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Título: Avaliação do uso de catalisador baseado em nióbio para remoção de H2S na produção do biogás
Título(s) alternativo(s): Evaluation of the use of a niobium-based catalyst for H2S removal during biogas production
Autor(es): Secco, Carolinne
Orientador(es): Lenzi, Giane Gonçalves
Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas
Biogás
Catalisadores
Sulfeto de hidrogênio
Nióbio
Renewable energy sources
Biogas
Catalysts
Hydrogen sulphide
Niobium
Data do documento: 20-Dez-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: SECCO, Carolinne. Avaliação do uso de catalisador baseado em nióbio para remoção de H2S na produção do biogás. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2023.
Resumo: No contexto do desenvolvimento da energia renovável e sustentável, a utilização do biogás como fonte de biometano de alta qualidade tem atraído atenção significativa no mercado. O biogás é um recurso energético limpo e alternativo, cujos potenciais dependem de sua pureza e, por isso, é necessário aplicar metodologias mais eficientes nos processos que envolvem o tratamento dessa mistura gasosa, como a utilização de catalisadores. Pelo fato dos inóculos utilizados durante a biodigestão não serem padronizados e os resíduos terem composição similar, a função de catalisadores é fundamental no processo da digestão anaeróbica a fim de melhorar os resultados deste bioprocesso. Uma vez que a cinética da incorporação de compostos com nióbio em bioprocessos de tratamentos de resíduos não é conhecida, este estudo visa avaliar a utilização de um catalisador de ferro/nióbio como uma alternativa de remoção do sulfeto de hidrogênio (H2S) do biogás. A metodologia se deu por meio da analise sistemática da literatura, experimentos laboratoriais e análise estatísticas. Para analisar a viabilidade química da inclusão deste composto metálico no bioprocesso, cinco tratamentos experimentais foram testados durante a biodigestão de resíduos orgânicos: grupo controle, adição de celulose, adição de catalisadores de ferro, adição de catalisadores de nióbio e ferro combinado com nióbio para verificar a influência do catalisador na performance da produção de biogás, incluindo efeitos na concentração final de H2S. Resultados da comparação de efeitos médios são apresentados, a adição de nióbio em bioprocesso para produção de biogás não possui efeitos inibitórios, o experimento piloto com duração de sete dias corroborou com o experimento principal com duração de 25 dias com relação a produção de biogás, um maior tempo de bioprocesso não promove o crescimento na área sob a curva média em tratamentos com nióbio.
Abstract: In the context of the development of renewable and sustainable energy, the use of biogas as a source of high-quality biomethane has attracted significant attention in the market. Biogas is a clean and alternative energy resource, whose potential depends on its purity and, therefore, it is necessary to apply more efficient methodologies in the processes that involve the treatment of this gas mixture, such as the use of catalysts. Because the inocula used during biodigestion are not standardized and the residues have a similar composition, the function of catalysts is fundamental in the anaerobic digestion process in order to improve the results of this bioprocess. Since the kinetics of incorporation of niobium compounds into waste treatment bioprocesses is not known, this study aims to evaluate the use of an iron/niobium catalyst as an alternative for removing hydrogen sulfide (H2S) from biogas. The methodology was carried out through systematic analysis of literature, laboratory experiments and statistical analysis. To analyze the chemical feasibility of including this metallic compound in the bioprocess, five experimental treatments were tested during the biodigestion of organic waste: control group, addition of cellulose, addition of iron catalysts, addition of niobium catalysts and iron combined with niobium to verify the influence of the catalyst on the performance of biogas production, including effects on the final concentration of H2S. Results of the comparison of average effects are presented, the addition of niobium in bioprocess for biogas production does not have inhibitory effects, the pilot experiment lasting seven days corroborated the main experiment lasting 25 days in relation to biogas production, a longer bioprocess time does not promote growth in the area under the average curve in niobium treatments.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33244
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