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Título: Avaliação da potencialidade de produção de biogás de ensilados de sorgo doce
Autor: Barbosa, João Pedro do Amaral
Orientador: Di Berardino, Santino
Monteiro, José Sarreira Tomás
Palavras-chave: Sorgo doce
Digestão anaeróbia
Mesofílico
Termofílico
Biogás
Teses de mestrado - 2015
Data de Defesa: 2015
Resumo: O objectivo deste trabalho é avaliar o potencial de produção de biogás a partir de silagem de sorgo doce [Sorghum bicolor (L.) Moench] da região da Beira Interior de Portugal. Foram realizados dois ensaios, um em condições mesofílicas, a fim de comparar as três variedades de sorgo (Var. 23402, Var. SUGAR T, Var. SUGARGRAZE) e outro em condições termofílicas, para testar o efeito de diferentes pré-tratamentos na biomassa: ataque térmico a baixa e a alta temperaturas e um pré-tratamento enzimático. No ensaio mesofílico todas as variedades tiveram um bom desempenho, especialmente quando comparadas com outras culturas energéticas, com produções de metano de aproximadamente 400 m3/ton SV. A Var. SUGAR T obteve os melhores resultados, com a maior produção média diária de biogás (28,9 ml/dia) e a maior percentagem de energia convertida a partir do substrato (cerca de 38%). As outras duas espécies atingiram valores na ordem dos 33%. Para todas as três amostras, a percentagem de metano estava em torno de 67% e a concentração de ácido sulfídrico no biogás resultou num valor baixo, com valores máximos próximos de 200 ppm. Nos ensaios termofílicos, o pré-tratamento enzimático levou à maior produção total e diária de biogás e metano da experiência (54,1 ml CH4)/dia, contendo a mais alta percentagem de metano (76,7%), enquanto os restantes pré-tratamentos e os reactores de controlo produziram abaixo do seu homólogo mesofílico (Var. 23402). A concentração de ácido sulfídrico no biogás foi superior a 200 ppm para todos os reactores. O fraco desempenho dos ensaios termofílicos é, possivelmente, devido ao excesso de amónia no inóculo utilizado. Quando comparado com a experiência em mesofílico apenas o pré-tratamento enzimático mostrou uma percentagem equiparável de energia convertida (cerca de 35%) e uma produção de metano acima de 490 m3/ton SV.
The aim of this work was to evaluate the biogas production potential of sweet sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] silage from the Beira Interior region of Portugal. Two sets of anaerobic digestion (AD) experiments were carried out, one in mesophilic conditions and another in termophilic conditions, in order to compare the the biomethane potential (BP) of three varieties of sorghum (Var. 23402, Var. SUGAR T, Var. SUGARGRAZE). Furthermore, the effects of different pre-treatments on the biomass biodegradability were experimented: thermal attack at low-temperature, thermal attack at high-temperature and enzyme pre-treatments. All the mesophilic experiments performed well, with all varieties exhibiting high methane yield, around 400 m3/ton SV added, when compared to other energy crops. The Var. SUGAR T, gave rise to the highest mean daily production of biogas (28,9 ml/day) and best energy yield from the substrate (around 38%), while the other two species ranked around the 33% range. For all three samples, methane percentage was around 67% and hydrogen sulfide reached concentrations of around 200 ppm. In the termophilic trials, the enzyme pre-treatment lead to the best results in terms of biogas production, methane percentage (76,7%) and daily methane production (54,1 ml/day), while the remaining pre-treatments and the control reactors performed below their mesophilic counterpart (Var. 23402). Hydrogen sulfide concentration was above 200 ppm in all reactors. The poor performance of the termophilic tests is attributed to excessive ammonia concentration in the inoculum used, potentially inhibitory of an AD microbial community. When compared to the mesophilic experiment only the samples submitted to the enzymatic pre-treatment showed an equiparable energy conversion (around 35%) and a methane yield above 490 m3/ton SV.
Descrição: Tese de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/19866
Designação: Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente
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