Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T13:34:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morales_RoneCesar_M.pdf: 8735132 bytes, checksum: d1426ae0f0f829e57ca80edcdf2271b9 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A importância sempre crescente da biomassa e de seus subprodutos na área industrial, com destaque ao uso do carvão vegetal, para geração de energia ou termo-redução (agente desoxidante); requer pesquisas fundamentais visando amplo entendimento de suas características estruturais e composicionais. No Brasil, o bagaço de cana abre perspectivas bastante atraentes neste setor, visto que constitui-se numa matéria-prima usual, renovável de grande produção, podendo contribuir no sentido de substituir parte da exploração madeireira para produção de carvão, haja vista que parte dessa exploração ainda é atribuída ao desmatamento de matas nativas. Contribuindo para tal questão, conduziu-se neste trabalho a análise estrutural por Difração de Raios-X (XRD), Espalhamento de Raios -X a Baixo Ângulo (SAXS) e a Ultra Baixo Ângulo (VSAXS), em carvões derivados de madeira e bagaço de cana- de -açucaro Análise Química por Fluorescência de Raios-X (XRF) detenninaram a composição química, acompanhada por Análise com Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Parte das amostras de carvão vegetal foram pirolisadas e tratadas termicamente (HTT) a temperaturas entre 430 e 1300°C.A aplicação da teoria de Warren nas análises dos difratogramas, permitiu avaliar a reordenação estrutural alcançada para o carbono ao longo do tratamento térmico. Tais interpretações mostraram que, em relação às amostras de carvão de madeira, as amostras de carvão de bagaço são menos susceptíveis a uma ordenação na cadeia carbônica, que induz ao rearranjo para estrutura grafitica. Análises por SAXS e VSAXS, mostraram também, em função de HTT, certa diminuição no tamanho de microporos (próximos a 80 Á) e agregados (próximos a 1200 Á), respectivamente. Análises por SAXS denotam ainda, aumento na concentração de centros de espalhamentos (heterogeneidades), em função de HTT, na faixa de SAXS (~0,2 < q < 0,4 'm POT. ¿1¿). Análises por XRF indicam grande gama de elementos, destacando-se a sílica, que é encontrada em maiores quantidades no carvão de bagaço em relação ao de madeira. Elementos como K, AI. Mg, Fe ,Na, Ca, Mn, são detectados para ambos tipos de carvão, porém em maiores concentrações para o carvão de bagaço de cana. Entretanto, a desmineralização conduzidas para amostras de carvão de bagaço de cana, demonstra viabilizar um decréscimo na participação dos elementos mais proeminentes (como Fe, AI. K, Ca, Na) para valores próximos àqueles encontrados para madeira, sabidamente de maior pureza. A utilização de carvão vegetal de bagaço de cana, analisado sob o ponto de vista composicional, tornaria-se deste modo, passível de utilização na redução carbotérmica do quartzo, haja vista que a impureza principal por sílica, não traria agravantes ao processo / Abstract: During the last few years, the industrial interest for the utilization of biomass and its byproducts has being increased very fast. In particular, the application of charcoal for thermo reduction of minerais (e.g. carbothermic reduction of quartz into silicon) is very attractive as an environmentally friend process in comparison with coal. In Brazil, the sugar- cane bagasse opens a new perspective for the substitution of wood for charcoal production, especially if we consider that a fraction of utilized wood comes from native forest. The present research reports the study of properties characterization of structure and chemical composition of charcoal carbonized from wood an sugar-cane bagasse by using X-ray diffraction (XRD), small angle and very-small angle X-ray scattering (SAXS and VSAXS), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), and scanning electron microscopy (SEM). A number ofsamples were heat-treated afier pyrolysis in the interval oftemperature of 430 and 1300 oCoThe Warren model was applied to evaluate the structural rearrangement of disordered carbons. The result shows a slight progressive structural ordering with carbonization temperature and also with heat treatment temperature (HTT). It has also been observed that such interpretation, the samples of charcoal from sugar cane is less susceptible to carbon ordering than charcoal from wood, fact that can conduct to graphitization. The analysis by SAXS e VSAXS reveals a slight decrease of inhomogeneities and micropores in the range of the radius of gyration of ~80 A and 1200A,respectively,as a function of increasing of HTT. SAXS analysis still denotes an increase of concentration of scattering centres (inhomogeneities) as a function of HTT, in the interval ofSAXS (~,2 < q < '0,4 POT. -l). The content of mineraIs, particular silica is much higher for the charcoal from bagasse in comparison with wood. Several other elements, such as K, AI, Mg, Fe, Na, Ca, are also present, but with higher concentration in bagasse charcoal. However, the result of desmineralization process in charcoal bagasse samples, exhibits a significant decrease for majority elements (Fe, AI, K, Ca, Na). The application in terms of chemical composition of bagasse charcoal for thermoreduction of quartz could be feasible, considering that quartz has no implication in quality of reduction process / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Aparecida Silva, Adriano Viana Ensinas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T18:48:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_Moises_M.pdf: 1760925 bytes, checksum: e0aea99db115c9f20a6c8692e6ab62c1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A caldeira é um dos principais equipamentos do setor sucroalcooleiro, ela utiliza o bagaço de cana, como combustível, para geração de vapor. As primeiras caldeiras produziam vapor de média pressão, e utilizavam para geração de vapor todo bagaço gerado na usina, sendo pouco eficientes energeticamente. Na década de 1990, com a descentralização do setor elétrico e a criação de órgãos que permitissem o comércio de excedentes de energia elétrica, viu-se no setor sucroalcooleiro um grande potencial para o comércio de energia elétrica. Os novos projetos de caldeiras passaram a gerar vapor de alta pressão e temperatura, suprindo o consumo de energia da usina (elétrica e mecânica) e gerando um excedente de energia elétrica para a venda. Este trabalho estudou o excedente de energia elétrica de três sistemas para o setor sucroalcooleiro, por meio do simulador Thermoflex19®, do pacote Thermoflow®. O primeiro sistema estudado foi o BPST (?Backpressure Steam Turbine"), em que se comparou o excedente de energia elétrica para o uso de moendas de acionamento mecânico e elétrico. Na seqüência estudou-se o excedente de energia elétrica para o sistema CEST ("Condensing-Extraction Stem Turbine"). O último sistema estudado opera na safra, como os sistemas descritos anteriormente, como também na entressafra, denominado BPST-C. As simulações para o sistema BPST-C, assim com o sistema CEST, foram realizadas considerando a utilização de todo bagaço disponível para cogeração, e com adição de palha de cana com taxas de recolhimento do campo de 10% e 50%. Neste trabalho, os valores considerados para as taxas de consumo de vapor pelo processo foram de 500, 340 e 280 kg de vapor por tonelada de cana. Os resultados descreveram que moendas de acionamento elétrico apresentam uma vantagem da ordem de 6 kWh/t cana em relação às moendas de acionamento mecânico. O sistema CEST apresentou um excedente de energia elétrica de até três vezes o do sistema BPST, utilizando como combustível somente bagaço de cana. O sistema CEST apresentou aumentos no excedente de eletricidade 22,9% e 114,6% para a taxa de 10% e 50% de recolhimento de palha de cana, respectivamente, em comparação com o mesmo sistema quando se utilizou somente bagaço de cana. O sistema BPST-C e o sistema CEST apresentaram valores muito próximos para o excedente de energia elétrica / Abstract: The boiler is one of the main equipment of the sugar-ethanol industry, it uses bagasse as a fuel for steam generation. The first boilers produced steam at medium pressure and used the total available sugarcane bagasse to generate steam, not being energy efficient. In the 1990's, with decentralization of the electricity sector and the creation of institutions that would allow the trading of surplus power, the sugar-ethanol industry found a great potential for trade in electricity. The new projects have boilers to generate steam of high pressure and temperature, supplying the energy consumption of the plant (electrical and mechanical) and generating surplus electricity for sale. This work studied the surplus electric power for three systems applied to the sugar-ethanol industry, through the simulator Thermoflex19®, software Thermoflow®. The first system studied was BPST ("Backpressure Steam Turbine"), which compared the surplus electric power to drive mills using mechanical or electrical energy. Subsequently, we studied the surplus electric power for the system CEST (?Condensing-Extraction Turbine Steam"). The last studied system operates on the season, as the system BPST described above, but also in the offseason, called BPST-C. In the simulations for the BPST-C and CEST systems, it was considered the use of all available bagasse for cogeneration, and also the addition of sugarcane trash considering pickup rates in the field of 10% and 50%. In this work, the considered values for the rates of steam consumption by the process were 500, 340 and 280 kg of steam per ton of cane. The results showed that electrically driven mills have an advantage of about 6 kWh / t cane compared to the mechanical driven ones. The system CEST showed a surplus of electricity up to three times that one of the system BPST, using sugarcane bagasse as a fuel only. The system CEST experienced an increase in excess power above 22.9% and 114.6% for the sugarcane straw pickup rates of 10% and 50%, respectively, compared to the same conditions when using only sugarcane bagasse cane. The systems BPST-C and CEST had values very close for the surplus of electricity / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Betânia Hoss Lunelli / Tese (doutorado) ¿ Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:48:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ardila_YuranyCamacho_D.pdf: 7705979 bytes, checksum: 19a2840a168991456944a44d857667ee (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A produção de biocombustíveis a partir da biomassa apresenta-se como uma alternativa para suprir as limitadas reservas de petróleo. A biomassa, atualmente, está sendo usada para diferentes processos termoquímicos, entre os quais a gaseificação é o de maior destaque. A gaseificação produz gás de síntese que é uma mistura, principalmente, de CO, H2 e CO2. Este gás serve para produzir energia, diferentes produtos químicos e biocombustíveis, como por exemplo, o bioetanol. A partir do gás de síntese, a produção de bioetanol pode ser realizada usando catalisadores químicos ou biocatalisadores, sendo este último processo conhecido como fermentação do gás de síntese. Para o processo integrado de gaseificação da biomassa e posterior fermentação para produção de bioetanol, as informações na literatura são escassas, o que dificulta avaliar a viabilidade desta nova tecnologia, em termos de condições operacionais. O uso de modelos matemáticos e sua simulação computacional podem auxiliar neste estudo. A literatura dispõe de vários estudos envolvendo simulações computacionais aplicadas à gaseificação de diferentes biomassas. Porém, poucos abordam a caracterização real do processo e as propriedades da biomassa utilizada, considerando apenas as propriedades para o carvão mineral, o que acaba gerando divergência nos resultados. Além disso, a maioria fundamenta suas simulações em modelos simples com base na caracterização elementar-imediata, que acaba limitando o desenvolvimento de plantas virtuais, que são baseadas na análise composicional da biomassa quando focadas na produção de bioetanol como etapa final ou como integração do processo. Assim, este trabalho tem como objetivos estudar o processo completo de gaseificação e realizar um estudo preliminar da fermentação do gás de síntese, mediante simulações computacionais, para definir as melhores condições e variáveis que afetam o processo global quando o bagaço de cana-de-açúcar é utilizado como matéria-prima. As simulações foram desenvolvidas utilizando o simulador comercial Aspen Plus¿ e os resultados validados com dados experimentais da literatura e dados obtidos nos Laboratórios LDPS/LOPCA/BIOEN/FEQ/UNICAMP. Para a completa simulação do processo, várias etapas foram estudadas e divididas para melhor entendimento. Foram desenvolvidos modelos matemáticos para predizer propriedades necessárias para o desenvolvimento de processos termoquímicos. Simulações baseadas nas análises elementar-imediata e composicional da biomassa foram realizadas para definir a decomposição inicial da biomassa, demonstrando os diferentes rendimentos e produtos que são gerados e que são a base da etapa inicial da gaseificação. Simulações completas da gaseificação foram desenvolvidas para estudar a gaseificação em diferentes tipos de reatores. A influência das condições de operação na gaseificação como temperatura, razão de equivalência (ER), injeção de vapor e temperatura do pré-aquecedor do ar no desempenho do gaseificador foram avaliadas. Com as condições operacionais da gaseificação definidas foi proposta uma simulação para representar a fermentação do gás de síntese. A partir dos resultados obtidos foi constatado que a composição do gás de síntese é alterada pelo aumento do ER e pela injeção de vapor no processo, e diferentes concentrações de bioetanol são obtidas quando a pressão de entrada do gás de síntese é alterada / Abstract: The production of biofuels from biomass is presented as an alternative to save the limited oil reserves. Currently, biomass is being used for different thermochemical processes, including gasification which is the most prominent. Gasification produces synthesis gas which is a mixture mainly of CO, H2 and CO2. This gas is used to produce energy, several chemicals and biofuels, such as ethanol. The ethanol from synthesis gas may be produced using chemical catalysts or biocatalysts, this latter process is known as fermentation of syngas. The information in the literature is scarce for the integrated gasification of biomass and subsequent fermentation to produce ethanol, making it difficult to see the feasibility of this new technology, in terms of operating conditions. The use of mathematical models and their computer simulation can help this study. Typically, numerous studies involving computer simulations, applied to different biomass gasification, are found in the literature. However, few of them approach the real characterization of process and properties for used biomass, considering only the properties for coal, which ends up generating divergence in the results. Moreover, most of the simulations are grounded on simple models based on proximate-ultimate characteristics, which end up limiting the development of virtual plants, which are based on biomass compositional analysis when focused on the production of ethanol as the final step or as integration process. Thus, the aims of this work are to study the complete gasification process and to carry out a preliminary study of synthesis gas fermentation, through computer simulations, in order to define the best conditions and variables that affect this global process when sugarcane bagasse is used as raw material. The simulations were developed using Aspen Plus ¿ simulator and the results validated with experimental data from literature and data obtained in the laboratories LDPS / LOPCA / BIOEN / FEQ / UNICAMP. For the full simulation of the process, several steps were studied and divided for a better understanding. Mathematical models were developed to predict properties required for the development of thermochemical processes. Simulations based on biomass analysis as proximate-ultimate and compositional were done to define the initial decomposition of biomass, demonstrating the different yields and products that are generated and which are the basis of the initial stage of the gasification. Complete simulations of gasification were carried out to study different types of gasification reactors. The influence of operating conditions at gasification performance was investigated; variables such as temperature, equivalence ratio (ER), steam injection and preheater temperature were evaluated. With the set conditions of gasification was proposed a simulation to represent the fermentation of syngas. It was demonstrated that the synthesis gas composition is changed when increased the ER and steam injection; and different ethanol concentrations are obtained when the input pressure of the synthesis gas is changed / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientadores: Ieda Geriberto Hidalgo, Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T21:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ContrerasMedellin_VivianaAndrea_M.pdf: 2918970 bytes, checksum: d3e29b2d5269f327c32b83ecc013aa6a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis constitui uma alternativa interessante para a diversificação da matriz energética de um país. No Brasil, o programa de incentivo às fontes alternativas de energia elétrica (Proinfa), instituído em 2004, teve como objetivo promover a diversificação da matriz energética, buscar alternativas para aumentar a segurança no abastecimento de energia elétrica e permitir a valorização das características e potencialidades regionais e locais. Dentre as fontes renováveis de geração de energia, o destaque deste trabalho é para a biomassa, utilizando o bagaço da cana-de-açúcar. O bagaço da cana é produzido em grandes quantidades no Brasil e possui 1/3 do conteúdo energético da cana. Este recurso permite a geração de energia descentralizada. No setor elétrico brasileiro, a contratação de energia proveniente de empreendimentos de geração a partir do bagaço da cana-de-açúcar pode ser formalizada por meio dos leilões de energia de reserva. A análise de projetos para empreendimentos deste tipo envolve duas variáveis estocásticas: a geração de energia (que depende da disponibilidade do recurso ¿ período sazonal) e o valor da energia no mercado de curto prazo (que depende das condições hidrológicas). Portanto, este trabalho apresenta um modelo de valoração probabilística, para empreendimentos de geração a partir do bagaço da cana-de-açúcar, em leilão de energia de reserva. Esta valoração é feita sob a ótica do empreendedor que deve saber qual é o limite do seu lance no leilão. Deste modo, o destaque da valoração probabilística é para o valor presente líquido (VPL), que determina a medida da probabilidade de ganho ou perda para o empreendedor que participa no leilão de energia de reserva. O método de simulação de Monte Carlo e o fluxo de caixa livre descontado são utilizados para a valoração probabilística. Três estudos de casos são apresentados para uma usina de geração de energia de São Paulo. Para cada cenário simulado, a distribuição de probabilidade do VPL, o VPL médio e a taxa interna de retorno (TIR), que faz com que o VPL médio seja nulo, são calculados. Avalia-se a sensibilidade do retorno do empreendimento para diferentes valores de investimento, taxa mínima de atratividade (TMA) e lance. Os resultados deste trabalho indicam que o benefício, representado pelo VPL do empreendimento, é muito sensível ao valor do lance. Conclui-se também, que a metodologia apresentada pode ser empregada como um instrumento para que os empreendedores, que participam de leilões de contratação de energia possam avaliar o riscos de ter uma perda, decorrente do seu lance dado no leilão / Abstract: Electricity generation from renewable sources is an interesting alternative to diversify the energy matrix of a country. In Brazil, the incentive program for alternative electricity sources (Proinfa), established in 2004, had as goals, promoting the diversification of energy matrix, looking for alternatives to increase energy supply security and allowing the enhancement of the regional and local characteristics and potentials. Among the renewable sources of energy generation, the highlight of this work is to biomass, using bagasse from sugarcane. The bagasse is produced in large quantities in Brazil and it has one third of the sugarcane energy content. This source allows a decentralized power generation. In the Brazilian electricity sector, energy contracting from generation projects that use sugarcane bagasse, as a source, can be formalized through reserve energy auctions. The analysis of this type of projects involves two stochastic variables. Power generation (which depends on the resource availability - seasonal period) and energy price in the spot market (which depends on the hydrological conditions). Therefore, this work presents a probabilistic valuation model for generation projects that use sugarcane bagasse and commercialize energy in reserve energy auctions. This valuation is made from the entrepreneur perspective, who must know which is his auction bidding limit. Thus, the highlight of probabilistic valuation is for the net present value (VPL), which determines the probability measure of gain or loss, for the entrepreneur participating in the reserve energy auction. The Monte Carlo simulation method and the discounted free cash flow are used for the probabilistic valuation. Three case studies are presented for a power generation plant located in São Paulo state. For each simulated scenario, the probability distribution of VPL, the average VPL and the internal return rate (TIR), that make average VPL to be zero, are calculated. Sensitivity of the project¿s return is evaluated to different investment values, minimum acceptable rates of return (TMAs) and auction biddings. The results in this study indicate that the earns, represented by venture VPL, are highly sensitive to auction bidding value. It is also concluded that the methodology presented can be used as an instrument to assist investors, participating in reserve power auctions, in assessing the risk of loss, resulting from its auction bidding / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestra em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Este trabalho visa o estudo da eficiência do uso da cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBC) como defloculante para materiais cerâmicos do tipo porcelanato, disponibilizada pela indústria Villagres, em comparação ao aditivo defloculante atualmente utilizado mesma, o silicato de sódio. O estudo do reaproveitamento deste material residual de origem orgânica na indústria cerâmica tem motivações que envolvem causas de disponibilidade, sustentabilidade, inovação e rentabilidade, motivações essas que, para este estudo em específico, foram fomentadas por resultados bastante promissores obtidos através de um estudo prévio envolvendo algumas destas mesmas variáveis citadas, em termos de redução do tempo de escoamento, e consequentemente, viscosidade. Materiais argilosos (argilominerais) fazem parte de grande parte da composição de massas cerâmicas. Durante o seu processo de moagem via úmida, observa-se nas argilas uma interação superficial de atração pelas forças de Van der Waals. Para que esta interação diminua e consequentemente a viscosidade da barbotina, utiliza-se aditivos defloculantes à base de sódio. O silicato de sódio é capaz de promover a troca catiônica dos cátions bivalentes. Conforme o decorrer do projeto, foram testadas diferentes formulações e metodologias nas instalações da indústria de porcelanato Villagres, com adições de silicato de sódio e/ou CBC aos materiais cerâmicos, e assim medir das viscosidades das misturas com o equipamento Copo de Ford para que fosse anali... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Ivonete Ávila / Resumo: A biomassa apresenta-se como uma promissora alternativa aos combustíveis fósseis por ser renovável, de baixo custo e amplamente disponível. Esta pode ser obtida a partir de resíduos agroindustriais mostrando-se como um importante modelo de energia sustentável. Os principais componentes da biomassa são hemicelulose, celulose e lignina e, por possuírem diferentes propriedades químicas, influenciam diretamente na eficiência de um processo de conversão termoquímica. Metodologias convencionais atualmente aceitas na determinação dos principais componentes da biomassa requerem maior tempo e possuem alto custo. A análise termogravimétrica (TG) é uma técnica rápida e de baixo custo, resultando em curvas TG/DTG que fornecem uma indicação do percentual de cada um dos componentes da biomassa. Entretanto, não há uma metodologia aceita no sentido de substituir o método convencional por via úmida na determinação dos constituintes de materiais lignocelulósicos. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar o efeito da interação entre os componentes do bagaço e da palha de cana-de-açúcar (hemicelulose, celulose e lignina), isolados por diferentes tratamentos químicos, por meio da análise de sinergismo em ensaios termogravimétricos. Este estudo contribuirá para a elaboração de uma metodologia para determinação dos teores desses componentes por meio da análise termogravimétrica, com precisão similar aos métodos convencionais. Os resultados da caracterização química e a caracterização físico-quími... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biomass presents itself as a promising alternative energy source to replace or reduce the use of fossil fuels because it is renewable, low cost and widely available. This can be obtained from agro-industrial waste, showing itself as an important model of sustainable energy. The main components of biomass are hemicellulose, cellulose and lignin and, due to their different chemical properties, they directly influence the efficiency of a thermochemical conversion process. Currently, the accepted methodologies for determining the main components of biomass require time and are expensive. Thermogravimetric analysis (TGA) is a fast and low-cost technique, resulting in TGA/DTG curves that provide an indication of the percentage of each biomass components. However, there is no accepted methodology in the sense to replace the conventional wet method use to determining the lignocellulosic materials components. Therefore, the objective of this study is to evaluate the effect of the interaction between the components of sugarcane bagasse and straw (hemicellulose, cellulose and lignin), isolated by different chemical treatments, through the analysis of synergism in thermogravimetric tests. This study will contribute to the development of a methodology for determining the content of these components through thermogravimetric analysis, with precision similar to conventional methods. The results of chemical characterization and physico-chemical characterization by FTIR and DRX technique of t... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A região de Ilha Solteira apresenta em sua maior extensão, como cobertura vegetal, o cerrado. No final da década de 60, com a construção da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, algumas áreas foram desmatadas e serviram como .área de empréstimo. Os solos pertencentes a estas localidades foram subtraídos e estas áreas ficaram com suas características químicas e biológicas distantes das ideais. O desenvolvimento da vegetação depende das condições do substrato; melhorias de alguns dos atributos do subsolo destas áreas poderiam ser obtidos com a adição de resíduos orgânicos e/ou adubos químicos. O trabalho teve como objetivo avaliar o uso de resíduos orgânicos no crescimento do Stryphnodendron polyphyllum e como recondicionantes de subsolo degradado. A área utilizada para o experimento faz parte da Fazenda Experimental de Pesquisa e Extensão - FEPE, UNESP - Ilha Solteira, em Selvíria . MS. O subsolo continua a apresentar caráter ácido e pobre em nutrientes, após um ano de avaliação. O diâmetro do colo e altura de planta apresentam resultados crescentes ao longo do período, com os maiores valores para os tratamentos que receberam calagem, N + P e resíduos orgânicos. O carbono da biomassa, ao longo do experimento, apresentou tendências à estabilização enquanto que o quociente metabólico diminuiu no mesmo período. A colonização micorrízica e número de esporos foram influenciados positivamente pela presença de resíduos orgânicos, os quais apresentaram os maiores valores. / Abstract: Ilha Solteira region is covered for the most by cerrado as vegetation. In the late 60s as a result of the building of Hydroelectric Power Station of Ilha Solteira, some areas have been deforested and were used as loan areas. Thus, the soils belonging to these locations were subtracted and these areas became chemically poor soils with both physical and biological properties far from the ideal ones. The vegetation development depends on the substrate conditions; the improvement of some subsoil features in these areas could be obtained by adding organic residues and/or chemical fertilizers. This work aimed at evaluating the use of organic residues in the growth of Stryphnodendron polyphyllum and as a reconditioner of degraded subsoil. The area taken for the experiment is part of the Experimental Farm of Teaching and Research, FEPE, UNESP - Ilha Solteira, in Selvíria . MS. However, the subsoil keeps presenting the same acid characteristic and poor nutrient levels after a year of assessment. The column diameter and the height of the plant presented increasing results during the period; the highest values were for the treatments which received liming, N + P and organic residues. During the experiment, the carbon of the microbe biomass presented tendencies to the stabilization while the metabolic quotient decreased in the same period. The mycorrhization and the number of the spores were positively influenced by the presence of organic residues, showing the highest values. / Orientador: Ana Maria Rodrigues Cassiolato / Coorientador: Kátia Luciene Maltoni / Banca: Luiz Antonio Graciolli / Banca: Miguel Luiz Menezes de Freitas / Mestre

Energy systems have significant importance for social development, not least in developing countries. A well-developed energy system can contribute to economic, ecological as well as social sustainability. At the same time, the ambitions to globally reduce dependence on fossil-based fuels and the climate impacting emissions that accompany them increase. To achieve this, energy efficiency improvements and an increased share of renewable energy sources are required. Today, there are both great challenges and opportunities in developing energy systems in developing countries and at the same time reducing the global climate impact. Thanks to the sugar industry in Cuba, there are great opportunities for the country to develop its electricity production from biofuels in the form of bagasse, a residual product which is provided during the process of the production of sugar. This report examines the possibility of developing the energy system in the sugar factory Carlos Baliño, located in Villa Clara in Cuba. The purpose is to enable the factory to minimize its use of bagasse and to maximize electricity production. This is to provide the opportunity for the factory to become more economical and ecologically sustainable. The current energy system in the sugar industry was examined and a model of the energy flows was created in excel. Based on the current energy system, four different scenarios were then examined with potential improvements. These four scenarios were as follows; (1) Preheating, (2) Bagasse drying, (3) Increase inlet boiler pressure and (4) New generator. For the various scenarios, the energy flow schemes were defined and technical components were selected. An economic and ecological analysis based on the best possible parameters of the scenarios was then performed. The result showed that the marginal electricity demand for the current system was 19 kWh per tonne of sugar cane and that the fixed electricity demand was 890 kW. The model defined the value of the bagasse as 8.2 USD per tonne, based on the current system. The current cut of costs by replacing oil were defined as 31 MUSD and the total amount of saved carbon dioxide was 96,000 tonnes, both for a period of 6 years. Out of the four scenarios that were investigated and compared with current systems, drying of bagasse was the option that could best be justified. This scenario resulted in a bagasse value of 5.0 USD per tonne, a cut of costs of 51 MUSD by replacing oil over a 6-year period and 150,000 tonnes of reduced carbon dioxide emissions over the same period. Preheating resulted in an increase in bagasse consumption, but also a higher electricity production. The result also showed that increasing the pressure in the boiler is not relevant, as the current pressure is almost the maximum for the current system. Due to a simplified model, Scenario 4, which included the investment of a new generator, could not be tested. / Energisystem är av stor betydelse för samhällsutveckling, inte minst i utvecklingsländer. Ett väl utvecklat energisystem kan bidra till ekonomisk, ekologisk så väl som social hållbarhet. Samtidigt ökar ambitionerna om att globalt minska beroendet av fossilbaserade bränslen samt de klimatpåverkande utsläppen som följer med dessa. För att uppnå detta krävs energieffektiviseringar och en ökad andel förnyelsebara energikällor. Idag finns både stora utmaningar och möjligheter i att utveckla energisystem i utvecklingsländer och samtidigt minska klimatpåverkan globalt. Tack vare sockerindustrin på Kuba finns stora möjligheter för landet att utveckla dess elproduktion från biobränsle i form av bagass, en restprodukt som tillhandahålls i framställningen av socker. I denna rapport undersöks möjligheten att utveckla energisystemet i sockerbruket Carlos Baliño, beläget i Villa Clara på Kuba. Syftet är att möjliggöra för verksamheten att minimera dess användning av bagass samt maximera elproduktionen. Detta för att ge möjlighet för sockerbruket att bli mer ekonomiskt och ekologiskt hållbart. Det nuvarande energisystemet i sockerbruket undersöktes och en modell av energiflödena skapades i Excel. Utifrån det nuvarande energisystemet undersöktes därefter fyra olika scenarier med potentiella förbättringar. Dessa fyra scenarier var följande; (1) Förvärmning, (2) Bagasstorkning, (3) Höjning av tryck i pannan samt (4) Investering av ny generator. För de olika scenarierna framtogs dess energiflödesscheman samt tekniska komponenter. En ekonomisk samt ekologisk analys utifrån scenariernas bästa möjliga parametrar utfördes sedan. Resultatet visade att det marginella elbehovet för det nuvarande systemet är 19 kWh per ton sockerrör samt att det fasta elbehovet är 890 kW. Med modellen definierades värdet på bagassen som 8,2 USD per ton, utifrån det nuvarande systemet. Den nuvarande besparingen av kostnader genom att ersätta olja definierades till 31 MUSD och den totala mängden besparade koldioxidutsläpp som 96 ton, båda under en period på 6 år. Av de fyra scenarier som utreddes och jämfördes med nuvarande system var torkning av bagass det alternativ som bäst kunde motiveras. Detta scenario resulterade i ett värde på bagassen av 5,0 USD per ton, en minskning av kostnader om 51 MUSD genom att ersätta olja under en 6 års period samt 150 000 ton besparade koldioxidutsläpp under samma period. Förvärmning resulterade i en ökning av bagassförbrukning, men även en högre elproduktion. Resultatet visade även att en höjning av trycket i pannan ej är relevant, då det nuvarande trycket är näst intill maximalt för det nuvarande systemet. På grund av en förenklad modell kunde Scenario 4, vilken innefattade investering av en ny generator, ej testas.

[pt] A busca global por sustentabilidade tem se caracterizado por uma tendência em viabilizar a recuperação energética de resíduos. Neste contexto, no setor sucroalcooleiro, um dos principais desafios é aproveitar, adequadamente, os resíduos gerados no processamento da cana-de-açúcar. Nesta tese, estuda-se a produção de eletricidade, a partir do bagaço e biogás da vinhaça, em usinas termelétricas que operam com ciclos combinados híbridos. Um modelo matemático e numérico, desenvolvido na plataforma Excel, é proposto para simular cinco modos de operação de ciclos combinados híbridos e calcular, simultaneamente, indicadores termodinâmicos (energéticos e exergéticos), econômicos e ambientais. Adicionalmente, a aplicabilidade dos sistemas híbridos é demonstrada para usinas alimentadas por resíduos sólidos urbanos e gás natural. O estudo considera dados da literatura e informações adquiridas durante visitas técnicas a diversas usinas no Brasil e no exterior. Uma análise paramétrica mostra a influência de temperaturas e pressões de operação dos componentes da planta em questões econômicas, ambientais e operacionais de cada setor. Os resultados indicam um aumento relativo médio de 10,3 por cento na eficiência elétrica das plantas convencionais sucroalcooleiras, considerando o caráter intermitente e as demandas energéticas do setor. Em relação à média das plantas brasileiras, as emissões de CO2eq evitadas pode ser até 23,7 por cento superior. Para usinas de resíduos sólidos urbanos, integradas a um consumo de gás natural significativamente reduzido, o aumento relativo de eficiência é superior a 26 por cento, resultando em um potencial de abatimento das emissões em torno de 272,0 ktonCO2eq/ano. Taxas de retorno superiores a 27,0 por cento são obtidas para projetos de usinas híbridas de ambos os setores. A pesquisa é inovadora ao apresentar uma aprimorada rota tecnológica para o tratamento de resíduos, permitindo reduzir a sua disposição inadequada. Além disso, os estudos podem contribuir, concomitantemente, para o aproveitamento eficiente do gás natural e da biomassa residual no Brasil, diversificando a matriz energética do país. / [en] The search for sustainability has been characterized by a global tendency to enable new technologies for energy recovery from waste. In this context, in the sugar and alcohol sector, one of the main challenges is to, adequately, manage the waste generated in the sugarcane processes. In this thesis, the electricity production from bagasse and vinasse biogas, in power plants that operate with hybrid combined cycles, is investigated. A mathematical and numerical model is proposed, developed on the Excel platform, to simulate five operating modes of hybrid combined cycles and simultaneously, to calculate thermodynamic (energy and exergy), economic and environmental indicators. In addition, the applicability of hybrid systems, for power plants fed by municipal solid waste and natural gas, is demonstrated. The study considers data from the literature and information obtained through technical visits to several plants in Brazil and abroad. A parametric analysis shows the influence of temperatures and operating pressure of plant components on economic, environmental, and operational issues in each sector. Results indicate an average relative increase of 10.3 percent in the electrical efficiency of sugarcane plants, considering the intermittent nature and energy demands of the sector. In relation to Brazilian mills, the avoided CO2eq emissions in hybrid plants are around 23.7 percent higher. For municipal solid waste plants, integrated with a significantly reduced natural gas consumption, the relative increase in efficiency is greater than 27 percent, resulting in a potential reduction in emissions of around 272.0 ktonCO2eq/year. An internal rate of return above 25 percent is achieved for hybrid power plant projects, for both sectors. The research is innovative in presenting an improved technological route for waste treatment, allowing to reduce its inappropriate disposal. Furthermore, the study can simultaneously contribute to the efficient use of natural gas and residual biomass in Brazil, diversifying the country s energy matrix.

This study investigated the chemical modification method by citric acid and its enhancement effect on the adsorption capacity of sugarcane bagasse (SB) for copper removal from aqueous solution. Characterization studies were performed by using Fourier transform infra red (FTIR), which showed the introduction of carboxylic group in the structure the modified sugarcane bagasse (MSB). Batch study revealed the influence of pH, time, initial concentration of metal ion on adsorption capacity. The data showed an extremely good fit to Langmuir isotherm model from which the maximum adsorption capacity estimated reached 28.17 mg/g at optimum pH 5.5. Fixed bed column study using the adsorbent MSB confirmed that the breakthrough curves of the adsorption processes were dependent on bed height, initial concentration and flow rate. Linear regression analysis of the data demonstrated that Yoon-Nelson kinetic models were appropriate to explain the breakthrough curves. / Nghiên cứu đã thực hiện biến tính hóa học vật liệu bã mía bằng acid citric và đánh giá khả năng hấp phụ ion Cu(II) trong nước của bã mía (SB) trước và sau biến tính axit citric. Khảo sát cấu trúc vật liệu thông qua phổ hồng ngoại FTIR cho thấy các nhóm chức carboxylic có khả năng hấp phụ kim loại xuất hiện trong vật liệu biến tính. Thí nghiệm mẻ đánh giá sự ảnh hưởng của pH, thời gian và nồng độ của vật liệu tự nhiên và biến tính đến khả năng hấp phụ ion Cu(II). Kết quả của thí nghiệm mẻ phù hợp với mô hình Langmuir với khả năng hấp phụ cực đại đạt 28,17 mg/g tại nồng độ pH tối ưu là 5,5. Kết quả thí nghiệm trên mô hình cột cho thấy đường cong thoát của quá trình hấp phụ của vật liệu biến tính và chưa biến tính phụ thuộc và chiều cao lớp vật liệu, nồng độ ion Cu(II) ban đầu và vận tốc dòng chảy qua cột. Các dữ liệu thu nhận được từ thực nghiệm phù hợp với mô hình động học Yoon-Nelson.