| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.2 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Biogas is the result of the anaerobic digestion process, and has a promising use in
energy generation. Using biogas in energy production is useful not only as a renewable
energy source, but also because it captures and uses greenhouse gases (GHG) normally
emitted into the atmosphere.
However, it is necessary to perform the treatment of biogas, in order to remove
certain substances that impair its potential as biofuel, transforming biogas into
biomethane.
This way, biomethane can be injected into local networks, natural gas (NG), in a
city or a central energy production, whereas there is also the possibility of it is
respectively compressed or liquefied bio-CNG or bio-LNG for use as carrier biofuel.
Several techniques are used for biogas purification, which will be described below,
dealing with special emphasis on Pressure Swing Adsorption (PSA) technique that uses
porous solids, because the dissertation is directed to this technology.
In this work, adsorption equilibrium studies were performed on Binderless Zeolite
4A (provided by the German company Chemiewerk Bad Köstritz), by frontal gas
chromatography, for pure components CO2, CH4 and N2.
The studies were performed through breakthrough experiments at temperatures of
313, 373 and 423 K, and partial pressures in the range of 0.30 to 4.15 bar and total
pressures between 1 and 5 bar. The isotherms of CO2 obtained experimentally were
modelled using the Langmuir model.
Regarding CO2 at the temperature of 313 K, and for 0,31 bar of partial pressure the
adsorbed amount is 2,178 mol/kg and for a partial pressure of 4,15 bar is 3,569 mol/kg.
In the case of CH4 and N2 it was not possible to measure the isotherms, because
the results obtained are very inconclusive since mass transfer of this components is very
low.
O biogás é o resultado do processo de digestão anaeróbica, e tem um uso promissor na geração de energia. O uso de biogás na produção de energia é útil não só como uma fonte de energia renovável, mas também porque captura e utiliza gases de efeito estufa (GEE), normalmente emitidos para a atmosfera. No entanto, é necessário realizar o tratamento do biogás, de modo a remover certas substâncias que prejudicam o seu potencial como biocombustível, transformando o biogás em biometano. Desta forma, o biometano pode ser injetado nas redes locais de gás natural (GN), de uma cidade ou de uma central de produção de energia, considerando que existe também a possibilidade de ele ser, respetivamente, comprimido ou liquefeito em bio-GN ou bio- GNL para ser usado como biocombustível. Várias técnicas são utilizadas para a purificação de biogás, que irão ser descritas mais à frente, tratando com especial ênfase a técnica de adsorção PSA (Pressure Swing Adsorption) em sólidos porosos, visto que a dissertação é direcionada a esta tecnologia. Foram realizados estudos de equilíbrio de adsorção, com o zeólito Binderless Zeolite 4A (fornecido pela empresa alemã Chemiewerk Bad Köstritz), por cromatografia gasosa, de componentes puros, como o CO2, CH4 e N2. Os estudos foram realizados através de curvas de rutura a temperaturas de 313, 373 e 423 K, e a pressões parciais na gama de 0,30 a 4,15 bar e pressões totais entre 1 e 5 bar. As isotérmicas do CO2 obtidas experimentalmente, foram modeladas utilizando o modelo de Langmuir. Em relação ao CO2 à temperatura de 313 K e para 0,31 bar de pressão parcial a quantidade adsorvida foi de 2,178 mol/kg e para uma pressão parcial de 4,15 bar foi de 3.569 mol/kg. No caso do CH4 e do N2 não foi possível medir as isotérmicas, pois os resultados obtidos foram muito inconclusivos devido à baixa transferência de massa.
O biogás é o resultado do processo de digestão anaeróbica, e tem um uso promissor na geração de energia. O uso de biogás na produção de energia é útil não só como uma fonte de energia renovável, mas também porque captura e utiliza gases de efeito estufa (GEE), normalmente emitidos para a atmosfera. No entanto, é necessário realizar o tratamento do biogás, de modo a remover certas substâncias que prejudicam o seu potencial como biocombustível, transformando o biogás em biometano. Desta forma, o biometano pode ser injetado nas redes locais de gás natural (GN), de uma cidade ou de uma central de produção de energia, considerando que existe também a possibilidade de ele ser, respetivamente, comprimido ou liquefeito em bio-GN ou bio- GNL para ser usado como biocombustível. Várias técnicas são utilizadas para a purificação de biogás, que irão ser descritas mais à frente, tratando com especial ênfase a técnica de adsorção PSA (Pressure Swing Adsorption) em sólidos porosos, visto que a dissertação é direcionada a esta tecnologia. Foram realizados estudos de equilíbrio de adsorção, com o zeólito Binderless Zeolite 4A (fornecido pela empresa alemã Chemiewerk Bad Köstritz), por cromatografia gasosa, de componentes puros, como o CO2, CH4 e N2. Os estudos foram realizados através de curvas de rutura a temperaturas de 313, 373 e 423 K, e a pressões parciais na gama de 0,30 a 4,15 bar e pressões totais entre 1 e 5 bar. As isotérmicas do CO2 obtidas experimentalmente, foram modeladas utilizando o modelo de Langmuir. Em relação ao CO2 à temperatura de 313 K e para 0,31 bar de pressão parcial a quantidade adsorvida foi de 2,178 mol/kg e para uma pressão parcial de 4,15 bar foi de 3.569 mol/kg. No caso do CH4 e do N2 não foi possível medir as isotérmicas, pois os resultados obtidos foram muito inconclusivos devido à baixa transferência de massa.