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Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estrutura

Processo: 19/19152-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de março de 2020
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Rogers Ribeiro
Beneficiário:Thiago Ravanini do Nascimento
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/06246-7 - Aplicação do conceito de biorrefinaria a estações de tratamento biológico de águas residuárias: o controle da poluição ambiental aliado à recuperação de matéria e energia, AP.TEM
Assunto(s):Modelagem computacional   Digestão anaeróbia   Dinâmica dos fluidos computacional   Bioprocessos   Tratamento de águas residuárias   Soro do leite

Resumo

Águas residuárias e subprodutos da indústria agroalimentar brasileira são mal geridos, tanto na disposição final, a fim de minimizar impactos ambientais, quanto na possibilidade de recuperação energética, a partir da fração orgânica residual. Por exemplo, o soro de leite, subproduto da indústria de laticínios, pode ser aproveitado de várias formas, dentre elas, a produção biológica de hidrogênio por vias fermentativas. Paralelamente, avanços computacionais permitem a representação de bioprocessos, buscando predizer eficiência, detectar falhas de projeto, propor condições operacionais e variar configurações de bioreatores. Pautando-se na tese de Blanco (2018) , o presente trabalho busca validar um método computacional que comtemple um Modelo de Digestão Anaeróbia Nº 1 (ADM1) (BATSTONE et al., 2002) modificado e fluidodinâmica computacional (CFD). Para isso, utilizar-se-á simulações de Monte Carlo associadas a Cadeias de Markov na minimização de parâmetros cinéticos livres que irão compor o ADM1 modificado, contendo a rota da ² oxidação reversa, calibrando-se o modelo com dados da fermentação obtidos em batelada. Paralelamente será concebido um modelo 3-D do reator anaeróbio de leito fixo estruturado (AnSTBR) em software comercial COMSOL Multiphysics®, no qual serão realizados estudos CFD simulando as condições operacionais do AnSTBR conduzido por Blanco (2018), calibrando-se o modelo com dados experimentais. Por fim, propõe-se acoplar o ADM1 modificado ao modelo CFD, e dessa forma representar computacionalmente a etapa fermentativa ocorrida no AnSTBR operado continuamente, validando-se o método computacional por cruzamento dos dados experimentais, também obtidos por Blanco (2018). (AU)