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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31333| Título: | Modelagem do percentual de metano em biogás produzido a partir de resíduos da pecuária |
| Título(s) alternativo(s): | Modeling of the percentage of methane in biogas produced from livestock waste |
| Autor(es): | Mandelli, Ana Paula |
| Orientador(es): | Eyng, Eduardo |
| Palavras-chave: | Resíduos agrícolas Resíduos orgânicos Energia - Fontes alternativas Redes neurais (Computação) Agricultural wastes Organic wastes Renewable energy sources Neural networks (Computer science) |
| Data do documento: | 26-Ago-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | MANDELLI, Ana Paula. Modelagem do percentual de metano em biogás produzido a partir de resíduos da pecuária. 2023. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Computacionais para o Agronegócio) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2022. |
| Resumo: | A atividade agrícola é base da economia na região Oeste paranaense, e nas últimas décadas, tem-se observado um crescimento expressivo desse ramo. Todavia, esse cenário tem provocado o aumento da quantidade de resíduos sólidos orgânicos gerados pelos processos agrícolas, requerendo a elaboração de tecnologias de tratamento para esses resíduos. Nesse contexto, a digestão anaeróbia é uma opção viável, pois, além de proporcionar o tratamento adequado do resíduo, gera o biogás como coproduto. O biogás, por conter metano na mistura, pode ser utilizado em sistemas de combustão para conversão da energia térmica ou elétrica. Entretanto, para se avaliar a viabilidade da geração de biogás, sobretudo, o percentual de metano de um determinado resíduo, são necessários ensaios laboratoriais de biodigestão. A estimativa do percentual de metano tem como desvantagem o tempo requerido para que a análise seja concluída, entre 30 e 60 dias. Sendo assim, a utilização da modelagem matemática para avaliar o percentual de metano de um determinado resíduo, sem que houvesse a necessidade da realização do teste, seria de grande valia nas análises de projeto do gênero. Ademais, considerando-se a não linearidade inerente à biodigestão, por envolver bactérias, a utilização das Redes Neurais Artificiais (RNAs) como ferramenta computacional de modelagem pode conferir robustez ao modelo ajustado. Diante disso, este trabalho teve como realizar a modelagem matemática do percentual de metano de resíduos oriundos da pecuária (criação de suínos, bovinos e aves), por meio de RNAs. Como resultados, foi possível verificar que os percentuais de metano se assemelham aos dos ensaios laboratoriais, levando à conclusão de que a RNA foi capaz de predizer o percentual de metano no biogás produzido para a maioria das amostras testadas. Entretanto, em algumas amostras, a RNA forneceu respostas sem significado físico, sendo necessária a aplicação de um filtro de modo a permitir que a RNA fornecesse respostas apenas nos casos em que o valor da concentração de metano fosse factível. |
| Abstract: | The agricultural activity is the basis of the economy in the western region of Paraná, and in recent decades, an expressive growth of this branch has been observed. However, this scenario has caused an increase in the amount of solid organic waste generated by agricultural processes, requiring the development of treatment technologies for this waste. In this context, anaerobic digestion is a viable option because, besides providing the appropriate treatment of the waste, it generates biogas as a co-product. The biogas, because it contains methane in the mixture, can be used in combustion systems for conversion of thermal or electrical energy. However, to evaluate the feasibility of biogas generation, especially the percentage of methane of a particular waste, laboratory tests of biodigestion are necessary. The disadvantage of estimating the percentage of methane is the time required for the analysis to be completed, between 30 and 60 days. Thus, the use of mathematical modeling to evaluate the methane percentage of a given waste, without the need for testing, would be of great value in project analysis of this kind. Furthermore, considering the inherent nonlinearity of biodigestion, since it involves bacteria, the use of Artificial Neural Networks (ANN) as a computational modeling tool can provide robustness to the adjusted model. In view of this, this study aimed at mathematical modeling of the methane percentage of livestock waste (pig, cattle, and poultry farming) using ANNs. As results, it was possible to verify that the methane percentages are similar to those of laboratory tests, leading to the conclusion that the ANN was able to predict the methane percentage in the biogas produced for most of the samples tested. However, for some samples, the ANN provided answers without physical meaning, and it was necessary to apply a filter to allow the ANN to provide answers only in those cases in which the methane concentration value was feasible. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31333 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Computacionais para o Agronegócio |
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