Estudos foram desenvolvidos para dimensionar e adaptar o injetor do queimador principal de um aquecedor de água tipo acumulação de 75 L. O diâmetro do injetor foi redimensionado em função da pressão de serviço de 100 mm H2O e poder calorífico inferior do biogás de 21.600 kJ m-3 n, garantindo a manutenção da potência calorífica do equipamento de 20.900 kJ h-1. Os resultados demonstraram que o queimador adaptado operou com biogás adequadamente, com chama estável. A eficiência média do aquecedor foi de 68%, para ganho térmico de 36,7 ºC, correspondendo à temperatura final da água igual a 62,7 ºC, sendo consumido 0,796 m³n de biogás, aquecendo 75 L de água em 72 minutos.<br>Studies had been developed to project and to adapt the injector of the main burner of water heater accumulated type of 75 L. The diameter of the injector was project in function of the pressure of service of 100 mm H2O and inferior calorific power of biogas of 21,600 kJ m-3 n, having guaranteed the maintenance of the calorific power of the equipment of 20,900 of kJ h-1 .The results had demonstrated that the adapted burner to operate with biogas operated adequately with a steady flame. The average efficiency of the heater was of 68%, for a thermal profit of 36.7 ºC, corresponding the final temperature of the water of 62.7 ºC being consumed 0.796 m³ n of biogas, heating 75 L of water in 72 minutes.

Estudos foram desenvolvidos para dimensionar e adaptar o injetor do queimador principal de um aquecedor de água tipo acumulação de 75 L. O diâmetro do injetor foi redimensionado em função da pressão de serviço de 100 mm H2O e poder calorífico inferior do biogás de 21.600 kJ m-3 n, garantindo a manutenção da potência calorífica do equipamento de 20.900 kJ h-1. Os resultados demonstraram que o queimador adaptado operou com biogás adequadamente, com chama estável. A eficiência média do aquecedor foi de 68%, para ganho térmico de 36,7 ºC, correspondendo à temperatura final da água igual a 62,7 ºC, sendo consumido 0,796 m³n de biogás, aquecendo 75 L de água em 72 minutos. | Studies had been developed to project and to adapt the injector of the main burner of water heater accumulated type of 75 L. The diameter of the injector was project in function of the pressure of service of 100 mm H2O and inferior calorific power of biogas of 21,600 kJ m-3 n, having guaranteed the maintenance of the calorific power of the equipment of 20,900 of kJ h-1 .The results had demonstrated that the adapted burner to operate with biogas operated adequately with a steady flame. The average efficiency of the heater was of 68%, for a thermal profit of 36.7 ºC, corresponding the final temperature of the water of 62.7 ºC being consumed 0.796 m³ n of biogas, heating 75 L of water in 72 minutes.

Mestrado em Engenharia do Ambiente / Instituto Superior de Agronomia. Universidade de Lisboa | O principal objetivo deste estudo foi verificar a potencialidade de produção de biogás a partir de jacinto de água recorrendo a digestão anaeróbia em sistema batch (com volume útil dos reatores de 350 mL). A biomassa de jacinto de água foi sujeita a pré-tratamento, incluindo secagem solar e tratamento mecânico para a preparação de polpas. A secagem por radiação solar, ao fim de 26 dias, conduziu a um aumento de aproximadamente 78% de sólidos totais relativamente ao valor da biomassa fresca. Para além da monodigestão do jacinto de água testou-se o regime de codigestão, utilizando chorume de porco, para avaliar se havia melhor desempenho do processo de bioconversão. Realizaram-se dois ensaios independentes: ensaio 1 com 4 modalidades, onde a primeira modalidade é composta por chorume, a segunda e terceira por polpa de jacinto a diferentes razões de substrato:inóculo e a quarta com polpa jacinto de água com chorume; e o ensaio 2 com 3 modalidades com as mesmas razões substrato:inóculo de 1:2, onde a primeira modalidade é composta por chorume, a segunda polpa de jacinto de água e a terceira pela mistura de polpa jacinto de água com chorume. Em ambos os ensaios, se utilizou um controlo, apenas contendo inóculo. A melhor produção específica de biogás, envolvendo jacinto de água, foi de 237 mL/g de sólidos voláteis totais, obtida para a polpa de jacinto e com uma razão substrato:inóculo de 1:2. Apesar de serem necessários mais estudos, a estratégia proposta permitiria melhorar a qualidade dos ecossistemas dos cursos de água através da eliminação de uma planta infestante e aproveitando-se as águas residuais produzidas pela indústria pecuária. Esta opção poderia vir a ter impactes positivos no setor energético, pela distribuição deste biogás após ser purificado na rede de gás natural, ou sua comercialização para o setor automóvel e industrial | N/A

El presente trabajo busca evaluar la implementación de reactores anaerobios en lugares cuya altitud sea igual o superior a los 2.000 msnm y la temperatura ambiente del lugar no supere los 20°C en Colombia. Para esto la autora menciona los elementos teóricos, bajo una extensa revisión bibliográfica dentro del contexto nacional e internacional, describiendo y comparando las características fisicoquímicas y biológicas de diversos reactores anaerobios de tipo flujo ascendente (RAFA), flujo pistón (RAP), y completamente mezclado (RACM) entre otras unidades anaerobias menos comunes. La metodología aplicada es deductiva, con el fin de proponer así una metodología al dimensionamiento de un tipo de reactor anaerobio capaz de aprovechar materiales altamente energéticos como la biomasa y biogás presentes en el agua residual doméstica. Planteando de esta forma una alternativa a la optimización de los recursos en los sistemas de tratamiento de agua residual doméstica existente en Colombia, basándose en la remoción de contaminantes principalmente coloides (organismos patógenos) y materia orgánica presente e integrados de forma tal a la generación de energía renovable de tipo biomasa, a través de la bioconversión de metano y ácidos volátiles. Lo cual contempla a los reactores anaerobios dentro de un avanzado grupo en el tratamiento del agua residual domésticas, ya que reduce las emisiones atmosféricas y presenta buenos porcentajes de remoción de contaminantes en efluentes con baja saturación de oxígeno, condiciones favorables para este caso de estudio. | The present document seeks to evaluate the implementation of anaerobic reactors in places whose altitude is equal to or greater than 2000m above sea level and the Ambient temperature of the place does not exceed 20 ° C in Colombia. For this the author mentioned the theoretical elements, under an extensive bibliographic review within the national and international context, describing and comparing the physicochemical and biological characteristics of various anaerobic reactors of the upflow type (UASB), plug flow (PRF), and completely mixed. (CSTR) among other less common anaerobic units. The applied methodology is deductive, to propose a methodology for design a type of anaerobic reactor capable of taking advantage of highly energetic materials such as biomass and biogas present in domestic wastewater. Proposing in this way an alternative to the optimization of resources in the existing domestic wastewater treatment systems in Colombia, dependent on the elimination of contaminants, mainly colloids (pathogenic organisms) and organic matter present and integrated in such a way to the generation of biomass-type renewable energy, through the bioconversion of methane and volatile acids. Which considers anaerobic reactors within an advanced group in the treatment of domestic wastewater, since it reduces atmospheric emissions and presents a good percentage of pollutant removal in effluents with low oxygen saturation, favorable conditions for this case study.

"The goal of this project is to optimize WWTP El Salitre to minimize energy consumption by modifying parameters of the anaerobic digester where methanogenesis and biogas production is being made. Additionally, the conclusion reached in this project is despite limitations presented in the implementation of this model and requiring further investigation, it is a useful tool to reach the objective of this project." -- Tomado del Formato de Documento de Grado. | "El objetivo de este proyecto es optimizar la PTAR El Salitre para generar una recuperación energética mediante digestión anaerobia, esto se realiza modificando los parámetros en el digestor anaerobio, donde ocurre la metanogénesis y por consiguiente la generación de biogás (metano y dióxido de carbono, principalmente), que es la forma en la cual se recuperara la energía. Adicionalmente se concluye que a pesar de que el modelo presenta algunas limitaciones en la parte de pre-tratamiento y a pesar de que se debe realizar una mayor investigación en el uso de los modelos, es una herramienta útil para llevar a cabo el objetivo del presente proyecto." -- Tomado del Formato de Documento de Grado. | Ingeniero Ambiental | Pregrado

Resumen La Comarca Lagunera, ubicada en el Norte-Centro de México, es la principal cuenca lechera del país en la cual se obtiene el 21 % de la producción nacional. En la región existen 90 biodigestores, de los cuales 10 emplean el biogás para producir electricidad y alrededor de 50 lo queman con un equipo denominado “Antorcha de Biogás” con capacidad para destruir el metano. En los establos lecheros de la región es común la utilización de resistencias eléctricas o bien gas licuado de petróleo (GLP) para calentar el agua utilizada en la sanitización, lo que genera un gasto anual cercano a los $300,000 (1.30 $/kWh) cuando el proceso podría ser más económico y sustentable con la utilización del biogás. El presente trabajo tuvo como objetivos diseñar y validar la innovación de agregar un serpentín a las antorchas, para que además de quemar el biogás, como lo hacen las antorchas actuales, se aproveche el calor para calentar el agua demandada en diversos procesos de los establos lecheros. La primera fase de la metodología consistió en realizar el cálculo del proceso de transferencia de calor, que ocurre dentro de la nueva antorcha, con el serpentín incorporado, a través del cual circula el agua que una vez caliente será utilizada en varios procesos dentro del establo. Se realizaron 30 corridas experimentales en las que se midieron los parámetros: temperatura del agua, tiempo, presión y flujo del biogás, así como los valores de CH4, CO2 y H2S. Los datos se analizaron estadísticamente (ANOVA de un factor) con lo que se demostró la consistencia del proceso de calentamiento del agua propuesto en este trabajo. Esta innovación puede ser utilizada en establos lecheros y granjas porcinas donde se produzca biogás y se requiera agua caliente para sus procesos y en unidades de producción que requieran calefacción en regiones con climas fríos o templados.

Abstract The Lagunera Region, located in the North-Center of Mexico, is the main dairy basin of the country in which 21 % of the national production is obtained. In the region there are 90 biodigesters, of which 10 use biogas to produce electricity and about 50 burn it with equipment called “Biogas Torch” with the ability to destroy methane. In the dairy stables in the region, the use of electrical resistors or liquefied petroleum gas (LPG) is used to heat the water used in sanitation, which generates an annual expenditure close to $Mx 300,000 ($1.30/kWh), when the process could be more economical and sustainable with the use of biogas. The objectives of this work were to design and validate the innovation of adding a coil to the torches, so that in addition to burning the biogas, as current torches do, heat is used to heat the water demanded in various processes of the dairy stables. The first phase of the methodology consisted of performing the calculation of the heat transfer process, which occurs within the new torch, with the incorporated coil, through which the water circulates, which once hot, will be used in several processes within of the stable. 30 experimental runs were carried out in which the parameters were measured: water temperature, time, pressure and biogas flow, as well as the CH4, CO2 and H2S values. The collected data were analyzed statistically (ANOVA of one factor), which demonstrated the consistency of the water heating process proposed in this work. This innovation can be used in dairy stables and pig farms where biogas is produced and hot water is required for its processes and in production units that require heating in regions with cold or low temperate climates. | Resumen La Comarca Lagunera, ubicada en el Norte-Centro de México, es la principal cuenca lechera del país en la cual se obtiene el 21 % de la producción nacional. En la región existen 90 biodigestores, de los cuales 10 emplean el biogás para producir electricidad y alrededor de 50 lo queman con un equipo denominado “Antorcha de Biogás” con capacidad para destruir el metano. En los establos lecheros de la región es común la utilización de resistencias eléctricas o bien gas licuado de petróleo (GLP) para calentar el agua utilizada en la sanitización, lo que genera un gasto anual cercano a los $300,000 (1.30 $/kWh) cuando el proceso podría ser más económico y sustentable con la utilización del biogás. El presente trabajo tuvo como objetivos diseñar y validar la innovación de agregar un serpentín a las antorchas, para que además de quemar el biogás, como lo hacen las antorchas actuales, se aproveche el calor para calentar el agua demandada en diversos procesos de los establos lecheros. La primera fase de la metodología consistió en realizar el cálculo del proceso de transferencia de calor, que ocurre dentro de la nueva antorcha, con el serpentín incorporado, a través del cual circula el agua que una vez caliente será utilizada en varios procesos dentro del establo. Se realizaron 30 corridas experimentales en las que se midieron los parámetros: temperatura del agua, tiempo, presión y flujo del biogás, así como los valores de CH4, CO2 y H2S. Los datos se analizaron estadísticamente (ANOVA de un factor) con lo que se demostró la consistencia del proceso de calentamiento del agua propuesto en este trabajo. Esta innovación puede ser utilizada en establos lecheros y granjas porcinas donde se produzca biogás y se requiera agua caliente para sus procesos y en unidades de producción que requieran calefacción en regiones con climas fríos o templados.

Nesta dissertação aborda-se a viabilidade da implementação de instalações comunitárias destinadas ao fornecimento de água potável e à recolha e tratamento de águas residuais, produzidas por comunidades rurais e periurbanas de países em vias de desenvolvimento. Foi construído um protótipo para aferir se a hipótese de recorrer a módulos de membranas de osmose inversa com um mecanismo manual de bombagem de água seria viável para assegurar o fornecimento de água potável adequada ao consumo humano. Concluiu-se, através da realização de análises laboratoriais microbiológicas que as funções de filtração e de desinfecção são eficientes. No entanto como seria esperado, os resultados das análises físico-químicas comprovaram a ocorrência de uma desmineralização da água posterior à filtração. Este tipo de solução só é viável como solução domiciliar, sendo apenas adequada à recolha de quantidades de água moderadas (p. ex. para beber, cozinhar, lavagem de mãos). Todas as tarefas que exijam maiores quantidades de água (p. ex. duches) exigem módulos de membranas de grandes capacidades que requerem pressões de operação demasiado elevadas, que não se conseguem atingir através de bombas manuais. No que concerne à gestão das águas residuais analisou-se a hipótese de implementar um processo de digestão anaeróbia do efluente bruto produzido pela comunidade. Para tal procedeu-se à construção de um modelo sustentado por bibliografia recorrendo à ferramenta Microsoft Excel. O modelo estima a quantidade de biogás produzido com base na população e na quantidade de animais de criação existentes. A temperatura e a localização geográfica são factores considerados pelo modelo, que influenciam a quantidade de biogás gerado. O modelo compara, posteriormente, este resultado com as necessidades energéticas da comunidade e das instalações comunitárias abordadas neste trabalho. O biogás gerado através do processo de digestão anaeróbia pode e deve ser utilizado para o fornecimento de energia a uma cozinha comunitária e/ou para a auto-suficiência energética das instalações comunitárias construídas, permitindo assim o funcionamento automático de bombas de elevação e de distribuição de água potável às instalações comunitárias, contribuindo não só para a facilidade da utilização e captação de água como também para a igualdade de géneros. Um dos grandes objectivos deste trabalho visa a abrangência das soluções propostas às diversas regiões do globo. Neste âmbito realizaram-se entrevistas a actores-chave provenientes de diversas áreas de formação e a profissionais com experiências de campo dentro do contexto abordado por esta dissertação. Porém estudaram-se com mais pormenor dois casos de estudo – uma aldeia rural no Bangladesh e um musseque no Quénia – com vista à obtenção de resultados mais fiáveis.

El presente trabajo de investigación se determinó la influencia de la pulpa y agua de despulpado de café (Coffea.arabica) sobre la producción de biogas con estiércol de bovino, utilizando eldiseño estadístico de Box Behnken con tres variables independientes: relación estiércol: agua, agua de despulpado de café (% volumen! volumen de agua de despulpado de café con respecto al volumen del biodigestor) y pulpa de café (%peso/ volumen de pulpa de café con respecto al volumen de estiércol). Se emplearon como biodigestores botellas de plástico descartables de gaseosa de 1750 ml, el biogas producido se recolecto con la técnica del desplazamiento de agua, en botellas calibradas de plástico descartables de gaseosade 500 ml, se tuvo como tiempo de fermentación 35 días. El mayor volumen de biogas producido fue de 375 ml, utilizando 875 ml de estiércol (relación estiércol: agua de 1:1), 70 ml de agua de despulpado de café (4% volumen/ volumen) y 13g de pulpa de café (3% peso/ volumen). Los resultados experimentales fueron tratados con el software Statgraphics, el cual permite predecir que se puede obtener un máximo de biogas de 275,2 ml, valor inferior al obtenido experimentalmente, cuando los valores de las variables independientes son: 875,0 ml de estiércol de bovino, 79,3361 ml de agua de despulpado de café y 13,0 g de pulpa de café, siendo los valores de la primera y la tercera variables iguales a los utilizados en la presente investigación en el experimento que produjo el mayor volumen de biogás. | Tesis

A co-digestão de microalgas brutas, bem como os resíduos e matérias-primas ricas em carbono aparenta ser interessante para melhoria do processo de digestão. Nesse sentido, este trabalho objetivou o estudo da co-digestão da ARC e a biomassa de Scenedesmus obliquus bruta (MB), rompida (MR) e após a extração de proteínas (MPE). Para isso, também foram feitas a caracterização dos substratos, bem como a análise sinérgica e cinética. A ARC apresentou 92% da demanda química de oxigênio (DQO) na sua forma dissolvida e pH de 4,2. Por outro lado, as biomassas detinham pH de cerca de 9,5. Para MB, 3,9% da DQO estava na forma solúvel, sendo que o rompimento permitiu um aumento de 15% do teor DQO solúvel em MR. MPE apresentou menores valores de matéria orgânica em forma de DQO, uma vez que o processo de extração de proteína removeu também outros compostos, além de proteína. A maior produção acumulada de CH 4 foi para a mono-digestão de ARC de 343,3 mL CH4 g SV-1 . Na co- digestão, as produções acumuladas de metano variaram entre 269,6 a 116,4 mL CH4 g SV-1 (65 a 75% do biogás). O rendimento de metano decresceu à medida que a quantidade de microalgas (MB, MR e MPE) presente na mistura aumentou. Por outro lado, a adição de microalgas proporcionou uma melhora na relação AI/AP em comparação com os testes de mono-digestão. O efeito sinérgico foi observado apenas evidenciado nos tratamentos ARC:MB (50:50) e (25:75). As digestões de microalgas atingiram os menores rendimentos: 18,2 mL CH4 g SV-1 para MB, 70,6 para MR e 39,6 para MPE, porém com biogás com teores de metano de 90%. No estudo cinético da digestão anaeróbia (DA), verificou-se um melhor ajuste dos resultados observados com o modelo tipo Cone. Além disso, na co-digestão com MPE não se observou efeito expressivo sobre o coeficiente cinético k h , com resultado de 1,0 e 1,3 vezes superior que a mono-digestão da ARC e MPE, respectivamente. Nos ensaios de co-digestão da ARC com MB e MR, os resultados de k h foram superiores, em média, 1,2 e 2,7 vezes à mono-digestão da ARC e microalgas, respectivamente. As condições alcalinas promoveram um enriquecimento do biogás. Além disso, as análises sugerem que a co-digestão contribui para a alcalinidade da DA da ARC e o aumento da biodegradabilidade das microalgas. Por outro lado, o efeito dos processamentos das microalgas foi menos evidente quando aplicadas como co-substrato do que na mono-digestão. Palavra-chave: Extração de proteínas. Biodegradabilidade. Efluente do café. | The co-digestion of raw microalgae, as well as residual biomass and carbon wastes, tends to be interesting for the improvement of the anaerobic digestion (AD) process. In this sense, this work aimed to study the co-digestion of ARC and Scenedesmus obliquus, the raw biomass, after disruption (MR) and protein extracted biomass (MPE). To this purpose, the characterization of the substrates, as well as the synergistic and kinetic analysis were also carried out. For ARC, 92% of the Chemical Oxygen Demand (COD) is present in its dissolved form, with a pH of 4.2. On the other hand, the biomasses had a pH of about 9.5. For MB, 3.9% of the COD was in the soluble form, and the rupture allowed a 15% increase in the COD soluble content in MR. MPE showed lower values of organic matter in the form of COD, since the protein extraction process also removed other compounds, mainly protein. The highest cumulative production of CH 4 was for the ARC mono-digestion of 343.3 mL CH4 g SV-1 . In co-digestion, the accumulated methane productions ranged from 269.6 to 116.4 mL CH4 g SV-1 , with the methane content ranging from 65 to 75%. The average BMP decreased as the amount of microalgae (MB, MR and MPE) increased in mixing. On the other hand, the addition of microalgae improved the AI/AP ratio compared to mono-digestion tests. The synergistic effect was observed only in the treatments ARC:MB (50:50) and (25:75). The microalgae single digestion reached the lowest yields: 18.2 mL CH4 g SV-1 for MB, 70.6 for MR and 39.6 for MPE, however with biogas with methane contents of 90%. In the kinetic study of anaerobic digestion (AD), a better fit of the results with the Cone model was observed Furthermore, in the co-digestion with MPE, there was no expressive effect on the kinetic coefficient k h , the result was 1.0 and 1.3 times higher than the mono-digestion of ARC and MPE, respectively. In the co-digestion assays of ARC with MB and MR, k h results were superior, on average, 1.2 and 2.7 times to the mono-digestion of ARC and microalgae, respectively. Alkaline conditions promoted an enrichment of the biogas. In addition, analyzes suggest that co-digestion contributes to the alkalinity of ARC AD and increased microalgae biodegradability. On the other hand, the effect of microalgae processing was less evident when applied as a co-substrate than in mono-digestion. Keywords: Protein extraction. Biodegradability. Coffee effluent.