Implementation and operational optimization of a system for removing hydrogen sulfide with the use of Fe/EDTA solutions to biogas derived from swine effluents

Alternative energy advances worldwide due to environmental problems resulting from the collection and use of conventional energy sources. An important alternative fuel, from the anaerobic treatment of waste or effluent, is biogas. Biogas because of its concentration of methane (CH4), has been used to generate electricity. However, the process efficiency is reduced due to high concentrations of carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S). The CO2 reduces the calorific value of biogas and H2S has corrosive effect on production and energy conversion structures. Therefore, it is important to develop technologies that help reduce these two gases in biogas. This study aimed to investigate the influences of solutions containing chelated iron (Fe) with EDTA (Fe / EDTA) and the ratio of liquid flow and biogas (L / G), countercurrent in a tower absorption in removal of CO2 and H2S. To evaluate the removal efficiencies at different operating conditions, it was proposed a Central Composite Rotational Design (CCRD) 2², with three experiments in the central point and four in axial points. In the tests performed, the Fe/EDTA concentrations were adjusted between 0.100 and 0.200 mol L-1 and L/G ratio between 0.73 and 1.27. For the H2S in the range of values studied, the two variables, the concentration of Fe/EDTA and L/G were significant (p < 0.05) and the maximum efficiency was 97.84%. In relation to CO2 under the same conditions, the efficiency achieved was 18.19%. From analysis of the results with high removals for H2S and satisfactory for CO2, it can be concluded in general that this process of biogas purification allows an improvement in the quality of the biogas as a fuel and reduces efficiently the quantities H2S at levels that cause little harm to the process.As energias alternativas avançam mundialmente devido aos problemas ambientais resultantes da obtenção e uso das fontes energéticas convencionais. Um combustível alternativo relevante, proveniente do tratamento anaeróbio, de resíduos ou efluentes, é o biogás. O biogás, devido à sua concentração de metano (CH4), tem sido usado para a geração de energia elétrica. Entretanto, a eficiência do processo é reduzida em função das elevadas concentrações de dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). O CO2 reduz o poder calorífico do biogás e o H2S tem efeito corrosivo nas estruturas de produção e conversão de energia. Portanto é importante o desenvolvimento de tecnologias que auxiliem na redução destes dois gases no biogás. O presente trabalho teve como objetivo investigar as influências da concentração de soluções contendo ferro (Fe) quelado com EDTA (Fe/EDTA) e da razão entre vazão de líquido e biogás (L/G), em contracorrente em uma torre de absorção, na remoção do CO2 e do H2S. Para avaliar as eficiências de remoção a diferentes condições operacionais, foi proposto um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 22, com três experimentos nos pontos centrais e quatro nos pontos axiais. Nos ensaios realizados, as concentrações de Fe/EDTA foram avaliadas entre 0,100 e 0,200 mol.L-1 e a razão L/G entre 0,73 e 1,27. Para o H2S, na faixa de valores estudada, as duas variáveis, concentração de Fe/EDTA e L/G, foram significativas (p