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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29713| Título: | Análise da produção de metano por digestão anaeróbia de macrófita do gênero Typha domingensis por meio de pré-tratamentos alcalino e ácido |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of methane production by anaerobic digestion of macrophyte of the genus Typha domingensis by alkaline and acid pretreatments |
| Autor(es): | Martins, Anmoran Cardoso |
| Orientador(es): | Frare, Laercio Mantovani |
| Palavras-chave: | Biogás Biomassa vegetal Plantas - Análise Plant biomass Plants - Analysis |
| Data do documento: | 21-Set-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | MARTINS, Anmoran Cardoso. Análise da produção de metano por digestão anaeróbia de macrófita do gênero Typha domingensis por meio de pré-tratamentos alcalino e ácido. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021. |
| Resumo: | Macrófitas aquáticas possuem uma vasta distribuição mundial podendo ser encontradas em quase todas as regiões biogeográficas do planeta. A Typha domingensis (Taboa), macrófita aquática com grande potencial de proliferação e crescimento, pode produzir até 7 toneladas de rizomas por hectare, tornando essa espécie um potencial substrato lignocelulósico para a produção de biogás por digestão anaeróbia. Para favorecer a digestão anaeróbia, torna-se interessante a utilização de pré-tratamentos químicos de modo a quebrar a lignocelulose e aumentar o volume de metano produzido. No entanto, a dificuldade em determinar parâmetros ótimos de operação, como a concentração e o tempo de contato entre solução e substrato, limitam a aplicação desses pré-tratamentos em escala industrial. Neste estudo foi analisado o pré-tratamento alcalino (NaOH) e ácido (H2SO4) da Taboa em concentrações variando de 1% - 10% (m/v) com tempos de contato variando entre 1 h e 12 h, baseando-se nos resultados obtidos com o potencial bioquímico de metano (PBM). Foi avaliado o PBM das macrófitas sem pré-tratamento químico (MSPQ) e prétratadas (MP) em ensaios cinéticos em batelada, com frascos de 125 ml e relação inóculo substrato de 3:1. As condições ótimas de pré-tratamento foram estimadas por modelagem estatística empírica, e o modelo gerado foi validado a partir da comparação dos valores preditos com os resultados dos ensaios apresentando ajuste adequado com erro médio percentual de 0,825%. O PBM da MSPQ foi de 228 (±1,8) LN CH4 kg SV-1 , e dos pré-tratamentos explorados, aqueles utilizando NaOH apresentaram os melhores PBMs, excedendo em mais de 30% do valor sem tratamento químico. Nesses ensaios, a condição operacional ótima foi utilizando 7,7% de NaOH, na qual o tempo de contato não apresentou significância estatística. Apesar dos resultados obtidos torna-se necessário a avaliação econômica do uso da Typha domingensis e seu processamento para o seu uso como substrato lignocelulósico. |
| Abstract: | Aquatic macrophytes have a large worldwide distribution and can be found in most of the biogeographic regions of the planet. Typha domingensis, an aquatic macrophyte with great potential for proliferation and growth, can produce up to 7 tons of rhizomes per hectare, making this species a potential lignocellulosic substrate for biogas production by anaerobic digestion. To improve the anaerobic digestion, it becomes advantageous to apply chemical pre-treatments to break the lignocellulose structure and increase the volume of methane produced. However, the difficulty in the determination of optimal parameters of operation, such as concentration and exposure time between solution and substrate, limit the application of these pre-treatments on an industrial scale. In this study, the alkaline (NaOH) and acid (H2SO4) pre-treatments of Typha domingensis at concentrations ranging from 1% - 10% (w/v) and exposure time between 1 h to 12 h was analyzed based on the results obtained with the biochemical methane potential (BMP). The BMP of the macrophytes without chemical pretreatment (MSPQ) and pretreated (MP) was evaluated in batch kinetic tests using 125 ml bottles and inoculum-substrate ratio of 3:1. The optimal pretreatment conditions were estimated by empirical statistical modelling, and the generated model was validated by the comparison of the predicted values with experimentation results, presenting an adequate fit with a percentage error of 0.825%. The BMP of MSPQ was 228 (±1.8) LN CH4 kg SV-1 , and of the pre-treatments explored in this study, those using NaOH presented the best BMP, exceeding by more than 30% the values without chemical treatment. In these tests, the optimal operational condition was using 7.7% of NaOH, in which the contact time did not show statistical significance. Despite the results obtained it becomes necessary the economic evaluation of the use of Typha domingensis and its processing to verify its potential use as lignocellulosic substrate. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29713 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais |
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