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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9683| Título: | Purificação de biogás de aterro sanitário por tratamento químico e metabolismo de microalgas |
| Título(s) alternativo(s): | Landfill Gas Purification by Chemical Treatment and Metabolism of Microalgae |
| Autor(es): | Matsuoka, Gabriel Yudi Hipólito, Gabriela |
| Orientador(es): | Costa Neto, Pedro Ramos da |
| Palavras-chave: | Aterro sanitário Resíduos orgânicos - Purificação Biogás Sanitary landfills Organic wastes - Purification Biogas |
| Data do documento: | 30-Jun-2015 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | MATSUOKA, Gabriel Yudi; HIPÓLITO, Gabriela. Purificação de biogás de aterro sanitário por tratamento químico e metabolismo de microalgas. 2015. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015. |
| Resumo: | O biogás metabolizado em aterros sanitários possui potencial para utilização energética devido ao seu alto poder calorífico inferior (PCI), o qual está diretamente relacionado com a concentração de metano (CH4) presente neste gás. Desse modo, com o objetivo de maximizar o teor de CH4 presente no biogás de aterros sanitários, processos de purificação são empregados, a fim de remover a fração não energética do biogás, notadamente composta por dióxido de carbono (CO2) e gases traço, aumentando seu valor energético. O biogás de aterros sanitários é composto, em sua maior parte por CH4, de 35 a 65%, CO2, variando entre 15 e 50%, além de outros componentes em concentrações mais baixas e variáveis, como o sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2), vapor d'água, oxigênio (O2), e amônia (NH3). Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a purificação do biogás de um aterro sanitário desativado de Curitiba por métodos de purificação químicos, biológicos e combinados, utilizando hidróxido de sódio (NaOH) nas concentrações de 3% e 30%; acetato de chumbo 2%; carvão ativado; sílica gel; e cultivos de microalgas do gênero Chlorella sp. em fotobiorreatores do tipo kitassato de 1 L e tubular de 2 L, individualmente e em sequência. O sistema de purificação foi montado em campo, o biogás foi coletado e as análises de sua composição foram realizadas em laboratório. Mensuraram-se os teores de CH4, CO2, H2S e NH3, utilizando um kit comercial para análise do biogás. Em paralelo, ao longo do experimento foi acompanhado o crescimento das microalgas com o biogás do aterro, por meio de análises espectrofotométricas e gravimétricas, para quantificação da biomassa produzida. Os processos de tratamento químico apresentaram eficiência máxima de 23,08%, destacando-se o bom desempenho do NaOH na remoção de CO2 do biogás. O processo de purificação por microalgas em fotobiorreator do tipo kitassato, alcançou eficiência máxima de 23,08%, quando aplicado individualmente e chegou a 82,05% quando combinando com NaOH 30%, sílica gel e carvão ativado. Em paralelo, a purificação biológica utilizando fotobiorreator tubular resultou em uma eficiência de 74,36%, em individual, e de 89,74% quando combinado com uma coluna de NaOH 30%. Durante um período de 35 dias de permanência no aterro sanitário, o cultivo de microalgas apresentou um ganho líquido de biomassa de 4,0 g.L-1. Os resultados evidenciam a viabilidade da utilização da Chlorella sp. como organismo fixador de CO2 em processos de purificação do biogás, atestando a possibilidade da obtenção de um biogás com maior teor de CH4 aliado à produção de biomassa microalgal, que pode ser aplicada para extração de lipídeos, carboidratos entre outros nutrientes de valor econômico. |
| Abstract: | The metabolized biogas in landfills has the potential for energetic usedue to its high Inferior Calorific Power (ICP), which is directly related to its methane (CH4) content. Hence, aiming to maximize the content of CH4 in landfill gas, purification processes are applied, in order to remove the non energetic fraction of biogas, which is notedly composed of carbon dioxide (CO2) and trace gases, increasing its calorific power. Landfill gas is composed mostly by CH4, from 35 to 65%, CO2, ranging between 15 and 50%, and other compounds found in lower concentrations, such as hydrogen sulfide (H2S), nitrogen (N2), water steam, oxygen (O2) and ammonia (NH3). In that context, the present research evaluated the biogas purification of a deactivated landfill in Curitiba - Paraná, through chemical, biological and combined treatments, by using sodium hydroxide (NaOH) in the concentrations of 3% and 30%, lead acetate in 2% concentration, activated carbon, silica gel and a microalgae cultivation of Chlorella sp. in two types of photobiorreactors, one kitassato with one liter of capacity and the other a tubular reactor with two liters of capacity, individually and sequentially. The purification system was placed in field; the biogas was collected and the analysis of its composition were made in the laboratory. The CH4, CO2, H2S and NH3 contents were measured, with a commercial kit, especially developed for biogas analysis. In the same time, during the experiment, a work of follow up of microalgae’s growth with landfill injection was developed, through spectrophotometric and gravimetric analysis, for the quantification of the produced biomass. Chemical treatment processes resulted in maximum efficiency of 23.08%, highlighting the good performance of NaOH in the CO2 removal. Microalgae-based purification process in the kitassato photobiorreactor reached a maximum efficiency of 23.08% when applied individually. When the biological process was applied with NaOH 30%, silica gel and activated carbon resulted in the efficiency of 82.05%. At the same time, the purification system with the tubular photobiorreactor reactor was able to remove 74.36% of the CO2. During a 35 day period of permanence in the landfill, the microalgae cultivation showed a liquid biomass gain of 4.0 g.L-1. The results demonstrate the viability of using Chlorella sp. for the CO2 fixation in landfill gas purification processes, proving the possibility of obtaining a biogas richer in CH4 and producing microalgae’s biomass, which can be applied for oil, carbohydrates, and another economically valued nutrients extraction. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9683 |
| Aparece nas coleções: | CT - Tecnologia em Processos Ambientais |
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