ANÁLISE DO PADRÃO HIDRODINÂMICO DE UM BIORREATOR PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO

ANÁLISE DO PADRÃO HIDRODINÂMICO DE UM BIORREATOR PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO

LONDERO, A. A.; PORTO, L. M.

Artigo:

A produção biológica hidrogênio é considerada como uma alternativa atrativa para geração de energia em oposição ao uso de combustíveis fósseis. Entretanto, para alcançar viabilidade econômica é necessário um expressivo progresso tecnológico. Estudos presentes para melhoria da eficiência estão focados principalmente em características biológicas e químicas e em uma menor extensão na influência da hidrodinâmica de biorreatores. O presente estudo investiga a dinâmica dos fluxos em um biorreator utilizando ferramentas de Fluidodinâmica Computacional (CFD). Um biorreator de 5 L foi modelado como um reator de tanque agitado equipado com dois impelidores. A distância entre os impelidores e a velocidade de agitação foram variadas e observou-se mistura mais eficiente para a configuração com a maior distância entre os impelidores.

A produção biológica hidrogênio é considerada como uma alternativa atrativa para geração de energia em oposição ao uso de combustíveis fósseis. Entretanto, para alcançar viabilidade econômica é necessário um expressivo progresso tecnológico. Estudos presentes para melhoria da eficiência estão focados principalmente em características biológicas e químicas e em uma menor extensão na influência da hidrodinâmica de biorreatores. O presente estudo investiga a dinâmica dos fluxos em um biorreator utilizando ferramentas de Fluidodinâmica Computacional (CFD). Um biorreator de 5 L foi modelado como um reator de tanque agitado equipado com dois impelidores. A distância entre os impelidores e a velocidade de agitação foram variadas e observou-se mistura mais eficiente para a configuração com a maior distância entre os impelidores.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1583-18563-164138

Referências bibliográficas

• [1] ANSYS, Inc. ANSYS CFX 14.5 - Pre User''s Guide. 2012.
• [2] Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 7DAS, D.; VEZIROGLU, T. N. Advances in biological hydrogen production processes. Int. J. Hydrogen Energy, v. 33, n. 21, p. 6046-6057, 2008.
• [3] DING, J.; WANG, X.; ZHOU, X-F.; REN, N-Q.; GUO, W-Q. CFD optimization of continuous stirred-tank (CSTR) reactor for biohydrogen production. Bioresource Technol., v. 101, n. 18, p. 7005-7013, 2010.
• [4] KERDOUSS, F.; BANNARI, A.; PROULX, P. CFD modeling of gas dispersion and bubble size in a double turbine stirred tank. Chem. Eng. Science, v. 61, n. 10, p. 3313-3322, 2006.
• [5] KULKARNI, A. L.; PATWARDHAN, A. W. CFD modeling of gas entrainment in stirred tank systems. Chem. Eng. Res. Des., 2013.
• [6] SHOW, K.-Y.; LEE, D.-J.; CHANG, J.-S. Bioreactor and process design for biohydrogen production. Bioresource Technol., v. 102, n. 18, p. 8524-8533, 2011.
• [7] TAGHAVI, M.; ZADGHAFFARI, R.; MOGHADDAS, J.; MOGHADDAS, J. Experimental and CFD investigation of power consumption in a dual Rushton turbine stirred tank. Chem. Eng. Res. Des., v. 89, n. 3, p. 280-290, 2011.
• [8] TAMBURINI, A.; CIPOLLINA, A.; MICALEA,G.; BRUCATO, A.; CIOFALO, M. Influence of drag and turbulence modelling on CFD predictions of solid liquid suspensions in stirred vessels. Chem. Eng. Res. Des., n. 0, 2013.
• [9] TORRÉ, J.-P.; FLETCHER, D.; LASUYE, T.; XUEREB, C. Single and multiphase CFD approaches for modelling partially baffled stirred vessels: Comparison of experimental data with numerical predictions. Chem. Eng. Science, v. 62, n. 22, p. 6246-6262, 2007.
• [10] UM, B.-H.; HANLEY, T. A CFD model for predicting the flow patterns of viscous fluids in a bioreactor under various operating conditions. Korean J. Chem. Eng., v. 25, n. 5, p. 1094-1102, 2008/09/01 2008.
• [11] WANG, H. et al. CFD modeling of hydrodynamic characteristics of a gas–liquid two-phase stirred tank. Appl. Math. Model., v. 38, n. 1, p. 63-92, 2014.
• [12] WANG, J.; WAN, W. Factors influencing fermentative hydrogen production: A review. Int. J. Hydrogen Energy, v. 34, n. 2, p. 799-811, 2009.
• [13] WANG, X. et al. Scale-up and optimization of biohydrogen production reactor from laboratory-scale to industrial-scale on the basis of computational fluid dynamics simulation. Int. J. Hydrogen Energy, v. 35, n. 20, p. 10960-10966, 2010.

Como citar:

LONDERO, A. A.; PORTO, L. M.; "ANÁLISE DO PADRÃO HIDRODINÂMICO DE UM BIORREATOR PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO", p-12680-12687. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1583-18563-164138