Monografia Jose Viriato Coelho Vargas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

JOSÉ VIRIATO COELHO VARGAS

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSO DE GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO VIA CULTIVO DE MICROALGAS EM FOTOBIORREATORES COMPACTOS

CURITIBA 2013
JOSÉ VIRIATO COELHO VARGAS

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSO DE GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO VIA CULTIVO DE MICROALGAS EM FOTOBIORREATORES COMPACTOS

Monografia apresentada ao Curso de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Paraná, como parte das exigências para obtenção do título de Bacharel em Ciências Biológicas.

Orientador: David Alexander Mitchell

CURITIBA 2013

AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por mais esta conquista. À minha família.
Ao meu orientador, Professor David Alexander Mitchell.
Aos meus colegas, em especial à equipe técnica do NPDEAS.
RESUMO

Um modelo matemático geral em regime transiente para o gerenciamento da produção de hidrogênio derivado de microalgas, com dependência da temperatura do meio de cultivo é desenvolvido. A ferramenta permite a determinação das distribuições de temperaturas, umidades relativas, e frações mássicas resultantes para o sistema como um todo. Para tanto, o modelo físico simplificado combina princípios de Termodinâmica clássica, Transferência de Calor, Massa e Espécies, resultando em um sistema de equações diferenciais que são discretizadas no espaço usando um esquema tridimensional de volumes finitos com células centradas. Uma expressão do tipo Michaelis-Menten é proposta para modelar a velocidade de produção de H2 com dependência da inibição pelo O2. Simulações tridimensionais são realizadas a fim de determinar as distribuições de temperaturas e frações mássicas dentro de um fotobiorreator (FBR) compacto, em condições de operação diferentes. Uma malha relativamente esparsa foi utilizada (6048 elementos de volume) para obter resultados convergidos para um grande domínio computacional de FBR 5 m 2 m 8 m. O maior tempo computacional requerido