Registro fonte: Digestão anaeróbia de bagaço de cana-de-açúcar: otimização de parâmetros operacionais de pré-tratamento alcalino

Digestão anaeróbia de bagaço de cana-de-açúcar: otimização de parâmetros operacionais de pré-tratamento alcalino

Sugarcane is the most traded crop in the world and Brazil is the largest global producer. Sugarcane processing generates about 28% of waste in the form of bagasse (SB) with only 50% being used to generate energy from burning in the industries themselves. BC is a lignocellulosic substrate th...

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Autor principal:	Remor, Paula Verônica
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Metano Indústria açucareira - Subprodutos Bagaço de cana - Indústria Methane Sugar - Manufacture and refining - By-products Bagasse industry CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25465
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id	riut-1-25465
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spelling	riut-1-254652021-07-05T06:03:41Z Digestão anaeróbia de bagaço de cana-de-açúcar: otimização de parâmetros operacionais de pré-tratamento alcalino Anaerobic digestion of sugarcane bagasse: optimization of alkaline pretreatment operational parameters Remor, Paula Verônica Edwiges, Thiago https://orcid.org/0000-0002-6691-8100 http://lattes.cnpq.br/7643832070860943 Frare, Laercio Mantovani https://orcid.org/0000-0002-6367-0023 http://lattes.cnpq.br/7676033878331606 Kunz, Airton https://orcid.org/0000-0002-6818-6580 http://lattes.cnpq.br/0003350901000829 Eyng, Eduardo https://orcid.org/0000-0001-5190-3339 http://lattes.cnpq.br/1101075438495044 Edwiges, Thiago https://orcid.org/0000-0002-6691-8100 http://lattes.cnpq.br/7643832070860943 Metano Indústria açucareira - Subprodutos Bagaço de cana - Indústria Methane Sugar - Manufacture and refining - By-products Bagasse industry CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL Engenharia/Tecnologia/Gestão Sugarcane is the most traded crop in the world and Brazil is the largest global producer. Sugarcane processing generates about 28% of waste in the form of bagasse (SB) with only 50% being used to generate energy from burning in the industries themselves. BC is a lignocellulosic substrate that, if pretreated, can be easily converted into biogas from anaerobic digestion. However, the application of pretreatments on a full scale is limited due to the lack of optimal parameters (chemical concentration and pretreatment time). This study evaluated the alkaline pretreatmentof SBon the Biochemical Methane Potential (BMP) and estimated ideal operational conditions for pretreatment. The SBwas pretreated with NaOH and KOH solutions with different concentrations between 1% and 10% (w/v) and contact times between 1 h and 12 h. The BMP for SBwith and without pretreatment was evaluated in batch mode with 125 mL bottles and an inoculum/substrate ratio of 3. The estimate of optimal pretreatment conditions was obtained through empirical statistical modeling. After generating the models, validation of predicted and observed values were performed. BMP for SBwithout pretreatment varied between 297-306 LNCH4kg VS-1and pretreatment with KOH and NaOH resulted in production values 19% and 20% higher. The optimum operating conditions were 7.7% and 8.3% for NaOH and KOH and contact time of about 12 h, being similar for both solutions. The statistical design indicated that concentrations between 4% and 10% NaOH and 6% and 10% KOH with the optimized contact time result in statistically similar BMP. The validation of the mathematical model indicated a satisfactory adjustment of the results predicted and observed with errors of only 4.5% for the NaOH model and 5.2% for the KOH. In this sense, the optimization of the pretreatment conditions allows a betterfull-scale processapplication because it allows the use of smaller quantities of chemical products and increased methane production. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A cana-de-açúcar é a cultura mais comercializada no mundo e o Brasil o maior produtor global. O processamento da cana gera cerca 28% de resíduo na forma de bagaço (BC)sendo que apenas 50% é utilizado para a geração de energia a partir da queima nas próprias indústrias. O BC é um substrato lignocelulósico que se pré-tratado pode ser facilmente convertido em biogás a partir da digestão anaeróbia.Contudo, a aplicação de pré-tratamentos em escala real é limitada devido à falta de parâmetros ótimos (concentração química e tempo de pré-tratamento). Este estudo avaliou o pré-tratamento alcalino do BC no potencial bioquímico de metano (PBM)e estimou condições operacionais ideais de pré-tratamento. O BC foi pré-tratado com soluções de NaOH e KOH com diferentes concentrações entre 1% e 10%(m/v)e tempos de contato entre1h e12 h.O PBM do BC com e sem pré-tratamento foi avaliado em regime de batelada com garrafas de 125 mL e relação inóculo/substrato de 3. A estimativa das condições ótimas de pré-tratamento foram obtidas por meio de modelagem estatística empírica.Após a geração dos modelos, foi realizada validação dos valores preditos e observados.O PBM do BC sem pré-tratamento variou entre 297-306 LNCH4kg SV-1e o pré-tratamento com KOH e NaOH resultou em valores de produção até 19% e 20% superiores. As condições operacionais ótimas foram de 7,7% e 8,3%para NaOH e KOHe tempo de contato de cerca de 12 h,sendo semelhantes para as duas soluções. O delineamento estatístico indicou que concentrações entre 4% e 10% de NaOH e 6% e 10% de KOH com o tempo de contato otimizado resultam em PBM estatisticamente semelhantes.A validação do modelo matemático indicou um ajuste satisfatório dos resultados preditos e observados com erros de apenas 4,5% para o modelo de NaOH e de 5,2% para o KOH. Neste sentido, a otimização das condições de pré-tratamento possibilita melhor aplicação do processo em escala real pois permite ouso de menores quantidades de produtos químicos e o aumento da produção de metano. 2021-07-04T21:15:57Z 2021-07-04T21:15:57Z 2020-11-26 masterThesis REMOR, Paula Verônica. Digestão anaeróbia de bagaço de cana-de-açúcar: otimização de parâmetros operacionais de pré-tratamento alcalino. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25465 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Medianeira Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais UTFPR
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description	Sugarcane is the most traded crop in the world and Brazil is the largest global producer. Sugarcane processing generates about 28% of waste in the form of bagasse (SB) with only 50% being used to generate energy from burning in the industries themselves. BC is a lignocellulosic substrate that, if pretreated, can be easily converted into biogas from anaerobic digestion. However, the application of pretreatments on a full scale is limited due to the lack of optimal parameters (chemical concentration and pretreatment time). This study evaluated the alkaline pretreatmentof SBon the Biochemical Methane Potential (BMP) and estimated ideal operational conditions for pretreatment. The SBwas pretreated with NaOH and KOH solutions with different concentrations between 1% and 10% (w/v) and contact times between 1 h and 12 h. The BMP for SBwith and without pretreatment was evaluated in batch mode with 125 mL bottles and an inoculum/substrate ratio of 3. The estimate of optimal pretreatment conditions was obtained through empirical statistical modeling. After generating the models, validation of predicted and observed values were performed. BMP for SBwithout pretreatment varied between 297-306 LNCH4kg VS-1and pretreatment with KOH and NaOH resulted in production values 19% and 20% higher. The optimum operating conditions were 7.7% and 8.3% for NaOH and KOH and contact time of about 12 h, being similar for both solutions. The statistical design indicated that concentrations between 4% and 10% NaOH and 6% and 10% KOH with the optimized contact time result in statistically similar BMP. The validation of the mathematical model indicated a satisfactory adjustment of the results predicted and observed with errors of only 4.5% for the NaOH model and 5.2% for the KOH. In this sense, the optimization of the pretreatment conditions allows a betterfull-scale processapplication because it allows the use of smaller quantities of chemical products and increased methane production.
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