Purificação de biogás usando colunas de microalgas no processo
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Data
2024-11-25
Autores
Orientador
Konrad, Odorico
Banca
Brum, Fernanda Nicolodi
Wanderley, Romualdo Júlio Cavalcante
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Editor
Resumo
O biogás é uma fonte de energia renovável gerada a partir da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, sendo composto principalmente por metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂), além de outros gases em menores concentrações. Para que o biogás seja utilizado de forma eficiente e segura, é necessário um processo de purificação, que inclui a remoção de contaminantes como o CO₂ e o sulfeto de hidrogênio (H₂S). A remoção de impurezas do biogás é um passo crucial para aumentar sua eficiência energética e torná-lo adequado para aplicações mais exigentes. O CO₂ é o maior componente indesejável no biogás, responsável por diluir o metano (CH₄) e reduzir sua densidade energética. Sua remoção é fundamental para a conversão do biogás em biometano. Este trabalho teve como objetivo aprimorar um protótipo de fotobiorreator para a purificação de biogás utilizando microalgas da espécie Chlorella sorokiniana, explorando sua capacidade fotossintética para capturar CO₂ de forma sustentável. De natureza experimental aplicada, a pesquisa foi conduzida em um sistema de fotobiorreator interligado a uma coluna de absorção. Durante o experimento, parâmetros como a composição do biogás, o crescimento das microalgas e a temperatura do sistema foram continuamente monitorados, utilizando o software AwiFlex para análise das concentrações de gases e correlacionando os dados com a eficiência de purificação. Os resultados mostraram que o sistema foi capaz de aumentar a proporção de metano (CH₄) no biogás de 58-60% para até 78,11%, com uma eficiência média de remoção de CO₂ de 40,75%. A maior eficiência foi observada durante o período noturno, chegando em uma eficiência de remoção de até 51,69%. A concentração média de oxigênio (O₂) no biogás tratado foi de 1,32%, superior ao limite de 0,5% estabelecido pelas normas técnicas para biometano. Os resultados demonstram que o sistema é uma alternativa promissora e sustentável para a purificação de biogás, embora ainda necessite de ajustes para aumentar a eficiência. Melhorias no controle de vazões, temperatura e no design do sistema podem ampliar sua viabilidade prática e eficiência operacional.
Biogas is a renewable energy source generated from the anaerobic digestion of organic waste, primarily composed of methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂), along with other gases in smaller concentrations. For biogas to be used efficiently and safely, a purification process is necessary, including the removal of contaminants such as CO₂ and hydrogen sulfide (H₂S). Removing impurities from biogas is a crucial step to enhance its energy efficiency and make it suitable for more demanding applications. CO₂ is the most undesirable component in biogas, as it dilutes methane (CH₄) and reduces its energy density. Its removal is essential for converting biogas into biomethane. This study aimed to improve a photobioreactor prototype for biogas purification using Chlorella sorokiniana microalgae, leveraging their photosynthetic capacity to capture CO₂ sustainably. This applied experimental research was conducted in a photobioreactor system connected to an absorption column. During the experiment, parameters such as biogas composition, microalgae growth, and system temperature were continuously monitored, utilizing AwiFlex software to analyze gas concentrations and correlate the data with purification efficiency. The results showed that the system increased the proportion of methane (CH₄) in the biogas from 58–60% to up to 78.11%, with an average CO₂ removal efficiency of 40.75%. The highest efficiency was observed during the nighttime, reaching up to 51.69%. The average oxygen (O₂) concentration in the treated biogas was 1.32%, exceeding the 0.5% limit established by technical standards for biomethane. The results demonstrate that the system is a promising and sustainable alternative for biogas purification, although further adjustments are needed to enhance efficiency. Improvements in flow control, temperature regulation, and system design could increase its practical feasibility and operational efficiency.
Biogas is a renewable energy source generated from the anaerobic digestion of organic waste, primarily composed of methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂), along with other gases in smaller concentrations. For biogas to be used efficiently and safely, a purification process is necessary, including the removal of contaminants such as CO₂ and hydrogen sulfide (H₂S). Removing impurities from biogas is a crucial step to enhance its energy efficiency and make it suitable for more demanding applications. CO₂ is the most undesirable component in biogas, as it dilutes methane (CH₄) and reduces its energy density. Its removal is essential for converting biogas into biomethane. This study aimed to improve a photobioreactor prototype for biogas purification using Chlorella sorokiniana microalgae, leveraging their photosynthetic capacity to capture CO₂ sustainably. This applied experimental research was conducted in a photobioreactor system connected to an absorption column. During the experiment, parameters such as biogas composition, microalgae growth, and system temperature were continuously monitored, utilizing AwiFlex software to analyze gas concentrations and correlate the data with purification efficiency. The results showed that the system increased the proportion of methane (CH₄) in the biogas from 58–60% to up to 78.11%, with an average CO₂ removal efficiency of 40.75%. The highest efficiency was observed during the nighttime, reaching up to 51.69%. The average oxygen (O₂) concentration in the treated biogas was 1.32%, exceeding the 0.5% limit established by technical standards for biomethane. The results demonstrate that the system is a promising and sustainable alternative for biogas purification, although further adjustments are needed to enhance efficiency. Improvements in flow control, temperature regulation, and system design could increase its practical feasibility and operational efficiency.
Descrição
Palavras-chave
Fotobiorreator; purificação de biogás; Chlorella sorokiniana; CO₂; Photobioreactor; biogas purification
Citação
SILVEIRA, Rodrigo da. Purificação de biogás usando colunas de microalgas no processo. 2024. Monografia (Graduação em Ciências Biológicas - Bacharelado) – Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 04 dez. 2024. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/4785.