Modelagem, simulação e otimização de um reator de fluxo pistonado

• Processo: 22/00398-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 24 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 23 de junho de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• Beneficiário: Pamela Talita do Couto
• Supervisor: Jean-Philippe Steyer
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE Narbonne), França
• Vinculado à bolsa: 21/01657-0 - Modelagem, simulação e otimização de reatores anaeróbios acidogênicos com regime de operação contínuo e escoamento pistonado, BP.PD
• Assunto(s): Tratamento de águas residuárias Tratamento biológico anaeróbio Digestão anaeróbia Reatores biológicos Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Acidogenic reactor | Adm1 | Anaerobic digestion | Modeling | Plug-flow | Modelagem matemática da digestão anaeróbia

Resumo

As pesquisas por fontes de energia renováveis estão cada vez mais crescentes atualmente, devido a uma possível escassez de combustíveis fósseis no futuro. Neste contexto, uma alternativa promissora de energia limpa é o tratamento de efluentes domésticos e industriais usando o processo de digestão anaeróbia em biorreatores, no qual microrganismos degradam a matéria orgânica complexa e a converte em biogás, hidrogênio e metano. O hidrogênio, comparado ao metano, tem seu interesse ainda mais acentuado, porque durante seu processo de combustão produz apenas água (2H2+O2 -2H2O). Nestes biorreatores acidogênicos, microrganismos degradam diferentes tipos de substratos e produzem hidrogênio e ácidos orgânicos. Entretanto, tão importante quanto conhecer o processamento experimental de produção de biogás, é importante também realizar a modelagem matemática para simular o processo em outros cenários e aumentar a escala. O modelo mais amplamente usado é o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1), proposto em 2002 pelo Task Group da International Water Association. Este modelo foi formulado para uma digestão anaeróbia completa, na qual o produto final é o metano. Entretanto, modificações foram feitas em sua estrutura para que seja capaz de simular o processamento em biorreatores acidogênicos. Portanto, mais estudos são necessários para que este modelo seja usado na simulação de biorreatores operados de forma contínua e com fluxo pistonado. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é discretizar o ADM1 e incorporar as equações de transferência de massa gás líquido para a simulação de um reator de fluxo pistonado chamado de reator anaeróbio de leito estruturado (Anaerobic Structured Bed Reactor - AnSTBR), o qual foi operado previamente em escala de bancada para a produção de biohidrogênio. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

REZENDE, E. G. F.; OLIVEIRA, G. H. D.; COUTO, P. T.; ZAIAT, M.; RIBEIRO, R.. Modeling polyhydroxyalkanoates production from sugarcane vinasse by mixed microbial cultures. JOURNAL OF WATER PROCESS ENGINEERING, v. 53, p. 13-pg., 2023-05-02. (21/01657-0, 22/00398-3, 16/01253-8)