Banca de QUALIFICAÇÃO: Hugo Mesquita

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Hugo Mesquita
DATA : 30/06/2026
HORA: 09:00
LOCAL: Microsoft TEAMS
TÍTULO:

INVESTIGAÇÃO NUMÉRICA DE ESTRATÉGIAS DE COMBUSTÃO PARA A UTILIZAÇÃO DE BIOGÁS DE ATERRO SANITÁRIO: DA CHAMA DE METANO DILUÍDA COM CO₂ AOS HUBS ENERGÉTICOS ENRIQUECIDOS COM HIDROGÊNIO

PALAVRAS-CHAVES:

Gás de aterro; Enriquecimento com hidrogênio; Chama difusiva laminar; DRM-22; Número de Damköhler; Energy Hub; Energia renovável.

 

PÁGINAS: 91
RESUMO:

Os aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos (RSU) produzem biogás com teor de
metano (CH₄) altamente variável, o que dificulta sua utilização direta na geração de energia.
À medida que o aterro envelhece e deixa de receber RSU, a composição do gás de aterro
(LFG) se altera: o CH₄ diminui entre 5–7% ao ano, enquanto o CO₂ aumenta, degradando a
estabilidade da combustão até que motores de ignição por centelha não consigam manter uma
operação confiável abaixo de aproximadamente 40% em volume de CH₄. Isso força a
paralisação das usinas de geração entre 15–17 anos após o início da operação, desperdiçando
entre 20–35% da energia total recuperável. Esta tese investiga os fenômenos fundamentais da
física da combustão responsáveis por essa degradação e avalia o enriquecimento com
hidrogênio como estratégia capaz de estender a vida operacional da planta em 14 anos,
culminando na proposta do conceito de Energy Hub, integrando a combustão do LFG com a
produção local de hidrogênio verde via energia solar fotovoltaica. Foi desenvolvido código
computacional em MATLAB, estendendo a formulação do Método dos Volumes de Controle
por Elementos Finitos (CVFEM) de Cunha (2015) com o mecanismo reduzido DRM-22 em
uma configuração axisimétrica de chama difusiva laminar em cofluxo. O solucionador foi
validado por comparação com os experimentos de Smooke et al. (1999). Simulações variaram
sistematicamente a fração de CO₂ de 0 a 60% em volume e o nível de enriquecimento com
hidrogênio (H₂) de 0 a 40% em volume, produzindo mapas quantitativos de temperatura
adiabática de chama, velocidade equivalente de chama, atraso de ignição e concentrações do
conjunto de radicais H, O e OH. O aumento de CO₂ de 0 para 60% em volume reduz o
número de Damköhler (Da) em 76%, dobra o atraso de ignição para 3,16 ms e reduz a
concentração de radicais OH em 35%. O enriquecimento de H₂ restaura completamente a
operação estável (Da ≥ 5), permitindo uma extensão de 14 anos na vida útil da planta e
dobrando a mitigação de CO₂ equivalente para 60.700 toneladas. Foi realizada uma análise
tecnoeconômica de 30 anos baseada em um modelo de fluxo de caixa descontado (DCF)
aplicado a um aterro sanitário brasileiro de 1,5 milhão de toneladas, demonstrando que o
enriquecimento com H₂ derivado fisicamente dobra a geração total de eletricidade (de 48.200
para 92.100 MWh, apresenta Valor Presente Líquido (VPL) de R$ 18,52 milhões (5,7 vezes
superior ao cenário de referência) e Custo Nivelado de Energia (LCOE) de R$ 205/MWh.

 

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - FAGNER LUIS GOULART DIAS - UNIFEI - UNI
Presidente - 404142 - ANTONIO CESAR PINHO BRASIL JUNIOR
Externo ao Programa - 1337656 - AUGUSTO CESAR DE MENDONCA BRASIL - nullInterno - 3138349 - EDGAR AMARAL SILVEIRA
Interno - 3375759 - TAYGOARA FELAMINGO DE OLIVEIRA