Banca de DEFESA: Merques do Nascimento Freitas

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: Merques do Nascimento Freitas
DATA: 27/02/2026
HORA: 14:00
LOCAL: Auditório da RECOGÁS
TÍTULO: ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DA PURIFICAÇÃO DE BIOGÁS: CONSTRUÇÃO DE UM PROTÓTIPO DE FILTRO DE LEITOS MÚLTIPLOS E MODELAGEM DO ESCOAMENTO VIA TRANSFORMADA INTEGRAL GENERALIZADA
PALAVRAS-CHAVES: Purificação de biogás; GITT; Filtro Multicomponente; Biometano.
PÁGINAS: 132
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Mecânica
RESUMO: Esta tese apresenta um estudo integrado, teórico e experimental, sobre a purificação de biogás proveniente de dejetos animais. O objetivo principal foi desenvolver e analisar um protótipo de purificador de leitos múltiplos, de baixo custo, que integra diferentes mecanismos de remoção de contaminantes, combinado a uma modelagem matemática avançada do escoamento e da transferência de massa. O dispositivo experimental consiste em um filtro cilíndrico com três tubulações em série, contendo, respectivamente: (i) solução de carbonato de sódio, para absorção de CO₂, e lã de aço, para oxidação catalítica de H₂S; (ii) carvão ativado; e (iii) zeólita 13X, para adsorção física de CO₂. O protótipo foi operado em quatro configurações distintas para avaliar a contribuição individual e combinada de cada elemento filtrante, com monitoramento diário da composição dos gases, CH₄, CO₂, H₂S e NH₃, via kit analisador e cromatografia gasosa. Os resultados experimentais mais expressivos, obtidos na configuração completa do filtro, elevaram o teor de metano de 51,5%, para o biogás in natura, para 92,5%, com eficiências globais de remoção de 77,3% para CO₂, 98,1% para H₂S e 96,7% para NH₃, atendendo aos parâmetros da Resolução ANP para produção de biometano. No plano teórico, desenvolveu-se um modelo matemático para o escoamento laminar permanente e a transferência de massa multicomponente no meio poroso, empregando a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT). O modelo, implementado em FORTRAN, considera as equações de Darcy-Brinkman para a quantidade de movimento e de transporte de espécies com termos de reação/adsorção, resolvendo-as de forma híbrida analítico-numérica. A análise de convergência demonstrou alta precisão com o truncamento das séries em 30 autovalores. As simulações revelaram a dinâmica interna do processo, mostrando que a remoção de contaminantes é mais intensa próximo à parede do duto devido ao maior tempo de residência, resultando em uma frente de saturação do adsorvente que se propaga radialmente. A articulação entre os dados experimentais e o modelo teórico, validada indiretamente pela coerência dos resultados e pelos parâmetros adimensionais calculados (Re = 0,19; Sc = 0,78; Pe_m = 0,15), proporcionou uma compreensão aprofundada da interação entre a hidrodinâmica e a cinética de remoção. Como contribuições, destacam-se a concepção e validação de um purificador de baixo custo e a primeira aplicação documentada da GITT à modelagem de escoamento multicomponente com reação/adsorção em leitos múltiplos para purificação de biogás, fornecendo uma ferramenta para a otimização e o escalonamento de sistemas similares.
MEMBROS DA BANCA:
Presidente(a) - 330572 - CARLOS ANTONIO CABRAL DOS SANTOS
Interno(a) - 2582891 - ADRIANO DA SILVA MARQUES
Interno(a) - 331013 - FRANCISCO ANTONIO BELO
Externo(a) ao Programa - 1639404 - JEAN PIERRE VERONESE
Externo(a) à Instituição - JOSÉ CARLOS CHARAMBA DUTRA