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este trabalho mostra como se pode fazer a aquisição de energia eléctrica, apartir das algas marinhas.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Campus Universitário de Viana Universidade Jean Piaget de Angola (Criada pelo Decreto nº44-A/01 de 6 de Julho de 2001) Faculdade de Ciências e Tecnologias
Autor:
Docente:
Viana, Abril de 2019
Campus Universitário de Viana Universidade Jean Piaget de Angola
(Criada pelo Decreto nº44-A/01 de 6 de Julho de 2001) Faculdade de Ciências e Tecnologias
Autores:
Engenharia Electromecânica 4º Ano
Viana, Abril de 2019
1. Introdução ............................................................................................................................. 7 2. OBJECTIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................... 3. AS MICROALGAS COMO FONTE DE ENERGIA ....................................................... 4. PRODUÇÃO DE MICROALGAS DENTRO DE FOTOBIORREATORES .............. 12 5. ESQUEMA DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE ATRAVÉS DAS ALGAS ........................................................................................................................................ 6. CONCLUSÃO .................................................................................................................... 18
microalgas têm uma taxa de crescimento muito superior e um maior rendimento de biomassa total, necessitando de menos terra para seu cultivo. Atualmente, a produção de biodiesel a partir de microalgas é muito cara. O Brasil produz cerca de 126.806.000 de toneladas de resíduos de biomassa por ano, pois é uma das principais produtoras de culturas agrícolas como o caju, o coco, a mandioca, a soja, o café, o dendê e a cana-de-açúcar. O uso desta biomassa lignocelulósica, dos resíduos agrícolas e agro industriais foram foco dos nossos trabalhos nos últimos 10 anos através de diversas rotas utilizadas para a obtenção de energia, entre elas pirólise, gaseificação, hidrólise enzimática. O Brasil é reconhecido pelo desenvolvimento de biocombustíveis, produção de biomassa e carvão. Cerca de 70% do total gerado são desperdiçados, tornando necessário considerar um processo eficiente de uso dos resíduos, sendo muito interessante o uso destes como fonte de energia renovável e material componente de uma infinidade de produtos. A geração de energia térmica através de pirolise de resíduos, por exemplo, foi investigada e apresentada em trabalhos anteriores.
O objetivo do trabalho é propor um processo de produção de energia elétrica através de microalgas, tentando resolver os problemas do deficit energético e do uso indiscriminado dos recursos naturais, diversificando a matriz energética.
As algas compreendem vários grupos de seres vivos aquáticos e autotróficos, ou seja, que produzem a energia necessária ao seu metabolismo através da fotossíntese. Podendo ser divididas em dois grandes grupos: microalgas e macroalgas. As macroalgas marinhas são mais populares por serem maiores e visíveis a olho nu. Já as microalgas se referem a microrganismos unicelulares algas que têm o corpo formado por um talo, isto é, desprovido de raiz, caule e folhas, e possuem clorofilas e/ou outros pigmentos fotossintéticos. Esses microrganismos são a forma mais primitiva das plantas unicelulares, e foram responsáveis pelo fato que o mundo agora dispõe de oxigênio. Eles podem ser encontrados em meio marinho, água doce e no solo e produzem cerca de 60% da biomassa primária na terra. As microalgas alimentam-se com dióxido do carbono, e com utilização da luz solar transformam o carbono em açúcares e posteriormente em gorduras. No processo liberam oxigênio, igual a todas as outras plantas, mas de forma mais eficiente. O interesse no estudo de microrganismos fotossintéticos, como as microalgas, tem crescido nos últimos anos, pela importância destes nas diversas cadeias alimentares e pela possibilidade da aplicação comercial de diversas substâncias sintetizadas por estes microrganismos, como, por exemplo, em indústrias alimentar, química, cosmética e farmacêutica, e em áreas como na nutrição humana e animal.
livremente disponível, apesar das variações diárias e sazonais nos níveis de luz. A temperatura propícia para a produção deve permanecer entre 25ºC e 35ºC, que é a temperatura normal do nordeste brasileiro. Por fim, para o crescimento desses microrganismos, são necessários nutrientes, como ferro, potássio, fósforo e nitrogênio.
A natureza unicelular desses seres assegura uma biomassa com mais pureza bioquímica, ao contrário das plantas terrestres que tem compostos diferentes em diferentes partes do vegetal (frutos, folhas, sementes e raízes). As microalgas possuem produção contínua, ou seja, não segue regime de safra e a colheita é diária. A Nannochloropsis oculata ou Chlorella vulgaris são algas de alta produção, com períodos de dobragem variando de 4 a 24 horas. No cultivo de microalgas podem ser utilizados resíduos de outras produções, como águas residuais contaminadas com resíduos orgânicos de processos industriais, e o sequestro do dióxido de carbono (CO2) - mitigação dos efeitos nocivos da atividade industrial
Figura 01: Esquema de um tipo de cultivo a céu aberto
A produção de microalgas dentro de um fotobiorreator cria um ambiente propício em termos de luminosidade e temperatura à produção de microalgas que constituirão a matéria-prima para a produção de biomassa. Um fotobiorreator tubular consiste de uma matriz de tubos transparentes que são montados e alinhados em postos, e normalmente são feitos de plástico, PET, acrílico ou vidro. Os tubos são coletores solares que geralmente possuem 10 cm de diâmetro ou menos. O diâmetro do tubo é limitado porque a luz não penetra tão profundamente no caldo denso da cultura, o que é necessário para garantir uma alta produtividade da biomassa no fotobiorreator. Os tubos são colocados em horizontal paralelamente uns aos outros, são muitas vezes organizados como uma cerca, na tentativa de aumentar o número de tubos que podem ser acomodados em uma determinada área. O chão embaixo do coletor solar é muitas vezes pintado de branco para aumentar a refletância. Como pode ser observado na Figura 02, o caldo de microalgas é distribuído a partir de um tanque para os tubos e depois retorna para o tanque de recirculação.
controle do fluxo entre os reatores e o tanque. As microalgas reproduzem-se a um ritmo elevado nos tubos do fotobiorreator e, seguidamente vão para o depósito sendo, no momento propício, colhidas no fundo, e canalizadas para um dispositivo que separa as microalgas da água. A água deve ser reutilizada para aproveitar os nutrientes nela contida e reduzir o consumo de água, esse processo pode ser melhor visualizado na fig. Figura 03: Esquema dos fotobiorreatores e reciclagem de água
Além da vantagem de consumir pouca água, os fotobiorreatores ocupam pouco espaço, um metro quadrado de área usada para cultivo de microalgas pode ser estendido verticalmente produzindo centenas de vezes mais do que algumas plantações no mesmo espaço, não precisando derrubar mata nativa. Além da vantagem de consumir pouca água, os fotobiorreatores ocupam pouco espaço, um metro quadrado de área usada para cultivo de microalgas pode ser estendido verticalmente produzindo centenas de vezes mais do que algumas plantações no mesmo espaço, não precisando derrubar mata nativa.
Os custos de produção de microalgas para a geração de bioeletricidade são reduzidos quando o processo é feito em conjunto com a produção de uma usina de cana- de-açúcar, pois todo CO2 emitido pelo processo de fermentação do etanol é absorvido pelas algas. Para cada 1.000 litros produzidos de álcool são emitidos 800 kg de CO que é suficiente para produzir 470 kg de biomassa algal, esta quantidade queimada gera cerca de 3,82 MWh.
Além de todo CO2 necessário para a produção de microalgas, também se tem custo zero com a água utilizada no processo, pois pode ser utilizada a água do sistema de lavagem da cana. Como já mencionado, a produção de algas necessita de luz para a realização da fotossíntese. Nesse processo produtivo seria utilizada a luz solar durante o dia e o uso de lâmpadas durante a noite, pois a produção seria em larga escala e necessitaria realizar fotossíntese durante a noite também. A produção das microalgas se daria em fotobiorreatores construídos de acordo com a quantidade desejada a ser produzida. Nos fotobiorreatores as algas são alimentadas com nutrientes e CO2, e através da fotossíntese se reproduzem e liberam oxigênio (O2). Para cada tonelada de CO2 absorvida são liberados cerca de 500 kg de O2. Esse O pode ser vendido gerando receita para a produção de microalgas. Depois da separação do O2, as algas passam por um processo de engorda até chegar ao processo de colheita. Em seguida são separadas da água em um processo no qual o ar é inserido por baixo de um compartimento onde o caldo (água + microalgas) está armazenado formando muitas bolhas, fazendo com que, através de um processo de decantação, as microalgas se concentrem na superfície separando-as da água. Na fase de separação, existe ainda um retorno para as águas recicladas contendo os nutrientes e adubos ainda existentes na água, permitindo reaproveitamento dos mesmos assim como da água. Depois de extraídas as microalgas passam por um processo de secagem no qual é utilizada água quente em um processo exemplificado na Figura 05. A água utilizada nessa fase é aquecida pelo calor proveniente da combustão nas caldeiras.
Figura 05: Processo de secagem das microalgas
Depois de seca a biomassa está pronta para ser queimada e gerar energia elétrica. A combustão da biomassa das algas deve ser realizada nas mesmas caldeiras utilizadas na queima do bagaço da cana, gerando bioeletricidade.
Internet (Google- produção de energia através de micro alga)
