Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental

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Navegando Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental por Orientador(a) "Ribeiro, Rogers"

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Aplicação do modelo ADM1 na biodigestão anaeróbia da vinhaça para a produção de hidrogênio utilizando a plataforma EMSO
    (Universidade Federal de Alfenas, 2014-11-25) Jacob, Sâmia Moreira; Ribeiro, Rogers; Damasceno, Leonardo Henrique Soares; Silva Neto, Olímpio Gomes Da
    A produção brasileira de etanol atinge volumes superiores a 20 bilhões de litros ao ano, sendo que para cada litro de álcool produzido são gerados cerca de 13 litros de vinhaça, resíduo do processo de destilação para obtenção do etanol. Devido à alta concentração de carga orgânica desse resíduo, algumas propostas para destinação deste é o reaproveitamento dessa matéria por meio da fertirrigação, porém, esta atividade ao longo do tempo confere ao solo e aos mananciais próximos características indesejáveis. Considerando o grande volume de vinhaça produzido, é necessário que novas tecnologias tragam soluções e melhores resultados para o tratamento desse resíduo com alta carga orgânica. O tratamento anaeróbio da vinhaça vem demonstrando ser uma linha de tecnologia muito vantajosa entre as possíveis opções de tratamento. Além conseguir uma remoção aproximada de 50% da carga orgânica desse resíduo, há a geração de metano e hidrogênio, gases combustíveis que podem ser reaproveitados como energia no processo. Entendendo, portanto, essa necessidade, este estudo realizou a avaliação de um modelo cinético adaptado, tendo como base o ADM1, através da sua simulação na plataforma EMSO, analisando as variáveis e coeficientes que regem a cinética da fase acidogênica para a produção de hidrogênio. Nos modelos avaliados, para o reator em batelada foi possível verificar uma previsão da tendência das reações com o modelo, apresentando, para o consumo de substrato avaliado entre os dados do modelo e os dados experimentais um r² de 0,97. A produção de hidrogênio avaliada para o reator em batelada teve convergência com os resultados experimentais avaliados, apresentando r² de 0,95. Dessa forma, o modelo batelada conseguiu prever os dados experimentais ao longo do tempo. Para o modelo APBR, os dados modelados conseguiram convergir com a curva do modelo para os dados de pH, com variação média em 9% entre os valores. Não foi possível chegar a uma conclusão sobre o modelo conseguir descrever o comportamento do reator para a produção de hidrogênio e consumo de substrato, visto que os dados experimentais não apresentaram uma tendência, de qualquer forma, a variação entre os valores experimentais e modelados para as duas variáveis foi de 7%.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo para remoção de matéria orgânica e nitrogênio de efluente lácteo
    (Universidade Federal de Alfenas, 2014-07-25) Lima, Fábio; Ribeiro, Rogers; Damasceno, Leonardo Henrique Soares; Moraes, Bruna De Souza
    Este trabalho avaliou o desempenho de um biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo operado de modo contínuo, em escala piloto, com escoamento ascendente e recirculação, utilizando enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano como material suporte para imobilização de biomassa, aplicado ao tratamento de águas residuárias de laticínio visando à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio. Durante as duas primeiras etapas avaliou-se o desempenho de remoção de matéria orgânica (DQO) e conversão de nitrogênio total Kjeldahl (N-NTK) dos módulos anaeróbios, operando sob 48h e 24h de tempos de detenção hidráulica (TDH). Nas duas etapas seguintes acoplaram-se os módulos aeróbios, avaliando-se o ganho de desempenho de remoção de matéria orgânica e conversão de nitrogênio através da aplicação de afluente sem recirculação e com diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas, constatando que este valor não deve exceder 2 KgDQO.m-3.dia-1 para o efetivo processo de nitrificação, também notou-se inibição das bactérias oxidadoras de nitrito devido a presença de amônia livre no meio. Durante as últimas duas etapas houve recirculação de efluente com objetivo de estimular a desnitrificação, nas quais as condições de recirculação a razão 1:1 e 2:1 foram aplicadas. As eficiências de remoção de DQO, N-NTK e nitrogênio total (N-Nt) foram 96,0%, 94,2% e 30,9%, respectivamente durante a Etapa 5. Verificou-se que o desempenho e estabilidade do biorreator em relação à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio está relacionada com a COV aplicada, e que para valores inferiores a 2 KgDQO.m-3.dia-1 é possível atingir os padrões de lançamento de efluente dispostos nas resoluções 357 e 430, do Conselho Nacional do Meio Ambiente.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Estudo do tratamento de efluente de indústria sucroalcooleira empregando reator anaeróbio de leito fixo em escala piloto
    (Universidade Federal de Alfenas, 2018-08-09) Carvalho, Jéssica Xavier De; Ribeiro, Rogers; Moura, Rafael Brito De; Tommaso, Giovana
    No processo de produção de etanol são geradas quantidades significativas de vinhaça, uma água residuária caracterizada por elevada concentração de matéria orgânica, pH ácido e concentrações significativas de potássio e sulfato. A vinhaça é aplicada no solo para a fertirrigação, visando o reaproveitamento de água e nutrientes. Entretanto, esse procedimento pode apresentar impactos negativos, como a acidificação do solo e contaminação de águas subterrâneas, se a vinhaça for aplicada em excesso. Assim, a digestão anaeróbia é uma alternativa para o tratamento desse efluente, pois é capaz de reduzir a concentração de matéria orgânica e recuperar energia na forma de biogás, mantendo os teores de nutrientes da vinhaça. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de aplicação de um reator anaeróbio de leito fixo empacotado (Anaerobic Packed-Bed Reactor, APBR) no tratamento de vinhaça. O reator APBR em escala piloto (volume útil de 194,5 L) operou com vinhaça durante 90 dias com carga orgânica volumétrica de 5,0 kgDQO.m-3.d-1, vazão de 8,1 L.h-1 e tempo de detenção hidráulica de 24 h. A eficiência média de remoção de DQO total foi de 72,1% até o 23° dia de operação, momento em que ocorreu a redução simultânea de pH e temperatura afluente, contribuindo para a redução no desempenho do processo. Durante a operação do reator, observou-se que não houve remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo), mantendo o poder fertilizante da vinhaça. Ensaios de biodegradabilidade anaeróbia foram realizados para avaliar a cinética de degradação de matéria orgânica, redução de sulfato e produção de metano utilizando diferentes concentrações de matéria orgânica (1,0; 2,5 e 5,0 gDQO.L-1) e lodo proveniente do próprio reator. Os resultados demonstraram que a biomassa foi capaz de degradar matéria orgânica, reduzir sulfato e produzir metano nas condições avaliadas, sendo que na concentração de 5,0 gDQO.L-1 foram constatadas as maiores velocidades. A análise dos dados experimentais de produção cumulativa de metano e remoção de DQO foi realizada utilizando-se o modelo ADM1 (Anaerobic Digestion Model Number 1). Os parâmetros otimizados no modelo forneceram a concentração de biomassa, composta predominantemente por arqueias metanogênicas acetoclásticas e bactérias consumidoras de ácido propiônico. De forma geral, o modelo foi capaz de representar a tendência de remoção de matéria orgânica e a produção cumulativa de metano ao longo do ensaio. Por fim, realizou-se a modelagem a fim de simular o comportamento da DQO efluente do reator, utilizando para isso dois conjuntos de parâmetros otimizados no ADM1 e os dados de monitoramento do reator APBR. Concluiu-se, a partir dos resultados dessa modelagem, que o tempo de detenção hidráulica empregado na operação do reator foi insuficiente para alcançar as remoções desejadas. Apesar disso, o reator propiciou um ambiente favorável ao desenvolvimento dos microrganismos anaeróbios metanogênicos e o processo de digestão anaeróbia mostrou-se, novamente, como uma alternativa viável para o tratamento da vinhaça.