Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Tavares, Alexssander Juliano
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Medianeira
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707
Resumo: The biogas produced by the anaerobic digestion of organic waste, depending on its intended use in boilers, heaters, and engines or as biofuel, needs to go through a purification process. Purification aims to reduce the concentrations of some compounds such as carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S), which respectively reduce combustion power and cause serious corrosion problems. Among the operations most used to remove contaminants from biogas, absorption, adsorption, membrane filtration, biofiltration, microaeration and cooling can be mentioned. Among these, the most used is absorption with the use of a specific solution through simple solubilization or chemical reaction between the contaminant and a solute. One of the solutes used is iron (Fe), either in free form or chelated with some material. But the production of these chelated substances requires a specific process and makes the purification step more expensive. This work aims to present an efficient alternative for the purification of biogas through the production of a solution, containing iron ions, in the production plant, as well as the regeneration of this solution. The mechanism used to produce the solution was through the electrochemical corrosion of metallic iron plates subjected to different electrical currents, salt concentrations (NaCl) and time. To evaluate the efficiency of the prepared solutions, in the removal of H2S, and their regeneration, the Central Composite Rotational Design (CCRD) was used as a form of experimental planning. The iron concentrations of the solutions were determined immediately after their preparation and after the purification and regeneration tests. From the results, valid mathematical models were obtained to optimize the production and regeneration processes of the iron solution. It was found that there was a reduction in the concentration of Fe3+ ions during tests with biogas and it was possible to regenerate the solution, enabling its reuse.
id UTFPR-12_549de6ac64521ca33cedfa284c9a60dd
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/29707
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogásOptimization of the iron ions solution production steps via electrolysis and regeneration to biogas purificationEnergia - Fontes alternativasResíduos orgânicosSulfeto de hidrogênioRenewable energy sourcesOrganic wastesHydrogen sulphideCNPQ::ENGENHARIASEngenharia/Tecnologia/GestãoThe biogas produced by the anaerobic digestion of organic waste, depending on its intended use in boilers, heaters, and engines or as biofuel, needs to go through a purification process. Purification aims to reduce the concentrations of some compounds such as carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S), which respectively reduce combustion power and cause serious corrosion problems. Among the operations most used to remove contaminants from biogas, absorption, adsorption, membrane filtration, biofiltration, microaeration and cooling can be mentioned. Among these, the most used is absorption with the use of a specific solution through simple solubilization or chemical reaction between the contaminant and a solute. One of the solutes used is iron (Fe), either in free form or chelated with some material. But the production of these chelated substances requires a specific process and makes the purification step more expensive. This work aims to present an efficient alternative for the purification of biogas through the production of a solution, containing iron ions, in the production plant, as well as the regeneration of this solution. The mechanism used to produce the solution was through the electrochemical corrosion of metallic iron plates subjected to different electrical currents, salt concentrations (NaCl) and time. To evaluate the efficiency of the prepared solutions, in the removal of H2S, and their regeneration, the Central Composite Rotational Design (CCRD) was used as a form of experimental planning. The iron concentrations of the solutions were determined immediately after their preparation and after the purification and regeneration tests. From the results, valid mathematical models were obtained to optimize the production and regeneration processes of the iron solution. It was found that there was a reduction in the concentration of Fe3+ ions during tests with biogas and it was possible to regenerate the solution, enabling its reuse.O biogás produzido pela digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, em função do uso pretendido em caldeiras, em aquecedores, em motores ou como biocombustível, necessita passar por um processo de purificação. A purificação objetiva reduzir as concentrações de alguns compostos como dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S) que, respectivamente, reduzem o poder de combustão e causam graves problemas de corrosão. Entre as operações mais utilizadas para a remoção dos contaminantes do biogás pode-se citar a absorção, a adsorção, a filtração por membranas, a biofiltração, a microaeração e o resfriamento. Dentre essas, a mais utilizada é a absorção com o uso de alguma solução específica por meio da solubilização ou reação química entre o contaminante e um soluto. Um dos solutos utilizados é o ferro (Fe), seja na forma livre ou quelado. Mas a produção dessas substâncias queladas requerem um processo específico e encarecem a etapa de purificação. Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma alternativa eficiente para a purificação de biogás por meio da produção de uma solução, contendo íons de ferro, na própria planta de produção, bem como a regeneração desta solução. O mecanismo utilizado para produzir a solução foi por meio da corrosão eletroquímica de placas de ferro metálico submetido à diferentes correntes elétricas, concentrações salinas (NaCl) e tempo de preparo. Para avaliar a eficiência das soluções preparadas, na remoção do H2S, e na regeneração destas, foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) como forma de planejamento experimental. Determinou-se as concentrações de ferro das soluções imediatamente após seu preparo e após os ensaios de purificação e regeneração. A partir dos resultados obteve-se modelos matemáticos válidos para otimização dos processos de produção e regeneração da solução de ferro. Verificou-se que houve uma redução da concentração dos íons de Fe3+ durante testes com o biogás e foi possível a regeneração da solução, possibilitando o seu reuso.Universidade Tecnológica Federal do ParanáMedianeiraBrasilPrograma de Pós-Graduação em Tecnologias AmbientaisUTFPRFrare, Laercio Mantovanihttps://orcid.org/0000-0002-6367-0023http://lattes.cnpq.br/7676033878331606Eyng, Eduardohttps://orcid.org/0000-0001-5190-3339http://lattes.cnpq.br/1101075438495044Frare, Laercio Mantovanihttps://orcid.org/0000-0002-6367-0023http://lattes.cnpq.br/7676033878331606Maia, Djeine Cristina Schiavonhttps://orcid.org/0000-0001-8563-582Xhttp://lattes.cnpq.br/6396155707362367Orssatto, Fábiohttps://orcid.org/0000-0001-8188-9136http://lattes.cnpq.br/3050571547386576Tavares, Alexssander Juliano2022-09-22T17:47:08Z2022-09-22T17:47:08Z2021-12-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfTAVARES, Alexssander Juliano. Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-09-23T06:07:11Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/29707Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-09-23T06:07:11Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
Optimization of the iron ions solution production steps via electrolysis and regeneration to biogas purification
title Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
spellingShingle Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
Tavares, Alexssander Juliano
Energia - Fontes alternativas
Resíduos orgânicos
Sulfeto de hidrogênio
Renewable energy sources
Organic wastes
Hydrogen sulphide
CNPQ::ENGENHARIAS
Engenharia/Tecnologia/Gestão
title_short Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
title_full Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
title_fullStr Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
title_full_unstemmed Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
title_sort Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás
author Tavares, Alexssander Juliano
author_facet Tavares, Alexssander Juliano
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Frare, Laercio Mantovani
https://orcid.org/0000-0002-6367-0023
http://lattes.cnpq.br/7676033878331606
Eyng, Eduardo
https://orcid.org/0000-0001-5190-3339
http://lattes.cnpq.br/1101075438495044
Frare, Laercio Mantovani
https://orcid.org/0000-0002-6367-0023
http://lattes.cnpq.br/7676033878331606
Maia, Djeine Cristina Schiavon
https://orcid.org/0000-0001-8563-582X
http://lattes.cnpq.br/6396155707362367
Orssatto, Fábio
https://orcid.org/0000-0001-8188-9136
http://lattes.cnpq.br/3050571547386576
dc.contributor.author.fl_str_mv Tavares, Alexssander Juliano
dc.subject.por.fl_str_mv Energia - Fontes alternativas
Resíduos orgânicos
Sulfeto de hidrogênio
Renewable energy sources
Organic wastes
Hydrogen sulphide
CNPQ::ENGENHARIAS
Engenharia/Tecnologia/Gestão
topic Energia - Fontes alternativas
Resíduos orgânicos
Sulfeto de hidrogênio
Renewable energy sources
Organic wastes
Hydrogen sulphide
CNPQ::ENGENHARIAS
Engenharia/Tecnologia/Gestão
description The biogas produced by the anaerobic digestion of organic waste, depending on its intended use in boilers, heaters, and engines or as biofuel, needs to go through a purification process. Purification aims to reduce the concentrations of some compounds such as carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S), which respectively reduce combustion power and cause serious corrosion problems. Among the operations most used to remove contaminants from biogas, absorption, adsorption, membrane filtration, biofiltration, microaeration and cooling can be mentioned. Among these, the most used is absorption with the use of a specific solution through simple solubilization or chemical reaction between the contaminant and a solute. One of the solutes used is iron (Fe), either in free form or chelated with some material. But the production of these chelated substances requires a specific process and makes the purification step more expensive. This work aims to present an efficient alternative for the purification of biogas through the production of a solution, containing iron ions, in the production plant, as well as the regeneration of this solution. The mechanism used to produce the solution was through the electrochemical corrosion of metallic iron plates subjected to different electrical currents, salt concentrations (NaCl) and time. To evaluate the efficiency of the prepared solutions, in the removal of H2S, and their regeneration, the Central Composite Rotational Design (CCRD) was used as a form of experimental planning. The iron concentrations of the solutions were determined immediately after their preparation and after the purification and regeneration tests. From the results, valid mathematical models were obtained to optimize the production and regeneration processes of the iron solution. It was found that there was a reduction in the concentration of Fe3+ ions during tests with biogas and it was possible to regenerate the solution, enabling its reuse.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-12-10
2022-09-22T17:47:08Z
2022-09-22T17:47:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv TAVARES, Alexssander Juliano. Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707
identifier_str_mv TAVARES, Alexssander Juliano. Otimização das etapas de produção de solução, contendo íons de ferro, via eletrólise e de regeneração para purificação de biogás. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29707
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Medianeira
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Medianeira
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498344994996224