Produção de hidrogênio a partir de efluente do processo de fabricação de biodiesel

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dc.contributor.advisor-co1Andrade, Laiane Alves de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6777831109573242pt_BR
dc.contributor.advisor1Alonso, Christian Gonçalves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7285754665946583pt_BR
dc.contributor.referee1Alonso, Christian Gonçalves
dc.contributor.referee2Andrade, Laiane Alves de
dc.contributor.referee3Souza, Thiago Leandro de
dc.contributor.referee4Oliveira, Sérgio Botelho de
dc.contributor.referee5Souza, Guilherme Botelho Meireles de
dc.creatorTeixeira, Isabela Rodrigues
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5658201025532934pt_BR
dc.date.accessioned2023-04-06T10:36:35Z
dc.date.available2023-04-06T10:36:35Z
dc.date.issued2022-12-21
dc.description.abstractThe growing energy demand witnessed stems from the way industrial production processes developed from 1970 onwards with the so-called new industrial revolution. This high demand provoked an escalation in the production of fuels, having been supplied, since then, mainly by fossil fuels. The use of this type of energy source results in the emission of compounds into the atmosphere such as Carbon Dioxide (CO2) and other gases that, if released in large quantities, cause environmental imbalances such as the global warming. Such a scenario reveals the need for an energy transition. The gradual transition from carbon-based fuels to low or no-emissions would contain a likely energy crisis. Recent studies indicate that hydrogen (H2) has great potential as one of the sources capable of complementing the high demand, being a source of clean and sustainable energy. As a result, the treatment of industrial waste aimed at transforming it into clean energy has been quite attractive, since in addition to generating a by-product of great economic value, it also reduces the problem of final disposal. Thus, the present work aims to evaluate the production of H2 from the effluent of the biodiesel industry in a medium containing water under supercritical conditions in a continuous flow reactor, verifying the effect of temperature and feed flow variation on the production of hydrogen and/or synthesis gas generated by the process, performing statistical planning in order to optimize the production of H2 through the Central Composite Design (CCD). The independent variables analyzed were the Feed Flow (Qa) and the Temperature (T) with the temperature varying between 500 and 700 °C and the feed flow between 10 and 25 mL/min. Hydrogen represented the highest percentage among the gases generated in the process, the best condition indicated a percentagem (molar fraction) for H2 of 73.86%, for a temperature of 700°C. Proportionally, the second highest generation gas was CO2, with the highest percentage of 22.39% for a temperature of 529°C. The highest value for gas flow was 5540.80 mL/min (T of 700ºC and Qa of 17.55 mL/min). The response variable studied statistically was the average gas flow (mL/min) compared to the H2 flow (mL/min). The analyses indicated a significant increase in the generation of H2 and gasification of the sample with the increase in temperature, while the feed flow did expressed less influence in relation to the analyzed ranges, but showed a tendency to increase the production of H2 for higher feed flow values. To verify the efficiency of the treatment of the effluent in the supercritical environment, the load of Total Organic Carbon (TOC) and other parameters of the raw effluent were compared with the reduction of these after-treatment. The raw effluent sample that initially had a TOC load of 48250.0 mgC/L, after being subjected to treatment via the supercritical process, showed a greater TOC reduction of 82.62% for test 2, with a Qa of 12. 25 mL/min and temperature of 671°C, in addition to significant reductions in the analyzed parameters, in compliance with national environmental legislation, showing that the process using biodiesel industrial effluent as raw material is efficient for the production of hydrogen and also for its treatment. The use of a homogeneous catalyst based on hydrogen peroxide (H2O2) in order to intensify treatment for removal of TOC showed an improvement in the removal of the organic load of 4.13%.eng
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dc.description.resumoA crescente demanda energética presenciada decorre da forma como os processos de produção se desenvolveram a partir de 1970 com a chamada nova revolução industrial. Essa alta demanda provocou uma escalada na produção de combustíveis, tendo sido suprida, desde então, sobretudo por combustíveis de origem fóssil. A utilização desse tipo de fonte energética resulta na emissão de compostos na atmosfera como o dióxido de carbono (CO2) e outros gases que, se liberados em grandes quantidades, provocam desequilíbrios ambientais como o aquecimento global. Tal cenário revela a necessidade de uma transição energética. A transição gradual entre combustíveis a base de carbono para aqueles de baixa ou nenhuma emissão conteria uma provável crise energética. Estudos recentes indicam que o hidrogênio (H2) apresenta grande potencial como uma das fontes capazes de complementar a alta demanda, sendo uma fonte de energia limpa e sustentável. Com isso, o tratamento de resíduos industriais visando a transformação em energia limpa tem sido bastante atrativo, pois além de gerar um subproduto de grande valor econômico, ainda reduz a problemática da disposição final. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a produção de H2 a partir do efluente da indústria de biodiesel em meio contendo água em condições supercríticas em um reator a fluxo contínuo, verificando o efeito da variação da temperatura e da vazão de alimentação sobre a produção de H2 e/ou gás de síntese, realizando planejamento estatístico com o intuito de otimizar a produção de H2 por meio do Delineamento Composto Central (DCC). As variáveis independentes analisadas foram a Vazão de Alimentação (Qa) e a Temperatura (T) com a temperatura variando entre 500 e 700 °C e a vazão de alimentação entre 10 e 25 mL/min. O H2 representou maior percentual (fração molar) entre os gases gerados no processo, a melhor condição apontou 73,86% de H2, em relação aos demais gases, para temperatura de 700°C. Proporcionalmente, o segundo gás de maior geração foi o CO2, com maior percentual de 22,39% para temperatura de 529°C. O maior valor para vazão de gás foi de 5540,80 mL/min (T de 700ºC e Qa de 17,55 mL/min). A variável resposta estudada estatisticamente foi a Vazão média de gás (mL/min) em comparação com a Vazão de H2 (mL/min). As análises indicaram um aumento expressivo da geração de H2 e gaseificação da amostra com o aumento da temperatura, já a vazão de alimentação expressou menor influência em relação às faixas analisadas, mas demonstrou tendência de aumento na produção de H2 para valores mais elevados de vazão de alimentação. Para verificar a eficiência do tratamento do efluente no meio supercrítico foi comparada a carga de Carbono Orgânico Total (COT) e outros parâmetros do efluente bruto com a redução destes pós-tratamento. A amostra de efluente bruto que apresentava inicialmente uma carga de COT de 48250,0 mgC/L, após ser submetida ao tratamento via processo supercrítico, apresentou maior redução de COT de 82,62% para o teste 2, com uma Qa de 12,25 mL/min e temperatura de 671°C, além de reduções significativas dos parâmetros analisados, em conformidade com a legislação ambiental nacional, mostrando que o processo tendo como matéria-prima o efluente industrial de biodiesel é eficiente não só para a produção de hidrogênio, como também para o seu tratamento. O uso de peróxido de hidrogênio (H2O2) com o intuito de intensificar o tratamento para remoção de COT apresentou uma melhora na remoção da carga orgânica de 4,13%.pt_BR
dc.identifier.citationTEIXEIRA, I. R. Produção de hidrogênio a partir de efluente do processo de fabricação de biodiesel. 2022. 60 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12736
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química (IQ)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectHidrogêniopor
dc.subjectGás de síntesepor
dc.subjectÁgua supercríticapor
dc.subjectGlicerolpor
dc.subjectBiodieselpor
dc.subjectHydrogeneng
dc.subjectSynthesis gaseng
dc.subjectSupercritical water;eng
dc.subjectGlyceroleng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALpt_BR
dc.titleProdução de hidrogênio a partir de efluente do processo de fabricação de biodieselpt_BR
dc.title.alternativeHydrogen production from effluent from the biodiesel manufacturing processeng
dc.typeDissertaçãopt_BR

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