Geração de Bio Hidrogénio a Partir de Resíduos Pecuários
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Autores
Supervisores
Data
2017
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Resumo
O presente estudo surgiu da necessidade de procurar alternativas de geração de energia limpa e renovável em particular o Hidrogénio em Moçambique. O estudo fundamentou-se no facto de que actualmente a produção do Hidrogénio está baseada em tecnologias caras, complexas e poluentes para além do uso de matéria- prima esgotável no geral, assim como da necessidade de reaproveitar integralmente os resíduos suínos e avícolas produzidos excessivamente e descartados incorrectamente pelos praticantes da actividade pecuária, colocando em perigo a saúde pública e ambiental. A pesquisa objectivou avaliar as possibilidades e limitantes de produção de Bio Hidrogénio na base de excrementos suíno e avícola aplicando eléctrodos de Cobre (Cu) como alternativa de tratamento destes resíduos. Para a efectivação dos objectivos desta pesquisa foi traçada uma metodologia com abordagem quantitativa, fundamentada na combinação dos métodos experimental e estatístico. A amostra constituída por excremento suíno e avícola foi colhida na base de uma amostragem não probabilística nos bairros da Liberdade e Bagamoio, ambos na Cidade de Maputo. As variáveis medidas foram: Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis (SV), Sólidos Fixos (SF), rendimento Faradaico e pH. Os dados obtidos foram processados nos pacotes estatísticos SPSS (versão 20) e Excell (2010). A comparação das médias de variação do volume de Bio Hidrogénio e dos rendimentos dos processos foi feita na base do Teste Anova, admitindo-se um nível de confiança de 5% (α = 0,05). A determinação dos parâmetros ST, SF e SV foi feita numa mufla (calcinação) e estufa (secagem) na base do método Loss-of-Ignition (LOI), usando temperaturas entre 80°C a 550+/-50°C. Os resultados desta análise mostraram que o excremento avícola é rico em ST (4,43g) quando comparado com o suíno e mistura (3,61g e 4,030g) respectivamente. O teste ácido-base foi feito com ajuda de papéis indicadores (rosa e roxa) e de pH-Metro (HI 1270). No primeiro caso o teste foi qualitativo (feito nos resíduos) e no segundo caso, quantitativo (feito nas soluções). Foi observado que o rendimento é influenciado significativamente pelo teor de matéria mineral e acidez dos resíduos e soluções. O Bio Hidrogénio foi produzido por electrólise das soluções obtidas na biodegradação anaeróbica dos resíduos avícolas e suínos e foi recolhido em seringas de gases. Foram testadas propriedades físico-químicas como combustibilidade e densidade. Concluiu-se que o gás produzido era combustível e tinha densidade igual a 0,09g/L, o que confirma tratar-se efectivamente de Hidrogénio gasoso. Os resultados do teste de Anova para a comparação das médias do volume e Rendimento de Bio Hidrogénio obtido mostraram que existem diferenças significativas entre as médias destes factores. Os rendimentos dos processos cresceram na ordem: suíno-mistura-aves, assumindo os seguintes valores: 62,03%, 87,52% e 97,1%, respectivamente.
Descrição
The present study emerged as a proposal to reduce the gaps and shortage of research in the field of renewable energies, in particular Hydrogen in the context of Mozambique. The study was based on the fact that hydrogen production is now based on expensive, complex and polluting technologies in addition to the use of depleting raw materials in general as well as the waste of poultry and pork residues as well as the danger to public health f excessive generation and incorrect disposal of excrement of these in the environment in almost all the national territory. The objective of this research was to evaluate the potential of Bio Hydrogen production in the swine and poultry excrement base by applying Copper (Cu) electrodes as an alternative for the treatment of these residues. For the accomplishment of the objectives of this research was drawn a methodology with quantitative approach, based on the combination of experimental and statistical methods. The sample consisting of swine and poultry excrement was collected on the basis of a non probabilistic sampling. The variables measured were: Total Solids (ST), Volatile Solids (SV), Fixed Solids (SF), type of residue, Bio Hydrogen volume, Faradaic yield and acidity character and content. The data were processed in the statistical packages SPSS (version 20) and Excell (2010). The comparison of the means of variation of the volume of Bio Hydrogen and the yields of the processes was made on the basis of the Anova, assuming a confidence level of 5% (α = 0.05) . The determination of the ST, SF and SV parameters was done in a greenhouse (drying) and mufle (calcination) at the base of the Loss-of-Ignition (LOI) method, using temperatures between 80°C to 550 +/- 50°C. The results of this analysis showed that the poultry excremet is richer in ST (4.43 g) when compared to the swine and mixture (3.61 g and 4.030 g) respectively. The acid-base test was performed using pink and purple indicator papers and pH-meter (HI 1270). In the first case the test was qualitative (done in the residues) and in the second case, quantitative (made in the solutions). The qualitative test revealed that all residues including the mixture were alkaline, although the respective solutions were acid (swine and mixture) and alkaline (poultry) (pH = 6.30, 7.90, 6.90) for swine, poultry and mixtures respectively. It was also observed that the volume of Bio Hydrogen and the yield are influenced significantly by the mineral content, acidity and concentration of the solutions. Hydrogen was produced by electrolysis of the solutions obtained by anaerobic biodegradation of the residues and collected in gas syringes. The physicochemical properties tested were odor, combustibility and density. The results of the physical-chemical tests proved the combustibility, the low relative density of the gas and the lack of odor, confirming that the physicochemical properties of Hydrogen. The results of the Anova test for the comparison of the volume averages and Bio Hydrogen Yield obtained showed that there are significant differences between the averages of these factors. The yields of the processes grew in the order: swine-mixture-poultry, assuming the following values: 62.03%, 87.52% and 97.1% respectively.
Palavras-chave
Excrementos, Bio Hidrogénio, Energias Renováveis