Modelagem e simulação numérica do processo de digestão anaeróbia - Silva, Marline Ilha da (2019)
O processo de transformção biomassa em biogás, conhecido como Digestão Anaeróbia, tem se tornado uma importante fonte de pesquisa nos últimos anos. Uma das vantagens deste processo é a transformação de lixo em energia utilizável, reduzindo a emissão de gases tóxicos na atmosfera. O processo de digestão anaeróbia é complexo, formado por várias etapas de interações metabólicas, que ocorrem na ausência de oxigênio, realizado por populações bacterianas. Estas etapas fornecem um conjunto de reações químicas, as cujas espécies são utilizadas para formar o sistema de equações diferenciais ordinárias que descreve a cinética química do modelo. Em geral, este sistema é acoplado e não linear, sendo necessários métodos numéricos para resolvê-lo. Neste trabalho, apresenta-se a modelagem química e matemática do processo de digestão anaeróbia. São propostas modelagens para este processo a partir de quatro conjuntos de reações químicas, para cada um deles considera-se a celulose como substrato. Resolve-se numericamente o sistema cinético de equações diferenciais ordinárias dos modelos. O nível de independência da malha é avaliado através do cálculo do índice de convergência de malha. Obtém-se também soluções analíticas do problema: via simplificações das equações diferenciais ordinárias e pelo método da decomposição de Adomian, com o tempo discretizado. Os resultados obtidos com a solução analítica são comparados com resultados numéricos e verifica-se que há concordância entre estas soluções. Além disso, é realizada uma análise de sensibilidade para verificar a importância das reações e espécies envolvidas no mecanismo de reação do modelo considerado.