:

Hidrognio. Produo. Vinhaa. Produo de hidrognio. Digesto anaerbia. Eletrlise. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Hydrogen production. Vinasse. Anaerobic digestion. Electrolysis. Brazil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Mestre em Engenharia Qumica
Banca:
Clia Regina Granhen Tavares [Orientador] - UEM
Maria Cristina Rizk [Co-orientador] - UEM
Luciana Igarashi Mafra - UFPR
Christian Gonalves Alonso
Resumo:
Resumo: A vinhaa o efluente da indstria de acar e lcool resultante da fermentao do melao e/ou do caldo da cana-de-acar para a obteno de etanol. Nesse processo so gerados de 10 a 15 litros de vinhaa, para cada litro de etanol produzido. A matria orgnica da vinhaa encontra-se basicamente sob a forma de cidos orgnicos, conferindo um pH entre 3,7 e 5,0. um lquido com uma concentrao bastante elevada de compostos orgnicos (variando de 22.000 mg.L-1 a 98.000 mg.L-1) e com muitos nutrientes da cana-de-acar da qual se originou, o que significa que no pode ser descartada diretamente em corpos receptores hdricos porque, do contrrio, provocaria grandes impactos ambientais. A matria orgnica presente neste efluente representa uma matria prima de baixo custo para gerar combustveis alternativos. Assim, o presente trabalho teve como objetivo o estudo dos processos de digesto anaerbia e eletrlise da vinhaa, visando a produo de hidrognio. Os ensaios de digesto anaerbia foram realizados em reatores batelada em escala reduzida. Os experimentos foram realizados em reatores de vidro, com capacidade de 100 mL, nos quais foram inseridas seringas plsticas para a medio do biogs produzido. Os experimentos tiveram durao de 49, 70, 99 e 105 dias e foram realizados a 28C, mediante condies de ausncia e presena de agitao (150 rpm). A vinhaa foi inoculada nas propores de 10, 20, 30 e 40% com lodo de esgoto. A vinhaa pura tambm foi avaliada. Os principais parmetros monitorados foram: pH, acidez voltil, DQO, slidos totais e slidos totais volteis. Durante esse perodo, a produo de hidrognio foi analisada por um cromatgrafo a gs Thermo Finnigan - Trace GC. No estudo de eletrlise, foi empregado um reator cilndrico de bancada com capacidade de 0,8 L, com uma sada para coleta do gs produzido, sendo o eletrodo negativo constitudo de ao inoxidvel 304, com 300 mm de altura e 58 mm de dimetro interno, e o eletrodo positivo de alumnio, com 230 mm de altura, 12 mm de dimetro, e com placas do mesmo material, de medidas 35 x 35 cada, encaixadas no eletrodo paralelamente uma a outra, para aumentar a superfcie de contato. O sistema foi alimentado por uma fonte geradora de corrente. A temperatura do sistema foi mantida a 25 C por meio do encamisamento e de um banho termostatizado. Os seguintes parmetros foram variados durante os ensaios: tenso (V), corrente (A) e diluio da vinhaa. O gs produzido foi retirado por meio de um saco plstico fechado, apenas com um orifcio para entrada do gs atravs de uma mangueira, e analisado em um cromatgrafo a gs Thermo Finnigan - Trace GC. Os efeitos dos seguintes parmetros foram avaliados: pH, condutividade eltrica, cor, DQO e slidos totais dissolvidos (STD). Dentre os principais resultados obtidos no processo de digesto anaerbia, pode-se dizer que a maior produo de gs hidrognio foi no ensaio de 100% vinhaa na coleta 1, com produo de 6,25 mL de H2, num perodo de 55 dias. Na coleta 3 os ensaios sem agitao obtiveram maior produo de hidrognio comparado aos ensaios com agitao. Conforme o aumento da porcentagem de inculo nos ensaios com agitao, tambm houve um aumento da produo de hidrognio. Pode-se dizer a respeito da produo de hidrognio feita por digesto anaerbia, que no foram alcanados os resultados almejados. Os principais resultados obtidos no processo de eletrlise permitem concluir que a maior produo de hidrognio, 78,93%, foi obtida com a aplicao de intensidade de corrente de 3 A e tenso de 10 V. Com a diluio da vinhaa, a maior produo de H2 foi de 72,68% em 30% de gua.

Abstract: The stillage is the industry effluent sugar and alcohol produced by fermentation of molasses and / or the juice of sugar cane to produce ethanol. In this process are generated 10-15 liters of vinasse, for each liter of ethanol produced. The organic material in the stillage is basically in the form of organic acids, giving a pH between 3.7 and 5.0. It is a liquid with a very high concentration of organic compounds (ranging from 22,000 mg L-1 -98000 mg L-1) and with many nutrients from the sugar cane from which it originated, which means it can not be dropped directly into water bodies receivers because, otherwise, would have major environmental impacts. The organic matter present in raw sewage poses a low cost to produce alternative fuels. Thus, this work aimed to study the processes of anaerobic digestion of stillage and electrolysis in order to produce hydrogen. Tests of anaerobic digestion were performed on small-scale batch reactors. The experiments were performed in glass reactors with a capacity of 100 mL, which were inserted in plastic syringes for the measurement of biogas. The experiments lasted 49, 70, 99 and 105 days and were performed at 28 C, under conditions of presence and absence of agitation (150 rpm). The vinasse was inoculated in the proportions of 10, 20, 30 and 40% with sewage sludge. The pure vinasse was also evaluated. The main parameters were monitored: pH, volatile acidity, chemical oxygen demand (COD), total solids and total volatile solids. During this period, production of hydrogen was analyzed by a gas chromatograph Thermo Finnigan - Trace GC. In the study of electrolysis was used a cylindrical reactor bench with capacity of 0.8 L with an outlet to collect the gas produced, and the negative electrode made of stainless steel 304, 300 mm in height and 58 mm internal diameter and the positive electrode of aluminum, with 230 mm height, 12 mm in diameter, and with plates of the same material, measures 35 x 35 each, embedded in the electrode parallel to one another to increase the contact surface. The system was powered by a source of current. The system temperature was maintained at 25 C through the jacketing and a thermostat. The following parameters were varied during the tests: voltage (V), current (A) and dilution of vinasse. The gas produced was removed through a sealed plastic bag, with only a hole for entry of gas through a hose, and analyzed on a Thermo Finnigan gas chromatograph - Trace GC. The effects of the following parameters were evaluated: pH, conductivity, color, COD and total dissolved solids (TDS). Among the main results obtained in the anaerobic digestion process, one can say that the higher production of hydrogen gas in the test was 100% vinasse in a collection, with production of 6.25 mL of H2 over a period of 55 days. In collecting three tests without agitation obtained higher hydrogen production compared to tests with agitation. As the percentage increase of inoculum in the tests with agitation, there was also an increased production of hydrogen. It can be said about the production of hydrogen made by anaerobic digestion, which were not achieved the desired results. The main results obtained in the process of electrolysis showed that the higher production of hydrogen, 78.93%, was obtained by applying currents of 3 A and voltage of 10 V. With the dilution of the stillage, the highest H2 production was 72.68% in 30% water.
Data da defesa: 30/06/2010
Cdigo: vtls000185428
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2010
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Clia Regina Granhen Tavares
Co-Orientador: Prof. Dr. Maria Cristina Rizk
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Departamento de Engenharia Qumica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Qumica)/
UEM: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

Responsavel: beth
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: dissertacao final.pdf
Tamanho: 1340 Kb (1372249 bytes)
Criado: 06-06-2011 10:21
Atualizado: 06-06-2011 16:55
Visitas: 1579
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