Publicação: Avaliação das tecnologias de geração de hidrogênio visando à produção de fertilizantes nitrogenados
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Resumo
O uso de fertilizantes na agricultura resulta no aumento da produtividade das culturas e,
consequentemente no abastecimento de alimentos para a população. Sendo assim, à
medida que a população aumenta é preciso produzir mais em menores espaços e por isso
o uso correto dos fertilizantes é crucial. Os fertilizantes nitrogenados são responsáveis
pelo crescimento e desenvolvimento das plantas, o nitrogênio presente nestes adubos é o
macronutriente requerido em maior quantidade pelas culturas e responsável pela geração
de proteína. Dessa maneira, primeiramente, este trabalho elencou os principais conceitos
e fundamentos a respeito da classificação e produção de fertilizantes. Em seguida, foram
apresentados os principais aspectos diante da economia brasileira em que foi possível
averiguar que o Brasil é um grande consumidor de fertilizantes, no entanto, o volume de
produção dos adubos nitrogenados é pequeno, isso faz com que o país fique dependente
de importações. Diante disso, o estudo de caso envolve a análise de técnicas de obtenção
do hidrogênio, o qual é o principal insumo para a produção dos nitrogenados, como chave
para a produção nacional e ainda contribua com as metas ambientais, como promoção da
economia circular e de baixo carbono. Foram avaliadas, a eletrólise da água, fontes
alternativas e a digestão anaeróbia com o uso de resíduos industriais, como a vinhaça e
soro do queijo, tornando uma alternativa sustentável para o processo de produção. Através
do estudo, foi possível concluir que a eletrolise é de fato um método convencional e
eficiente para a geração de hidrogênio, porém, em escala industrial o uso da água se torna
preocupante. Com isso, alternativas como o uso de águas subterrâneas, residuais e água
do mar veem sendo avaliadas para que o processo seja economicamente viável e
sustentável. Além disso, estudos brasileiros trazem como alternativa o uso da vinhaça ao
invés de água na eletrolise, o sistema ainda está em fase de escala piloto e trazem grandes
expectativas como uma alternativa promissora. A respeito da digestão anaeróbia, através
do estudo da influência dos parâmetros no processo, tem se que, a maior taxa de produção
de hidrogênio foi obtida em um pH mantido entre 4,5 e 5,5, taxa de carregamento
orgânico do substrato entre 80 e 90 g DQO/Ld e que, o uso de co - substratos e o controle
do processo favorece a produção.
Abstract
The use of fertilizers in agriculture results in increased crop productivity and,
consequently, in the supply of food for the population. Therefore, as the population
increases it is necessary to produce more in smaller spaces and therefore the correct use
of fertilizers is crucial. Nitrogen fertilizers are responsible for the growth and
development of plants, the nitrogen present in these fertilizers is the macronutrient
required in greatest quantities by crops and responsible for the generation of protein.
Therefore, firstly, this work listed the main concepts and fundamentals regarding the
classification and production of fertilizers. Next, the main aspects of the Brazilian
economy were presented in which it was possible to ascertain that Brazil is a large
consumer of fertilizers, however, the production volume of nitrogen fertilizers is small,
which makes the country dependent on imports. Therefore, the case study involves the
analysis of techniques for obtaining hydrogen, which is the main input for the production
of nitrogen, as a key to national production and also contributes to environmental goals,
such as promoting the circular economy and low carbon. Water electrolysis, alternative
sources and anaerobic digestion using industrial waste, such as vinasse and cheese whey,
were evaluated, making it a sustainable alternative for the production process. Through
the study, it was possible to conclude that electrolysis is in fact a conventional and
efficient method for generating hydrogen, however, on an industrial scale the use of water
becomes worrying. As a result, alternatives such as the use of groundwater, wastewater
and seawater are being evaluated so that the process is economically viable and
sustainable. Furthermore, Brazilian studies offer the use of vinasse instead of water in
electrolysis as an alternative. The system is still in the pilot scale phase and brings great
expectations as a promising alternative. Regarding anaerobic digestion, through the study
of the influence of parameters on the process, the highest hydrogen production rate was
obtained at a pH maintained between 4.5 and 5.5, substrate organic loading rate between
80 and 90 g DQO/Ld and that the use of co-substrates and process control favors
production.
Palavras-chave
adubos nitrogenados, meio ambiente, digestão anaeróbia, resíduos, produção, nitrogen fertilizers, environment, waste, production, anaerobic digestion
Citação
ANDRADE, Maria Clara. Trabalho de Conclusão de Curso.Avaliação das tecnologias de geração de hidrogênio visando à produção de fertilizantes nitrogenados.2024.Trabalho de Conclusao de Curso ( Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.