Sistema de iluminação de fotobiorreator baseado em POF para cultivo de microalgas
| Ano de defesa: | 2018 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UFRJ |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://hdl.handle.net/11422/11610 |
Resumo: | Increased demand in the consumption of fossil fuels in industrial production, in addition has led to an increase in air pollution on the planet. As an alternative to this problem, this paper proposes the study and development of a natural lighting system based on solar tracker, Fresnels lens and plastic optical fibers (POFs), as a viable technology for cultivation of microalgae for the generation of biomass to biofuel production, supplements and other feedstocks. The lighting system proposed consists of the optimization of a photobioreator (PBR) for small scale microalgae cultivation, low cost, and easy maintenance, compared to the existing systems. The PBR illumination through a fiber bundle, where at one of its ends we have the convergence of the sun's rays, by a Fresnel lens implemented in a solar tracking system. Initially, the current paper is divided in three stages. The first session describes the study of microalgae, type of PBRs and conditioning of POFs in the internal lighting of a PBR, aiming a high concentration of light and energy optimizing the lighting process with holes and grooves in the POF. The second session, presents the study of the improvements possibilities that aim to homogenize the lighting to be distributed inside the PBR. Finally, comparative results of the experiments of the microalgae cultivation are described, carried out in parallel cultivation, with the objective of surpassing the biomass production. As a result there was 18.4% increase in the production of more biomass in the PBR-Flat plate. |
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Sistema de iluminação de fotobiorreator baseado em POF para cultivo de microalgasEngenharia elétricaEnergia solarRastreamento solarLente de FresnelFibras ópticas plásticasFotobiorreatorCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAIncreased demand in the consumption of fossil fuels in industrial production, in addition has led to an increase in air pollution on the planet. As an alternative to this problem, this paper proposes the study and development of a natural lighting system based on solar tracker, Fresnels lens and plastic optical fibers (POFs), as a viable technology for cultivation of microalgae for the generation of biomass to biofuel production, supplements and other feedstocks. The lighting system proposed consists of the optimization of a photobioreator (PBR) for small scale microalgae cultivation, low cost, and easy maintenance, compared to the existing systems. The PBR illumination through a fiber bundle, where at one of its ends we have the convergence of the sun's rays, by a Fresnel lens implemented in a solar tracking system. Initially, the current paper is divided in three stages. The first session describes the study of microalgae, type of PBRs and conditioning of POFs in the internal lighting of a PBR, aiming a high concentration of light and energy optimizing the lighting process with holes and grooves in the POF. The second session, presents the study of the improvements possibilities that aim to homogenize the lighting to be distributed inside the PBR. Finally, comparative results of the experiments of the microalgae cultivation are described, carried out in parallel cultivation, with the objective of surpassing the biomass production. As a result there was 18.4% increase in the production of more biomass in the PBR-Flat plate.O crescimento acelerado na demanda de combustíveis fósseis na área industrial, além tem elevado o aumento da poluição do ar no planeta. Como uma alternativa a este problema, este trabalho propõe o estudo e desenvolvimento de um sistema de iluminação natural baseado em rastreador solar, lente de Fresnel e fibras ópticas plásticas, como uma tecnologia viável para o cultivo de microalgas visando a geração de biomassa na produção de biocombustível, suplementos e outros insumos. A pesquisa realizada consiste na otimização de um fotobiorreator (PBR) para cultivo de microalgas a baixa escala, de baixo custo, e de fácil manutenção, em comparação aos sistemas já existentes. A iluminação do PBR é através de um feixe de fibras, onde em uma de suas extremidades temos a convergência dos raios do Sol, por uma lente de Fresnel implementada em um sistema de rastreamento solar. O trabalho foi dividido em três etapas. A primeira sessão surge com o estudo das microalgas, tipos de PBRs, condicionamento das POFs na iluminação interna de um PBR, visando elevada concentração de luz e energia, com a otimização do processo de iluminação com orifícios e ranhuras na POF. A segunda sessão, apresenta o estudo das possibilidades de melhorias que visam homogeneizar a iluminação a ser distribuída no interior do PBR. Por último são mostrados os resultados comparativos dos experimentos de cultivo, com o objetivo de superar a produção de biomassa obtida pelo processo convencional. Como resultado se obteve 18,4% na produção de biomassa a mais no PBR-Janela.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFRJWerneck, Marcelo Matinshttp://lattes.cnpq.br/838179794431370Allil, Regina Célia da Silva BarrosAranda, Donato Alexandre GomesCruz, Yordanka ReyesOrlando, Marcos Tadeu D'AzeredoManchego, Alfredo Omar Córdova2020-03-25T11:32:44Z2023-12-21T03:06:57Z2018-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/11610porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:06:57Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/11610Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:06:57Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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