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dc.creatorSilva, Victor Santurbano da-
dc.date.accessioned2024-08-07T14:31:49Z-
dc.date.available2024-08-07T14:31:49Z-
dc.date.issued2024-08-07-
dc.date.submitted2023-12-21-
dc.identifier.citationSILVA, V. S. da. Performance ambiental da produção de biogás de microalgas cultivadas em esgoto doméstico. 2024. 115 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59191-
dc.descriptionArquivo retido, a pedido do autor, até maio de 2025.-
dc.description.abstractThe phenomenon of global warming, driven by the use of conventional fuels and manufacturing activities, results in significant emissions of carbon dioxide (CO2) and other greenhouse gases (GHG) from industrial facilities and other anthropogenic activities. The increasing energy consumption, imminent fossil fuel scarcity, and growing interest in renewable sources motivate research in biofuels. Biogas production through anaerobic digestion (AD) of microalgae, integrated with domestic sewage treatment, emerges as a promising technique for waste management and reducing the carbon footprint. However, operational, political, and public acceptance challenges limit the full potential of this approach. In this context, research efforts should be dedicated to improving the efficiency and performance of this process. This study evaluates the environmental performance of biogas production from microalgae cultivated in domestic sewage, employing mass and energy balance analyses, along with a life cycle assessment. The modeling, based on secondary data, considered a baseline scenario with cultivation in a high-rate algal pond, biomass harvesting by gravitational sedimentation, liquid AD, and biogas upgrading by water scrubbing. Additional scenarios were explored to minimize input consumption and environmental impact. The carcinogenic human toxicity category was the most affected, highlighting the importance of AD heating and cultivation water. The AD step was the most impactful, contributing 35.28% to potential environmental impacts. Scenario S3, incorporating techniques such as thermal pretreatment, heat recovery, co-digestion, photosynthetic biogas upgrading, and potential use of digestate as biofertilizer, demonstrated better environmental performance. Sensitivity analysis emphasized methane productivity as a crucial factor in reducing or increasing potential impacts (e.g., 11% reduction in ionizing radiation potential impacts after a 10% increase in this parameter). Comparing to natural gas production, S3 reduced damages to natural resource by up to 6 times but increased damages to human health by 23 times. Analyzing carbon dioxide equivalent (CO2-eq) emissions and the net energy ratio (NER) in scenario S3, positive emissions (0.1795 kg CO2-eq) and a NER greater than 1 (1.71) were observed. The AD step stood out as the main contributor to these results, representing 98% of CO2-eq emissions and 94% of the total system energy consumption, suggesting that this scenario is not advantageous for biogas production due to high energy consumption for digester heating. However, sensitivity analysis revealed that a 20% reduction in AD temperature could result in a more favorable scenario for biogas production. In this context, negative CO2-eq emissions (-0.1226 CO2-eq) and a positive energy balance with a NER of 0.69 were observed. These results indicate that AD at ambient temperatures can positively impact the environmental and energy efficiency of the process. This study provides valuable insights into biogas production from microalgae biomass, emphasizing the importance of optimizing operational parameters to achieve a more favorable environmental and energy performance. These findings have the potential to guide future research and practices in the field of harnessing microalgae for sustainable biogas production.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.rightsAttribution 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectBiomassa algalpt_BR
dc.subjectDigestão anaeróbiapt_BR
dc.subjectAvaliação do Ciclo de Vidapt_BR
dc.subjectÁguas residuáriaspt_BR
dc.subjectBioenergiapt_BR
dc.subjectAlgae biomasspt_BR
dc.subjectAnaerobic digestionpt_BR
dc.subjectLife cycle assessmentpt_BR
dc.subjectWastewaterpt_BR
dc.subjectBioenergypt_BR
dc.titlePerformance ambiental da produção de biogás de microalgas cultivadas em esgoto domésticopt_BR
dc.title.alternativeEnvironmental performance of biogas production from microalgae cultivated in domestic sewagept_BR
dc.typedissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambientalpt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Assemany, Paula Peixoto-
dc.contributor.advisor-co1Leme, Márcio Montagnana Vicente-
dc.contributor.referee1Ensinas, Adriano Viana-
dc.contributor.referee2Castro, Jackeline de Siqueira-
dc.description.resumoO fenômeno de mudanças climáticas, impulsionado pelo uso de combustíveis fósseis e atividade manufatureira, resulta na emissão significativa de dióxido de carbono (CO2) e outros gases de efeito estufa (GEE) provenientes de instalações industriais e demais atividades antrópicas. O aumento de consumo de energia, a iminente escassez de combustíveis fósseis e o crescente interesse em fontes renováveis motivam pesquisas em biocombustíveis. A produção de biogás através da digestão anaeróbia (DA) de microalgas, integrada ao tratamento de esgoto doméstico, emerge como uma técnica promissora para o gerenciamento de resíduos e redução da pegada de carbono. No entanto, desafios operacionais, políticos e de aceitação pública limitam o pleno potencial dessa abordagem. Nesse contexto, esforços de pesquisa devem ser dedicados na tentativa de aprimorar a eficiência e desempenho desse processo. Este estudo avalia a performance ambiental da produção de biogás a partir de microalgas cultivadas em esgoto doméstico, empregando análises de balanço de massa e energia, juntamente com avaliação do ciclo de vida. A modelagem, baseada em dados secundários, considerou um cenário base com cultivo em lagoa de alta taxa, colheita de biomassa por sedimentação gravitacional, DA líquida e melhoramento do biogás por water scrubbing. Cenários adicionais foram explorados visando menor consumo de insumos e impacto ambiental. A categoria de toxicidade humana cancerígena foi a mais afetada, destacando a importância do aquecimento do digestor anaeróbio e da água do cultivo. A etapa de DA foi a mais impactante, contribuindo com 35,28% dos potenciais impactos ambientais. O cenário S3, com técnicas como pré- tratamento térmico, recuperação de calor, co-digestão, melhoramento fotossintético do biogás e potencial uso do digestato como biofertilizante, demonstrou melhor desempenho ambiental. A análise de sensibilidade ressaltou a produtividade de metano como fator crucial na redução ou aumento dos potenciais impactos (por exemplo, 11% de redução dos potenciais impactos na categoria de radiação ionizante após acréscimo de 10% nesse parâmetro). Comparando à produção de gás natural, o S3 reduziu em até 6 vezes os danos aos recursos naturais, mas aumentou em 23 vezes os danos à saúde humana. Ao analisar as emissões de CO2 equivalente (CO2-eq) e a razão de energia líquida (REL) no cenário S3, observou-se emissões positivas (0.1795 kg CO2-eq) e uma REL superior a 1 (1,71). A etapa de DA destacou-se como a principal contribuinte para esses resultados, representando 98% das emissões de CO2-eq e 94% do consumo total de energia do sistema, sugerindo que esse cenário não é vantajoso para a produção de biogás, devido ao alto consumo de energia para aquecimento do digestor. Entretanto, após análise de sensibilidade, revelou-se que uma redução de 20% no parâmetro de temperatura de DA pode resultar em um cenário mais favorável para a produção de biogás. Nesse contexto, observou-se valores negativos de emissão de CO2-eq (-0,1226 CO2-eq) e um balanço energético positivo, com uma REL de 0,69. Esses resultados indicam que a DA a temperaturas ambientes pode impactar positivamente a eficiência ambiental e energética do processo. Este estudo fornece contribuições valiosas sobre a produção de biogás a partir da biomassa de microalgas, destacando a importância da otimização de parâmetros operacionais para alcançar desempenho ambiental e energético mais favorável. Essas descobertas têm o potencial de orientar futuras pesquisas e práticas no campo do aproveitamento de microalgas para a produção sustentável de biogás.pt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia – EENGpt_BR
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitáriapt_BR
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