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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39348| Título: | Dessulfurização do biogás utilizando líquido iônico |
| Título(s) alternativo(s): | Biogas desulfurization using ionic liquid |
| Autor(es): | Liebl, Eduardo Willian |
| Orientador(es): | Bortoli, Marcelo |
| Palavras-chave: | Biogás Espectro de absorção Gases - Purificação Amônia Biogas Absorption spectra Gases - Purification Ammonia |
| Data do documento: | 25-Nov-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | LIEBL, Eduardo Willian. Dessulfurização do biogás utilizando líquido iônico. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025. |
| Resumo: | O biogás é uma fonte renovável de energia, gerada a partir da decomposição anaeróbia de matéria orgânica presente em resíduos agroindustriais, urbanos e rurais. Sua utilização como combustível contribui para a diversificação da matriz energética e redução da dependência de fontes fósseis. No entanto, o biogás bruto contém impurezas, como o sulfeto de hidrogênio (H2S) e a amônia (NH3). Esses compostos, além de tóxicos, são corrosivos e podem danificar equipamentos, reduzir a eficiência de conversão energética e causar problemas de corrosão de sistemas, além de gerar impactos ambientais negativos quando liberados para a atmosfera. Portanto, a remoção dessas substâncias é fundamental para viabilizar o uso seguro e eficiente do biogás em aplicações térmicas, mecânicas ou de geração elétrica. Neste contexto, este estudo avaliou a eficiência do líquido iônico brometo de 1-butil-3-metilimidazólio na remoção de H2S em biogás real bruto. Para isso, foi desenvolvido um sistema experimental composto por frasco lavador de gases, bomba peristáltica, medidor de vazão e analisador de biogás, projetado para garantir estanqueidade, controle preciso do fluxo e maximização da área de contato entre o gás e o líquido. O líquido iônico foi sintetizado e caracterizado por Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, confirmando a presença das estruturas químicas esperadas. Durante os ensaios, 1 litro de biogás foi borbulhado através de 8mL de líquido iônico. A massa média de H2S foi reduzida de 1,1410 mg para 0,5783 mg após 390 minutos de recirculação, resultando em uma eficiência de remoção de 50,68%. A determinação do ponto de saturação foi realizada por meio de ajuste dos dados por regressão logarítmica e cálculo da variação percentual relativa entre os intervalos de tempo, permitindo identificar que, após aproximadamente 270 minutos de operação, o sistema apresentava indícios de saturação, indicando o limite de absorção do líquido iônico. Além da remoção do sulfeto de hidrogênio, observou-se também a redução da amônia, atribuída à alteração do equilíbrio químico no meio líquido, que favoreceu a retenção da amônia em sua forma não volátil, amônio (NH4+). Esse comportamento amplia o potencial de aplicação do líquido iônico, demonstrando sua capacidade de absorver diferentes impurezas de forma simultânea. Os resultados confirmam que o líquido iônico avaliado é uma alternativa promissora para o tratamento de biogás, contribuindo para a melhoria da qualidade do combustível e para a redução de impactos ambientais. |
| Abstract: | Biogas is a renewable energy source generated from the anaerobic decomposition of organic matter present in agro-industrial, urban, and rural waste. Its use as fuel contributes to the diversification of the energy matrix and reduces dependence on fossil fuels. However, raw biogas contains impurities such as hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3). These compounds, in addition to being toxic, are corrosive and can damage equipment, reduce energy conversion efficiency, and cause corrosion problems in systems, as well as generate negative environmental impacts when released into the atmosphere. Therefore, the removal of these substances is fundamental to enabling the safe and efficient use of biogas in thermal, mechanical, or electricity generation applications. In this context, this study evaluated the efficiency of the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in removing H2S from raw real biogas. To this end, an experimental system was developed, consisting of a gas scrubber bottle, peristaltic pump, flow meter, and biogas analyzer, designed to ensure tightness, precise flow control, and maximization of the contact area between the gas and the liquid. The ionic liquid was synthesized and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, confirming the presence of the expected chemical structures. During the tests, 1 liter of biogas was bubbled through 8 mL of ionic liquid. The average mass of H2S was reduced from 1.1410 mg to 0.5783 mg after 390 minutes of recirculation, resulting in a removal efficiency of 50.68%. The saturation point was determined by fitting the data using logarithmic regression and calculating the relative percentage variation between time intervals, allowing us to identify that, after approximately 270 minutes of operation, the system showed signs of saturation, indicating the absorption limit of the ionic liquid. In addition to the removal of hydrogen sulfide, a reduction in ammonia was also observed, attributed to the alteration of the chemical equilibrium in the liquid medium, which favored the retention of ammonia in its non-volatile form, ammonium (NH4+). This behavior expands the potential application of the ionic liquid, demonstrating its ability to absorb different impurities simultaneously. The results confirm that the evaluated ionic liquid is a promising alternative for biogas treatment, contributing to improved fuel quality and reduced environmental impacts. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39348 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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