Determinação experimental e simulada da produção de biogás usando o ADM1: Calibração do modelo

Pedro Henrique de Lima Gomes; Lucinda Oliveira Amaro; Francisca Nayane Saraiva da Silva; Francisco Frederico dos Santos Matos; Ana Luiza Bessa de Paula Barros; Mona Lisa Moura de Oliveira

doi:10.24979/ambiente.v1i1.951

Autores

Pedro Henrique de Lima Gomes Universidade Estadual do Ceará https://orcid.org/0000-0002-7001-469X
Lucinda Oliveira Amaro Universidade Estadual do Ceará/UECE https://orcid.org/0000-0002-4436-1196
Francisca Nayane Saraiva da Silva Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira https://orcid.org/0000-0003-0055-4399
Francisco Frederico dos Santos Matos Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará/IFCE https://orcid.org/0000-0001-9403-9149
Ana Luiza Bessa de Paula Barros Universidade Estadual do Ceará/UECE https://orcid.org/0000-0002-5018-3031
Mona Lisa Moura de Oliveira Universidade Estadual do Ceará/UECE https://orcid.org/0000-0001-9301-4134

DOI:

https://doi.org/10.24979/ambiente.v1i1.951

Palavras-chave:

Produção de biogás, ADM1, MATLAB®

Resumo

Dentre os modelos matemáticos que objetivam entender e otimizar o processo de produção de biogás (PB), destaca-se o modelo de digestão anaeróbica nº 1 (ADM1). Os principais fatores limitantes da implementação do ADM1 referem-se a sua calibração. Diante disto, o presente trabalho teve como objetivo ajustar o ADM1 para a PB usando glicose e dejetos suínos diluídos em água. A PB experimental ocorreu dentro de um tempo de retenção hidráulica (TRH) de 13 dias em regime de batelada, e a análise do biogás produzido foi realizada via cromatografia gasosa. A produção simulada foi obtida a partir do MATLAB^® mediante o ajuste de parâmetros bioquímicos, físico-químicos e operacionais. O volume médio acumulado diário de biogás experimental obtido foi de 160 mL·dia^-1, estando 9,03 mL·dia^-1 abaixo do valor simulado (R²= 0,98). As concentrações percentuais de CO₂ (60% e 52%) e CH₄ (40% e 48%) previstos em simulação para um TRH de 6 dias estavam de acordo com os mensurados experimentalmente, respectivamente. Nesse contexto, conclui-se que o modelo calibrado pode ser usado como base de previsão para a PB em condições similares _à observada por esse estudo.

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Biografia do Autor

Pedro Henrique de Lima Gomes, Universidade Estadual do Ceará

Engenheiro de Energias pela Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-brasileira (UNILAB), onde atuou como bolsista de iniciação científica nas áreas de catálise ambiental, adsorção e catálise enzimática voltada a produção de biocombustíveis. Mestre em Ciências Físicas Aplicadas (MACFA) da Universidade Estadual do Ceará (UECE), atuando na área de energias e meio ambiente, tratando especificamente sobre fluidodinâmica de biorreatores anaeróbicos para a produção de biogás. Atuou como pesquisador mestre (FUNCAP) no projeto intitulado Análise de Desempenho Energético de Misturas GN/GNR em Câmara de Combustão Industrial Automatizada, realizado nas instalações dos Laboratórios Associados de Inovação e Sustentabilidade (LAIS) / Universidade Estadual do Ceará (UECE) em parceria com a Companhia de Gás do Ceará. Atualmente é Doutorando em Ciências Naturais pela Universidade Estadual do Ceará (PPGCN/ UECE).
Lucinda Oliveira Amaro, Universidade Estadual do Ceará/UECE

Desde, 2019, cursando um novo Mestrado em Ciências Físicas Aplicadas, em Energia e Meio Ambiente na Universidade Estadual do Ceará (UECE). Membro do Laboratório de Avaliação do Ciclo de Vida (LACV) -UECE.Doutorado (Incompleto) em Engenharia e Ciência de Materiais pela Universidade Federal do Ceará (2015). Especialização em Perícia e Auditoria Ambiental (2012) pela Universidade de Fortaleza. Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais pela Universidade Federal do Ceará (2006) e graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Ceará (2000). Experiência na área de Química, com ênfase em Química e Meio Ambiente.
Francisca Nayane Saraiva da Silva, Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira

Graduada em Agronomia pela Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira - (UNILAB). Atuou como bolsista no projeto "Educação ambiental: brincando e aprendendo sobre a arte de preservar" vinculada a Pró-reitoria de Extensão, Arte e Cultura - PROEX. Atuou como bolsista no projeto "Ecofisiologia de pimentão cultivado em dois ambientes e submetido a diferentes doses de biofertilizante misto" vinculado a FUNCAP. Integrou como bolsista ao "Programa Semear alimentos e ideias: colher saúde e desenvolvimento" vinculado a Pró-reitoria de Extensão, Arte e Cultura - PROEX.
Francisco Frederico dos Santos Matos, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará/IFCE

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Ceará (1996) e título de Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2002). Atuou como Eng. Pesquisador II na Whirlpool S.A. durante 4 anos e 11 meses, onde obteve experiência na área de Eficiência Energética, com ênfase em válvulas automáticas que são acionadas pelo escoamento. Atualmente é Professor do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Ceará, onde atua nos cursos de graduação em engenharia mecânica e mestrado acadêmico em energias renováveis, lecionando nas disciplinas de Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Mecânica dos Fluidos Computacional, Refrigeração e Máquinas Térmicas.
Ana Luiza Bessa de Paula Barros, Universidade Estadual do Ceará/UECE

Possui bacharelado em Informática pela Universidade de Fortaleza (1993), mestrado em Ciências da Computação pela Universidade Federal de Minas Gerais (1998) e Doutorado em Engenharia de Teleinformática pela Universidade Federal do Ceará (2013). É professora da Universidade Estadual do Ceará, exercendo atualmente a função de coordenadora do Curso de Ciência da Computação. Trabalhou em diversos projetos de pesquisa e desenvolvimento, atuando principalmente nos seguintes temas: gerenciamento baseado em políticas, qualidade de serviço, gerência de redes, desenvolvimento de sistemas e gerência de projetos. Atualmente, trabalha na área de Engenharia de Software/Qualidade de Software. É também tutora da Empresa Júnior do Curso de Ciência da Computação da UECE - Acens. Coordenadora do Laboratório de Laboratório de Análise de Ciclo de Vida (LACV). Membro do conselho LAIS - Laboratórios Associados de Inovação e Sustentabilidade da Universidade Estadual do Ceará (UECE).
Mona Lisa Moura de Oliveira, Universidade Estadual do Ceará/UECE

Doutora em Engenharia Mecânica pelo Instituto Superior Técnico - Lisboa (2009) em cooperação com a Universidade de Málaga - Espanha. É professora Adjunta do Curso de Física e membro do conselho LAIS – Laboratórios Associados de Inovação e Sustentabilidade da Universidade Estadual do Ceará (UECE). Coordenou o Mestrado Acadêmico em Ciências Físicas Aplicadas da UECE no período de 03/2016-03/2019. É docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais da UECE (Área CAPES - Interdisciplinar) e do Programa de Pós-graduação em Tecnologia e Gestão Ambiental do IFCE-Fortaleza (Área CAPES - Engenharias I). Atualmente é membro do comitê científico da Rede Nacional de Combustão (RNC) e presidente da Câmara de Inovação da FUNECE. Possui experiência nas áreas de veículos automotores, biocombustíveis, energias, sistemas térmicos, biomassa, combustão, Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de produtos e processos, monitoramento e controle de emissões, catálise ambiental e adsorção. Participa também do Comitê Técnico do Programa Federal Rota 2030 - Linha V (Biocombustíveis, Propulsão à combustão e Segurança veicular), coordenador pela FUNDEP.

Referências

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