MODELO PREDITIVO PARA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL ENERGÉTICO DE BLENDAS (ESCAMAS DE PEIXES E RESÍDUOS ALIMENTARES) UTILIZANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

  • Mariana da Silva Melo Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
  • Thalyssa Oliveira Monteiro Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão
  • Glauber Cruz Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
Palavras-chave: Biomassas. Insegurança Alimentar. Energias Renováveis.

Resumo

Considerando o cenário pandêmico, a fome agravou-se, e uma grande parcela dos brasileiros vive em situação de extrema insegurança alimentar. Paralelamente, a piscicultura é evidente no litoral brasileiro e a comercialização desta evidencia um descarte inadequado desses resíduos, sendo uma alternativa a aplicabilidade como biomassa na produção de energia renovável. Estes resíduos precisam apresentar um potencial energético suficiente para a produção de bioenergia. Alguns equipamentos e/ou processos específicos são empregados para a extração do biocombustível, bem como para quantificar o poder calorífico dessas biomassas. A aquisição dessas ferramentas torna os processos de termoconversão bastante onerosos. Por outro lado, diversos modelos numéricos são amplamente utilizados, como uma alternativa promissora a esses empecilhos e considerados confiáveis. O presente trabalho objetiva uma análise comparativa entre o modelo experimental e as redes neurais artificiais (RNAs) para aquisição do poder calorífico das amostras puras de escamas de peixes (100%EP) e resíduos alimentares (100%RA) e as misturas nas proporções: 75%EP:25%RA, 50%EP:50%RA e 25%EP:75%RA. Para avaliar o melhor modelo de predição foram estabelecidos quatro critérios: Average Absolute Error (AAE), Average Bias Error (ABE), Mean Absolute Error (MAE) e o coeficiente de regressão linear (R). O modelo preditivo apresentou 98,02% de exatidão em relação ao PCS experimental (13,61±0,20 e 13,68±1,42 MJ kg-1, respectivamente), obtendo um melhor desempenho para os quatro critérios estabelecidos. Os resultados mostraram que a RNA obteve um excelente desempenho, podendo servir como alternativa viável para determinação do poder calorífico superior de biomassas.

Biografia do Autor

Mariana da Silva Melo, Universidade Federal do Maranhão (UFMA)

Graduanda em Engenharia Química pela Universidade Federal do Maranhão (UFMA-2019). 

Thalyssa Oliveira Monteiro, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão

Engenheira Mecânica pela Universidade Estadual do Maranhão (UEMA); Mestranda em Engenharia Mecânica pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA).

Glauber Cruz, Universidade Federal do Maranhão (UFMA)

Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade de São Paulo (USP). Professor Adjunto III do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Maranhão (UFMA). 

Referências

AKKAYA, A.V., 2009. “Proximate analysis based multiple regression models for higher heating value estimation of low rank coals”. Fuel Processing Technology, Vol. 90, No. 2, pp. 165–170. doi:10.1016/j.fuproc.2008.08.016.

CRUZ, G., BRAZ, C.E.M., ÁVILA, I., CRNKOVIC, P.M., 2018. “Physico-chemical properties of Brazilian biomass: potential applications as renewable energy source”. African Journal of Biotechnology, Vol. 1, pp. 1-19. doi:10.5897/AJB2017.16296.

DE OLIVEIRA RIGAUD, JOÃO PAULO; TAVARES FILHO, RAFAEL ARCANJO. Desperdício alimentar: impactos e simbolismos do consumo globalizado. Revista Ingesta, v. 1, n. 2, p. 109-110, 2019.

DE PAULA, NILSON MACIEL; ZIMMERMANN, SILVIA A. A insegurança alimentar no contexto da pandemia da covid-19 no Brasil. Revista NECAT-Revista do Núcleo de Estudos de Economia Catarinense, v. 10, n. 19, p. 56-67, 2021.

DINIZ, ANA LUIZA CALDAS et al. O uso múltiplo da área de pesca do município de Raposa, Maranhão/Brasil/The multiple use of the fishing area in the municipality of Raposa, Maranhão/Brazil. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 2, p. 6999-7010, 2020.

ELNEEL, R., ANWAR, S. and ARIWAHJOEDI, B., 2013. “Prediction of heating values of oil palm fronds from ultimate analysis”. Journal of Applied Sciences, Vol. 13, No. 3, pp. 491–496. doi: 10.3923/jas.2013.491.496.

GARCÍA, R., PIZARRO, C., LAVÍN, A.G. and BUENO, J. L., 2012. “Characterization of Spanish biomass wastes for energy use”. Bioresource Technology, Vol. 103, p. 249-258. doi:10.1016/j.biortech.2011.10.004.

GARCIA, R., PIZARRO, C., LAVÍN, A.G. and BUENO, J.L., 2014. “Spanish biofuels heating value estimation. Part I: Ultimate analysis data”. Fuel, Vol. 117, No. Part B, pp. 1130-1138. doi:10.1016/j.fuel.2013.08.048.

HAN, J., YAO, X., ZHAN, Y., OH, S.-Y., KIM, L.-H. and KIM, H.-J., 2017. “A method for estimating higher heating value of biomass-plastic fuel”. Journal of Energy Institute, Vol. 90, No. 2, pp. 331-335. doi:10.1016/j.joei.2016.01.001.

MATEUS, M.M., BORDADO, J.M. AND SANTOS, R.G., 2021. “Estimation of higher heating value (HHV) of bio-oils from thermochemical liquefaction by linear correlation”. Fuel, Vol. 302, No. 121149, pp. 1-5. doi:10.1016/j.fuel.2021.121149.

MEDEIROS, I.E.A., 2019. “Aplicação de redes neurais artificiais para a previsão de demanda em subestações de distribuição considerando a influência da temperatura”. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 73p.

MONTEIRO, T.O., BARRADAS FILHO, A.O. AND CRUZ, G., 2021. “Determinação do poder calorífico de biomateriais energéticos empregando redes neurais artificiais”. In Proceedings of the 2nd (ICAIC) International Conference for Academia and Industry Co-operation & 2nd (IMMSEM) International Meeting in Materials Science and Engineering of Maranhão. ICAIC, São Luís, Brasil. doi:10.29327/2ndicaic2ndimmsem2020.420149.

NHUCHHEN, D.R. AND AFZAL, M.T., 2017. “HHV Predicting Correlations for Torrefied Biomass Using Proximate and Ultimate Analyses”. Bioengineering, Vol. 4, No. 7, pp. 1-15.

OZYUGURAN, Ayse; AKTURK, Aysen; YAMAN, Serdar. Optimal use of condensed parameters of ultimate analysis to predict the calorific value of biomass. Fuel, v. 214, p. 640-646, 2018.

SANTOS, R. G. DOS, BORDADO, J. C., & MATEUS, M. M. Estimation of HHV of lignocellulosic biomass towards hierarchical cluster analysis by Euclidean's distance method. Fuel, 221, 72-77, 2018.

SHARMA, B. AND VENUGOPALAN, K., 2014. “Comparison of Neural Network Training Functions for Hematoma Classification in Brain CT Images”. IOSR Journal of Computer Engineering, Vol. 16, No. 1, pp. 31-35.

SILVA, A. V. S. et al., 2019. “Potential application of fish scales as feedstock in thermochemical processes for the clean energy generation”. Waste Management, Vol. 100, pp. 91-100.

SOPONPONGPIPAT, N.; SITTIKUL, D.; SAE-UENG, U., 2015. “Higher heating value prediction of torrefaction char produced from non-woody biomass”. Front. Energy, Vol. 9, pp. 461–471. doi:10.1007/s11708-015-0377-3.

YIN, C.-Y., 2011. “Prediction of higher heating values of biomass from proximate and ultimate analyses”. Fuel, Vol. 90, No. 3, pp. 1128-1132.
Publicado
2023-02-23