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Valorização de resíduos urbanos em energia limpa : sistema integrado de torrefação e gaseificação para produção de hidrogênio e redução do CO2 produzido
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/903025
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Silveira, Edgar Amaral | - |
| Autor(es): dc.contributor | Rodrigues, Thiago Oliveira | - |
| Autor(es): dc.creator | Lamas, Giulia Cruz | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-10-23T16:13:43Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-10-23T16:13:43Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023-12-14 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48611 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/903025 | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023. | - |
| Descrição: dc.description | Este estudo tem como objetivo avaliar a torrefação como pré-tratamento e simular a cogaseificação a vapor de Blends Híbridos (HB) compostos por Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) e Resíduos Florestais Urbanos (RFU) da cidade de Brasília, Distrito Federal. As amostras de RFU são compostas por uma mistura de resíduos lignocelulósicos provenientes da poda das 6 árvores mais representativas do DF. Quanto ao RSU, este foi baseado nos principais componentes do aterro sanitário da região (Aterro do Jóquei), os quais são papel e papelão, plástico e resíduos orgânicos. Técnicas experimentais (torrefação), numéricas (modelo de equilíbrio termodinâmico de gaseificação) e de otimização (metodologia de resposta de superfície – MRS) foram utilizadas para examinar o processo de gaseificação visando a produção de: (i) gás rico em hidrogênio; e (ii) gás com valor calorífico aprimorado. Foram investigados os efeitos do tratamento de torrefação (225, 250 e 275°C por 60 minutos com taxa de aquecimento de 5°C min−1 ), da relação vapor/biomassa (0,4; 0,6; 0,8; 1,0; e 1,2 V/B) e das proporções do blend híbrido, 50/50%; 70/30% e 100/0% (RFU/RSU). O gás de síntese foi avaliado quanto ao teor de hidrogênio e dióxido de carbono (H2% e CO2%), à eficiência exergética da produção de H2 (𝜂𝐻2 ), ao poder calorífico inferior (PCI) e à eficiência de gás frio (CGE). Por meio da MRS, foram definidas as condições ótimas para a gaseificação a 600°C: (i) 0,9 V/B com uma HB composta por 31% de RSU e 69% de RFU torrefados a 275°C, apresentando um 𝜂𝐻2 de 49%; e (ii) 0,4 V/B com uma HB contendo 23% de RSU e 77% de RFU torrefados a 275°C, com um PCI de 6126 kJ Nm–3 . Por fim, os resultados da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) indicam que o cenário (ii) apresenta maiores impactos ambientais (3,55 kg CO2 eq.) do que o cenário (i) (2,86 kg CO2 eq.) na produção de 1 Nm3 de gás de síntese. A ACV ressalta a eficácia dos recursos renováveis na matriz energética brasileira ao reduzirem em 16,7% as emissões relativas ao Potencial de Aquecimento Global (GWP), em ambos os cenários -5,72E-01 e - 7,41E-01 kg CO2 eq., respectivamente. A escolha entre os cenários deve considerar fatores ambientais, tecnológicos e econômicos, destacando a importância da ACV na gestão eficaz de valorização e mitigação de resíduos. | - |
| Descrição: dc.description | This study aims to evaluate torrefaction as a pretreatment and simulate steam co-gasification of Hybrid Blends (HB) composed of Urban Solid Waste (USW) and Urban Forest Residues (UFR) from Brasília, Federal District. UFR samples consist of a mixture of lignocellulosic residues from the pruning of the six most representative trees in the Federal District. Regarding USW, it was based on the main components of the landfill in the region (Jockey Landfill), which are paper and cardboard, plastic, and organic waste. Experimental (torrefaction), numerical (thermodynamic gasification equilibrium model), and optimization techniques (response surface methodology – RSM) were used to examine the gasification process aiming for the production of: (i) hydrogen-rich gas; and (ii) gas with enhanced calorific value. The effects of torrefaction treatment (225, 250, and 275°C for 60 minutes with a heating rate of 5°C min−1 ), steam/biomass ratio (0.4, 0.6, 0.8, 1.0, and 1.2 S/B), and proportions of the hybrid blend, 50/50%; 70/30%, and 100/0% (UFR/USW) were investigated. The syngas was evaluated for hydrogen and carbon dioxide content (H2% and CO2%), exergetic efficiency of H2 production (𝜂𝐻2 ), lower heating value (LHV), and cold gas efficiency (CGE). Through RSM, optimal conditions for gasification at 600°C were defined: (i) 0.9 S/B with an HB composed of 31% USW and 69% UFR torrefied at 275°C, showing an 𝜂𝐻2 of 49%; and (ii) 0.4 S/B with an HB containing 23% USW and 77% UFR torrefied at 275°C, with an LHV of 6126 kJ Nm–3 . Finally, the Life Cycle Assessment (LCA) results indicate that scenario (ii) exhibits higher environmental impacts (3.55 kg CO2 eq.) than scenario (i) (2.86 kg CO2 eq.) in the production of 1 Nm3 of syngas. The LCA also underscores the effectiveness of renewable resources in the Brazilian energy matrix, reducing Global Warming Potential (GWP) emissions by 16.7% in both scenarios, -5.72E-01 and -7.41E-01 kg CO2 eq., respectively. The choice between scenarios should consider environmental, technological, and economic factors, emphasizing the importance of LCA in the effective management of waste valorization and mitigation. | - |
| Descrição: dc.description | Faculdade de Tecnologia (FT) | - |
| Descrição: dc.description | Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Torrefação | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Gaseificação | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Brasília (DF) | - |
| Título: dc.title | Valorização de resíduos urbanos em energia limpa : sistema integrado de torrefação e gaseificação para produção de hidrogênio e redução do CO2 produzido | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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