Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Arnaldo Sarti / Banca: José Fernando de Andrade / Resumo: O Brasil é um país rico em diversas biomassas, como resíduo de cana de açúcar, bagaço de laranja, entre outros. Uma fonte de biomassa são os resíduos de poda de árvores, o qual toda cidade possui. Para garantir a saúde pública, o tratamento de água para o abastecimento de uma cidade é fundamental. Nas ETAs, estações de tratamento de água, o processo de tratamento gera um resíduo, o lodo, cuja destinação é precária e muitas vezes inadequada. De acordo com a Lei Federal Brasileira No 12.305/2010, Política Nacional de Resíduos Sólidos, deve haver aproveitamento de resíduos de forma economicamente viável e ambientalmente correta dos resíduos sólidos e disposição apropriada quando não possível tal aproveitamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi produzir um biocarvão da união destes dois resíduos, de forma a propor possível substituição do carvão antracitoso, utilizados nas ETAs. Desta forma foram coletadas amostras de serragem de poda de árvores e lodo de ETA. Estes materiais foram com- binados (blendas) nas proporções 10 % a 80 % em massa de lodo (LD) por massa de poda (BM) e submetidos à pirólise sob baixa temperatura (torrefação)(260 ◦C). Todas as amostras foram submetidas à análise termogravimétrica e através da estabilidade térmica em meio aquoso, e peletização, o biocarvão BB20 (20% de LD e 80% de BM) apresentou os melhores resultados e foi selecionado dentre as misturas. Foram efetua- das caracterizações por AI, FTIR, densidade, MEV, EDS, análise elementar, isotermas d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is a country rich in several biomasses, such as sugarcane residue, orange bagasse, among others. A source of biomass is pruning waste of trees, which every city has. To ensure public health, the water treatment for supplying a city is crucial. In the WTPs, water treatment plants, the treatment process generates a residue, the sludge, whose destination is precarious and often inadequate. According to the Brazilian Federal law number 2010/12.305, National Solid Waste Policy, should use of waste in an economically viable and environmentally sound way of solid waste and appropriate disposal where such use is not possible. Thus, the objective of this work was to produce a biochar of the union of these two residues, in order to propose possible substitution of the anthracyte coal, used in the WTPs. In this way, samples of sawing of trees pruning and WTP sludge was collected. These materials were combined (blends) in the proportions 10% to 80% by mass of sludge (LD) per mass of pruning sawdust (BM) and subjected to pyrolysis at low temperature (torrefaction) (260 C). All samples were submitted to thermogravimetric analysis and thermal stability in aqueous medium, and pelletizing, BB20 (20% of LD and 80% BM) showed the best results and was selected of the blends. Characterizations were performed by AI, FTIR, density, SEM, EDS, elemental analysis, nitrogen adsorption isotherms, porosity by mercury intrusion and adsorption tests with methylene blue. The density was of 0.3 g cm−... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientadora: Edilene Cristina Ferreira / Banca: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Débora Marcondes Bastos Pereira Milori / Resumo: O biocarvão tem grande importância agrícola como condicionador de solo porque é produzido a partir da pirólise de diferentes biomassas, até mesmo as consideradas descartáveis do ponto de vista alimentar ou energético e apresenta propriedades agrícolas importantes, tais como retenção de água, fornecimento de nutrientes para as plantas, auxilia no crescimento de microrganismos e atua sobre sequestro de CO2 atmosférico, retornando C ao solo. Além disso, devido aos seus sítios ativos, o biocarvão pode adsorver nutrientes, aumentando sua propriedade como condicionador de solo e apresentando potencial para ser usado como fertilizante de liberação gradual. No âmbito do controle de qualidade, a avaliação rápida de nutrientes nesses fertilizantes à base de biocarvão é essencial para fins agrícolas. Por isso, a proposta deste trabalho foi desenvolver métodos analíticos simples, utilizando espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) para determinar Ca, K, P e N em fertilizantes de biocarvão produzidos a partir de biomassa de eucalipto, bananeira e amendoim. A técnica LIBS foi empregada por apresentar atraentes características para ser aplicada em análise direta de biocarvão e por ser uma técnica consonante com a química verde. Ressalta-se que a decomposição por via úmida desse tipo de amostra requer a utilização de ácidos concentrados, peróxido de hidrogênio, altas pressões e elevadas temperaturas. Na determinação de Ca foi utilizada a linha de emissão 612,14 n... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Ivonete Ávila / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: Daniela Andresa Mortari / Resumo: Nessa dissertação é investigada o aproveitamento energético da casca de arroz pela aplicação do processo de pirólise lenta em um reator de leito fixo, o qual foi projetado e construído para realização de trabalho. É estudada a influência dos parâmetros do processo nas características do biochar obtido a partir da casca de arroz, com o objetivo avaliar a sua potencialidade na geração de energia. Para tal foi realizada caracterizações físico-química da casca de arroz in natura e do biochar obtido, aplicando-se diversas técnicas de análise, além da avaliação da eficiência energética. As análises foram estudadas a fim de determinar as condições experimentais que favorecem as características do biochar, tais como poder calorífico superior (PCS) e concentração de carbono fixo, e também o rendimento na produção do mesmo. Foi utilizado um planejamento experimental, conforme metodologia de Taguchi, utilizando-se uma matriz L9 e variando-se os parâmetros que influenciam na pirólise, sendo eles a taxa de aquecimento (β) 5, 10 e 20 ºC/min, temperatura (T) de 300, 400 e 500 ºC, tempo de residência (t) de 3600, 5400 e 7200 s e massa da biomassa in natura (m) de 125, 250 e 500 g. Os resultados indicaram que para os diferentes parâmetros estudados, o maior rendimento de biochar (37,71%) foi observado na condição experimental realizada no teste 7, sendo adotado β=20 ºC/min, T=300 ºC, t=5400 s, e m=500 g. O teste 6 apresentou o maior PCS, 49,05% maior que o da casca de arroz in natura, sendo a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this dissertation is investigated the utilization of the rice husk means slow pyrolysis process in a fixed bed reactor, which was designed and built to perform work. The influence of the process parameters on the characteristics of the biochar obtained from the rice husk is studied, with the objective of evaluating its potential in the energy. For this purpose, physicalchemical characterization of the in natura rice husk and the biochar obtained were performed, applying several analysis techniques, as well as the energy efficiency assessment. The analyzes were studied in order to determine the experimental conditions favoring the biochar characteristics, such as higher heat value (HHV) and fixed carbon concentration, as well as the yield in the production of the same. An experimental design was used, according to Taguchi's methodology, using a L9 matrix and varying the parameters that influence pyrolysis, being the heating rate (β) 5, 10 and 20 ºC / min, temperature (T) of 300, 400 and 500 ° C, residence time (t) of 3600, 5400 and 7200 if mass of the in natura biomass (m) of 125, 250 and 500 g. The results indicated that the highest biochar yield (37.71%) was observed in the experimental condition performed in test 7, using β = 20 ºC / min, T = 300 ºC, t = 5400 s, in = 500 g. Test 6 showed the highest HHV, 49.05% higher than in natura rice husk, being adopted β = 10 ºC / min, T = 500 ºC, t = 5400 s and m = 125 g. In the condition of higher fixed carbon concentration, test ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: André Henrique Rosa / Resumo: As florestas nativas são muito exploradas devido à crescente demanda de madeira e seus derivados para suprir o mercado consumidor, deixando evidente a importância das florestas plantadas como recurso para suprir a demanda comercial. O Pinus é uma espécie que se destaca devido a sua adaptabilidade aos mais diversos ambientes brasileiros. As indústrias beneficiadoras da matéria-prima para geração de madeira se caracterizam por gerar grande quantidade de resíduos denominados de "serragem", muitas vezes sem destinação. O objetivo desta pesquisa foi de gerar biochar através do processo de pirólise em diferentes temperaturas: 300º, 400º, 500º e 600ºC utilizando serragem de pinus spp. e avaliar sua incorporação ao solo na forma de substrato para germinação e desenvolvimento de mudas. Os biochar foram caracterizados quanto ao rendimento por pirólise e determinados seus teores de cinzas e carbono fixo segundo a norma ABNT NBR 8112/86. Todos os dados analisados desde a granulometria, caracterização físico-química, análises de germinação e o índice de qualidade de mudas através da metodologia de DICKSON, foram submetidos à analise estatísticas por teste de confrontamento de médias Tukey a 5% de probabilidade. Pode-se concluir que houve diferença significativa nos tratamentos que foram incorporados biochar, comprovando estatisticamente que o BC400, BC500 e BC600 obtiveram os melhores resultados o que também foi confirmado pelo índice de qualidade de mudas (IQD); não houve diferença entre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Native forests are overexploited due to growing demand for wood and its derivatives to meet the consumer market, making it clear the importance of planted forests as a resource to meet the commercial demand. The pine is a species that stands out because of its adaptability to the most diverse Brazilian environments. The beneficiary industries of the raw material for the generation of wood are characterized by generating large amounts of waste called "sawdust", often without destination. The objective of this research was to generate biochar through pyrolysis process at different temperatures: 300, 400th, 500th and 600 ° C using spp pine sawdust. and evaluate its incorporation into the soil as substrate for germination and seedling development. The biochar were characterized in terms of yield determined by pyrolysis and their ash content and fixed carbon according to ABNT NBR 8112/86. All data from the analyzed particle, physicochemical characterization, analysis germination and seedling quality index through Dickson method, were subjected to statistical analysis by means confronting Tukey test at 5% probability. It can be concluded that there was significant difference in treatments which were incorporated into biochar, proving that statistically BC400, BC500 and BC600 obtained the best results which was also confirmed by the changes of quality index (DCI)... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-04T16:37:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1384568 bytes, checksum: 49ba360c2b565baefc3da26656b48ee4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T16:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1384568 bytes, checksum: 49ba360c2b565baefc3da26656b48ee4 (MD5) Previous issue date: 2015-01-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A pirólise de resíduos orgânicos vem sendo utilizada para aproveitamento energético e o subproduto, o biocarvão, torna-se uma forma estável de armazenar carbono, contribuindo para diminuir a quantidade de CO2 lançado na atmosfera e também para a gestão de resíduos economicamente viáveis, manejo dos solos e sorvente de contaminantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização dos resíduos de bagaço da cana-de-açúcar, eucalipto e do lodo de esgoto para produção de biocarvão como forma de manejo destes resíduos e também determinar as propriedades químicas, físicas, mineralógicas e a extração ácida destes materiais produzidos em temperaturas de 350 ° e 500 ° e posteriormente, avaliar a sorção e dessorção de Cd e Pb C C por estes materiais. Desta forma, foram avaliados os teores de: C, N, O; análise química através da calcinação e solubilização em HNO 3; caracterização dos biocarvões por difratometria de raios X, espectroscopia de absorção atômica e microscopia eletrônica de varredura e extração em concentrações crescentes de HNO3. Para o ensaio de sorção foi adicionado solução de CaCl 2 (0,01 mol L-1), contendo doses crescentes de Cd(NO3)2 e Pb(NO3)2 em triplicata e individualmente, ajustando o pH para 5,5. Nos resíduos remanescentes foram adicionados 20 mL de solução de Ca(NO3)2 0,01 mol L-1 para a dessorção dos metais. O biocarvão de eucalipto (BC-E) apresentou maiores teores de Ca, Mg, K, Al, Zn e Cu em relação a da matéria prima e a extração foi muita baixa, mesmo elevando as concentrações do HNO 3. Já no biocarvão de lodo de esgoto (BC-L) apresentou as maiores taxas de liberação de nutrientes. O biocarvão de cana-de-açúcar (BC-C) apresentou alta xtração de Ca, P, Mg, K, S apenas com água deionizada.. Os BC‟s apresentaram picos característicos da caulinita, goethita, calcita e quartzo e os principais grupos identificados foram: aromático, álcool e éter e fenol, álcool, ácidos carboxílicos. A capacidade de adsorção máxima (Qmax) dos biocarvões variou em função da matéria-prima e apresentou maior capacidade de adsorção de Pb comparado ao Cd. O BC-C apresentou maior capacidade máxima de adsorção de Pb, seguida pelo BC-L e BC-E, enquanto que para Cd a sequência de maior adsorção foi inversa: BC-E, BC-L e BC-C A dessorção de Pb foi muito baixa em todos os BC‟s enquanto que a de Cd foi maior, chegando a 67% no BC-E e 45% no BC-C. A pirólise do lodo de esgoto é uma técnica promissora, uma vez que o biocarvão reduziu expressivamente a quantidade do resíduo, a concentração dos elementos tóxicos além de eliminar os organismos patogênicos e componentes orgânicos. O BC-E mostrou-se um eficiente adsorvente de Cd e o BC-C de Pb, enquanto o BC-C foi mais eficaz na dessorção de Cd e Pb. / The pyrolysis of organic waste has been used for energetic use and the use of by-product, the biochar, as stable form of carbon, helping to decrease the amount of CO2 released into the atmosphere and also for the economically viable waste management, soil management and contaminant sorbent. The aim of this study was to evaluate the use of waste sugarcane bagasse, eucalyptus and sewage sludge for production of biochar as a way of handling of this waste and also determine the chemical, physical, mineralogical properties and acid extraction of these materials produced at temperatures of 350 oC and 500 ° C and subsequently, evaluate the sorption and desorption of Cd and Pb by these materials. In this way, the levels were evaluated of: C, N, O; chemical analysis through of calcination and solubilization in HNO3; characterization of the samples by X-ray diffractometry atomic, absorption spectroscopy and scanning electron microscopy and in increasing concentration extraction from HNO 3. For sorption test was added 20 mL of CaCl2 solution (0,01 mol L-1), containing increasing doses of Cd(NO3)2 and Pb(NO3)2 in 1 g of biochar (BC) in triplicate and individually, adjusting the pH to 5,5. In the remaining wastes were added 20 mL of Ca (NO3)2 0,01 mol L-1 solution for the desorption of metals. The BC-E (eucalyptus biochar) showed higher levels of Ca, Mg, K, Al, Zn and Cu in relation to of the raw materials and the extraction was very low, even raising HNO3 concentrations. The BC-L (biochar from sewage sludge) presented the highest rates of nutrients release. BC-C (biochar from sugarcane) presented extraction of Ca, P, Mg, K, S only with deionized water. The BC's presented characteristic peaks of kaolinite, goethite; calcite and quartz and the main groups identified were: aromatic, alcohol and ether and phenol, alcohol, carboxylic acids. The maximum adsorption capacity (Qmax) of biochars was different with the raw material and presented greater Pb adsorption capacity compared to Cd. BC-C presented more the maximum adsorption of Pb, followed by BC-L and BC-E while that for larger sequence Cd adsorption was inverse: BC-E, BC-L and BC-C. The desorption of Pb was very low in all BC's while the Cd was higher, reached at 67% in BC-E and 45% in BC-C. The pyrolysis of sewage sludge is a promising technique, once the reduced quantity of biochar expressively residue, the concentration of toxic elements besides eliminate pathogenic organisms and organic components. The BC-E presented an efficient sorbent of Cd and the BC-C of Pb while BC-C was more effective on desorption of Cd and Pb.

Orientador: Wanderley José de Melo / Resumo: O biochar, biomassa carbonizada por processo de pirólise, foi aplicado na Amazônia, região com diversidade no extrativismo e agricultura, e constituída por exuberante mata espessa com solos bem drenados, pouco férteis e ácidos, com restrita camada de matéria orgânica na sua superfície. Este estudo avaliou a influência do biochar de caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) como condicionador de solo na produção de mudas de pimenta-do-reino (Piper nigrum L.). O experimento foi conduzido com 17 tratamentos em esquema fatorial 4x4+1, sendo 4 granulometrias combinadas com 4 doses de biochar, mais um controle, com 5 repetições, num delineamento em blocos casualizados. Foram avaliados variáveis no solo e na planta. Os resultados foram submetidos à análise da variância pelo teste F, seguindo-se com a análise de regressão polinomial, quando o teste F foi significativo a no mínimo 5 % de probabilidade. O teste de Tukey foi aplicado para comparação de médias. Observou-se que a inserção do biochar de caroço de açaí possibilitou aumento da atividade enzimática do solo e maior desenvolvimento vegetativo das mudas, sendo a dose de 16 t ha-1 e granulometrias de 5 mm o tratamento recomendado. / Abstract: The biochar, carbonized biomass by pyrolysis process, was applied in Amazonia, a region with diversity in extractivism and agriculture, and constituted by an exuberant thick forest with well drained, little fertile and acidic soils with restricted layer of organic matter in its surface. This study evaluated the influence of açaí lump biochar (Euterpe oleracea Mart.) as a soil conditioner in the production of black pepper (Piper nigrum L.) seedlings. The experiment was conducted with 17 treatments in a 4x4 + 1 factorial scheme, 4 particle sizes combined with 4 doses of biochar and a control, with 5 replications, in a randomized block design. Variables were evaluated in soil and plant. The results were submitted to analysis of variance by the F test, followed by polynomial regression analysis when the F test was significant at least 5 % probability. The Tukey test was applied for comparison of means. It was observed that the insertion of the biochar of the açaí lump allowed to increase the enzymatic activity of the soil and greater vegetative development of the seedlings, being the dose of 16 t ha-1 and particle sizes of 5 mm the recommended treatment. / Mestre

A geração de rejeitos radioativos é consequência da diversificada atuação do Brasil na área nuclear. A necessidade de um gerenciamento eficaz vem impulsionando pesquisas em novas tecnologias para o tratamento desses rejeitos de forma a garantir a segurança e a saúde dos seres humanos, além da preservação do meio ambiente. No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, rejeitos aquosos contendo urânio são gerados em diversas etapas do ciclo do combustível nuclear, requerendo um tratamento específico de modo a atingir níveis de inocuidade que permitam a sua liberação como rejeitos isentos. No presente estudo, a adsorção foi considerada para o tratamento desses rejeitos por ser uma técnica simples, de fácil operação e de baixo custo. Nos últimos anos, o interesse por fontes renováveis foi alavancado por questões ambientais e os resíduos agroindustriais tornaram-se uma fonte importante para a produção de novos materiais. No Brasil, o agronegócio tem uma expressiva participação na economia do país e a diversidade e a disponibilidade dos resíduos gerados em larga escala vêm se revelando como uma alternativa em potencial para a produção de adsorventes de baixo custo, como é o caso do biocarvão, que pode ser obtido através da decomposição térmica dos resíduos de biomassa. Dessa forma, esses resíduos de biomassa podem ser aproveitados para a obtenção de um material de valor agregado. Devido à sua estrutura porosa e superfície carregada, rica em grupos funcionais, os biocarvões são considerados excelentes adsorventes para metais tóxicos e, por isso, vêm conquistando o interesse de muitos cientistas nos últimos anos. A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa do cerrado e uma das mais promissoras fontes naturais e renováveis de óleo para as indústrias cosméticas, de alimentos e para a produção de biocombustíveis. O processamento do óleo da amêndoa do coco de macaúba gera um resíduo, que corresponde à casca da noz, denominado de \"endocarpo\". O presente estudo teve por objetivo demonstrar o potencial do endocarpo de macaúba como matéria-prima para a produção de biocarvão e a empregabilidade deste como material adsorvente na remoção de urânio (VI) de soluções aquosas. O biocarvão foi preparado por pirólise lenta a partir do endocarpo de macaúba em seis temperaturas diferentes (250 a 750 °C). O desempenho do processo de adsorção foi maximizado através da seleção das condições mais adequadas, ajustando-se os parâmetros que podem influenciar na adsorção: pH, dose, concentração inicial e tempo de contato. As maiores capacidades de adsorção foram obtidas para o biocarvão não-ativado produzido a 250 °C (BC250), seguido pelo biocarvão obtido a 350 °C (BC350), com eficiências de remoção de 86 % e 80 %, respectivamente. Esses resultados demonstraram o importante papel desempenhado pelos grupos funcionais de superfície na adsorção do U, hipótese que foi reforçada por meio da caracterização dos biocarvões obtidos em diferentes temperaturas. A análise elementar confirmou a redução das frações molares H/C e O/C conforme temperaturas mais elevadas foram empregadas na pirólise do endocarpo e a análise por espectroscopia no infravermelho demonstrou a crescente degradação dos grupos funcionais de superfície com o aumento da temperatura de pirólise, reduzindo a disponibilidade de sítios ligantes. Por isso, os biocarvões obtidos em temperaturas mais baixas (250 e 350 °C) apresentaram maior capacidade de troca catiônica. Além disso, a presença de grupos funcionais oxigenados tais como hidroxilas, carbonilas e carboxilas contribui para o fenômeno de quimissorção. Entretanto, o BC350 foi selecionado preferencialmente ao BC250 por apresentar um maior teor de carbono fixo, sendo, com isso, um material mais estável e, portanto, mais adequado para imobilizar U radioativo a longo-prazo. A ativação física do BC350 empregando CO2 possibilitou o aperfeiçoamento do adsorvente, obtendo-se um biocarvão com uma maior capacidade de adsorção para o U, alcançando 99,17 % de remoção. A análise por adsorção de nitrogênio mostrou que a ativação proporcionou um desenvolvimento significativo da estrutura porosa do biocarvão ativado (BC350- A), aumentando substancialmente a sua área superficial específica de 0,83 m2 g-1 para 643,12 m2 g-1. A adsorção do U(VI) pelo biocarvão de macaúba foi melhor descrita pelo modelo isotérmico de Redlich-Peterson. O melhor ajuste dos dados experimentais foi atribuído ao modelo cinético de pseudo primeira-ordem. A técnica de microfluorescência de raios X possibilitou comprovar a presença de urânio no biocarvão após a adsorção. Por fim, a aplicabilidade do BC350-A foi avaliada, em um estudo de caso, para o efluente de UF4 gerado em uma das etapas do ciclo do combustível nuclear, cuja concentração era de aproximadamente 5,1 mg L-1 de U. Após a adsorção, a concentração de U(VI) remanescente em solução foi de 107 μg L-1, ficando abaixo do limite máximo estabelecido pela Norma CNEN-NN-8.01 (217 μg L-1) evidenciando, assim, a empregabilidade do BC350-A no tratamento de rejeitos aquosos contendo U. / Radioactive wastes are generated as a consequence of Brazil\'s diverse activities in the nuclear area. The need for effective management has been driving recent researches into new technologies for the treatment of these wastes in order to ensure the safety and health of humans, as well as the preservation of the environment. At the Nuclear and Energy Research Institute, uranium-containing aqueous wastes are generated at various stages of the nuclear fuel cycle. Specific treatment is required to achieve safe levels for a proper disposal. Because of its simplicity, easiness of operation and low cost, adsorption was considered for the treatment of the radioactive aqueous wastes in the present study. In Brazil, agribusiness has a significant participation in the country\'s economy and the diversity and availability of residues generated in large-scale reveal a potential alternative for the production of low-cost adsorbents, such as biochars, which have been gaining the interest of many scientists in the last years. Biochars can be obtained by thermal decomposition of biomass residues and are excellent adsorbents for heavy metals because of their porous structure and charged surface, rich in functional groups. Macaúba (Acrocomia aculeata) is a palm tree native to the Brazilian\'s savannah and one of the most promising natural and renewable sources of oil for cosmetics, food and biofuels. The processing of almond oil of macaúba coconut produces a residue, which corresponds to the shell of the walnut, denominated \"endocarp\". The present study aimed to demonstrate the potential of the macaúba endocarp as a raw material for the production of biochar to be used as adsorbent material in the removal of uranium (VI) from aqueous solutions. The biochar was prepared from the macauba endocarp by slow pyrolysis at six different temperatures (250 to 750 °C). The performance of the adsorption process was maximized through the selection of the most suitable conditions, by properly adjusting the parameters that may influence the adsorption: pH, dose, initial concentration and contact time. The highest adsorption capacities were obtained for the non-activated biochar produced at 250 °C (BC250), followed by the biochar obtained at 350 °C (BC350), with removal efficiencies of 86 % and 80 %, respectively. These results point out to the importance of the surface functional groups in the U adsorption because they provide a large amount of binding sites. This hypothesis was reinforced through the characterization of the biochars obtained at different temperatures. Elemental analysis confirmed the reduction of the H/C and O/C molar fractions at higher pyrolytic temperatures and the infrared spectroscopy analysis demonstrated the increasing degradation of surface functional groups with growing temperatures. The presence of oxygenated functional groups such as hydroxyls, carbonyls and carboxyls contribute to the increase of the cation exchange capacity (CEC) and the biochars obtained at lower temperatures (250 and 350 °C) favor the process of adsorption by chemisorption. BC350 was preferentially selected to BC250, because of its higher fixed carbon content, thus, a more stable material and, therefore, more suitable for a long-term immobilization of radioactive U. Physical activation of BC350 resulted in an enhanced biochar, with a greater adsorption capacity for U, reaching over 99 % of removal efficiency. Nitrogen adsorption analysis showed that the activation provided a significant development of the porous structure of the activated biochar (BC350-A), substantially increasing its specific surface area from 0,83 m2 g-1 to 643,12 m2 g-1. The adsorption was better described by the Redlich-Peterson isotherm model. The best fit of the experimental data was attributed to the pseudo first-order kinetic model. The X-ray microfluorescence technique evidenced the presence of U in the biochar after adsorption. Finally, the applicability of BC350-A was evaluated for the UF4 effluent generated in one of the stages of the nuclear fuel cycle. After adsorption, the U (VI) was successfully removed from the aqueous effluent, achieving a remaining concentration of 107 μg L-1, thus proving the BC350-A applicability for the treatment of U-containing aqueous wastes.

A geração de rejeitos radioativos é consequência da diversificada atuação do Brasil na área nuclear. A necessidade de um gerenciamento eficaz vem impulsionando pesquisas em novas tecnologias para o tratamento desses rejeitos de forma a garantir a segurança e a saúde dos seres humanos, além da preservação do meio ambiente. No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, rejeitos aquosos contendo urânio são gerados em diversas etapas do ciclo do combustível nuclear, requerendo um tratamento específico de modo a atingir níveis de inocuidade que permitam a sua liberação como rejeitos isentos. No presente estudo, a adsorção foi considerada para o tratamento desses rejeitos por ser uma técnica simples, de fácil operação e de baixo custo. Nos últimos anos, o interesse por fontes renováveis foi alavancado por questões ambientais e os resíduos agroindustriais tornaram-se uma fonte importante para a produção de novos materiais. No Brasil, o agronegócio tem uma expressiva participação na economia do país e a diversidade e a disponibilidade dos resíduos gerados em larga escala vêm se revelando como uma alternativa em potencial para a produção de adsorventes de baixo custo, como é o caso do biocarvão, que pode ser obtido através da decomposição térmica dos resíduos de biomassa. Dessa forma, esses resíduos de biomassa podem ser aproveitados para a obtenção de um material de valor agregado. Devido à sua estrutura porosa e superfície carregada, rica em grupos funcionais, os biocarvões são considerados excelentes adsorventes para metais tóxicos e, por isso, vêm conquistando o interesse de muitos cientistas nos últimos anos. A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa do cerrado e uma das mais promissoras fontes naturais e renováveis de óleo para as indústrias cosméticas, de alimentos e para a produção de biocombustíveis. O processamento do óleo da amêndoa do coco de macaúba gera um resíduo, que corresponde à casca da noz, denominado de \"endocarpo\". O presente estudo teve por objetivo demonstrar o potencial do endocarpo de macaúba como matéria-prima para a produção de biocarvão e a empregabilidade deste como material adsorvente na remoção de urânio (VI) de soluções aquosas. O biocarvão foi preparado por pirólise lenta a partir do endocarpo de macaúba em seis temperaturas diferentes (250 a 750 °C). O desempenho do processo de adsorção foi maximizado através da seleção das condições mais adequadas, ajustando-se os parâmetros que podem influenciar na adsorção: pH, dose, concentração inicial e tempo de contato. As maiores capacidades de adsorção foram obtidas para o biocarvão não-ativado produzido a 250 °C (BC250), seguido pelo biocarvão obtido a 350 °C (BC350), com eficiências de remoção de 86 % e 80 %, respectivamente. Esses resultados demonstraram o importante papel desempenhado pelos grupos funcionais de superfície na adsorção do U, hipótese que foi reforçada por meio da caracterização dos biocarvões obtidos em diferentes temperaturas. A análise elementar confirmou a redução das frações molares H/C e O/C conforme temperaturas mais elevadas foram empregadas na pirólise do endocarpo e a análise por espectroscopia no infravermelho demonstrou a crescente degradação dos grupos funcionais de superfície com o aumento da temperatura de pirólise, reduzindo a disponibilidade de sítios ligantes. Por isso, os biocarvões obtidos em temperaturas mais baixas (250 e 350 °C) apresentaram maior capacidade de troca catiônica. Além disso, a presença de grupos funcionais oxigenados tais como hidroxilas, carbonilas e carboxilas contribui para o fenômeno de quimissorção. Entretanto, o BC350 foi selecionado preferencialmente ao BC250 por apresentar um maior teor de carbono fixo, sendo, com isso, um material mais estável e, portanto, mais adequado para imobilizar U radioativo a longo-prazo. A ativação física do BC350 empregando CO2 possibilitou o aperfeiçoamento do adsorvente, obtendo-se um biocarvão com uma maior capacidade de adsorção para o U, alcançando 99,17 % de remoção. A análise por adsorção de nitrogênio mostrou que a ativação proporcionou um desenvolvimento significativo da estrutura porosa do biocarvão ativado (BC350- A), aumentando substancialmente a sua área superficial específica de 0,83 m2 g-1 para 643,12 m2 g-1. A adsorção do U(VI) pelo biocarvão de macaúba foi melhor descrita pelo modelo isotérmico de Redlich-Peterson. O melhor ajuste dos dados experimentais foi atribuído ao modelo cinético de pseudo primeira-ordem. A técnica de microfluorescência de raios X possibilitou comprovar a presença de urânio no biocarvão após a adsorção. Por fim, a aplicabilidade do BC350-A foi avaliada, em um estudo de caso, para o efluente de UF4 gerado em uma das etapas do ciclo do combustível nuclear, cuja concentração era de aproximadamente 5,1 mg L-1 de U. Após a adsorção, a concentração de U(VI) remanescente em solução foi de 107 μg L-1, ficando abaixo do limite máximo estabelecido pela Norma CNEN-NN-8.01 (217 μg L-1) evidenciando, assim, a empregabilidade do BC350-A no tratamento de rejeitos aquosos contendo U. / Radioactive wastes are generated as a consequence of Brazil\'s diverse activities in the nuclear area. The need for effective management has been driving recent researches into new technologies for the treatment of these wastes in order to ensure the safety and health of humans, as well as the preservation of the environment. At the Nuclear and Energy Research Institute, uranium-containing aqueous wastes are generated at various stages of the nuclear fuel cycle. Specific treatment is required to achieve safe levels for a proper disposal. Because of its simplicity, easiness of operation and low cost, adsorption was considered for the treatment of the radioactive aqueous wastes in the present study. In Brazil, agribusiness has a significant participation in the country\'s economy and the diversity and availability of residues generated in large-scale reveal a potential alternative for the production of low-cost adsorbents, such as biochars, which have been gaining the interest of many scientists in the last years. Biochars can be obtained by thermal decomposition of biomass residues and are excellent adsorbents for heavy metals because of their porous structure and charged surface, rich in functional groups. Macaúba (Acrocomia aculeata) is a palm tree native to the Brazilian\'s savannah and one of the most promising natural and renewable sources of oil for cosmetics, food and biofuels. The processing of almond oil of macaúba coconut produces a residue, which corresponds to the shell of the walnut, denominated \"endocarp\". The present study aimed to demonstrate the potential of the macaúba endocarp as a raw material for the production of biochar to be used as adsorbent material in the removal of uranium (VI) from aqueous solutions. The biochar was prepared from the macauba endocarp by slow pyrolysis at six different temperatures (250 to 750 °C). The performance of the adsorption process was maximized through the selection of the most suitable conditions, by properly adjusting the parameters that may influence the adsorption: pH, dose, initial concentration and contact time. The highest adsorption capacities were obtained for the non-activated biochar produced at 250 °C (BC250), followed by the biochar obtained at 350 °C (BC350), with removal efficiencies of 86 % and 80 %, respectively. These results point out to the importance of the surface functional groups in the U adsorption because they provide a large amount of binding sites. This hypothesis was reinforced through the characterization of the biochars obtained at different temperatures. Elemental analysis confirmed the reduction of the H/C and O/C molar fractions at higher pyrolytic temperatures and the infrared spectroscopy analysis demonstrated the increasing degradation of surface functional groups with growing temperatures. The presence of oxygenated functional groups such as hydroxyls, carbonyls and carboxyls contribute to the increase of the cation exchange capacity (CEC) and the biochars obtained at lower temperatures (250 and 350 °C) favor the process of adsorption by chemisorption. BC350 was preferentially selected to BC250, because of its higher fixed carbon content, thus, a more stable material and, therefore, more suitable for a long-term immobilization of radioactive U. Physical activation of BC350 resulted in an enhanced biochar, with a greater adsorption capacity for U, reaching over 99 % of removal efficiency. Nitrogen adsorption analysis showed that the activation provided a significant development of the porous structure of the activated biochar (BC350-A), substantially increasing its specific surface area from 0,83 m2 g-1 to 643,12 m2 g-1. The adsorption was better described by the Redlich-Peterson isotherm model. The best fit of the experimental data was attributed to the pseudo first-order kinetic model. The X-ray microfluorescence technique evidenced the presence of U in the biochar after adsorption. Finally, the applicability of BC350-A was evaluated for the UF4 effluent generated in one of the stages of the nuclear fuel cycle. After adsorption, the U (VI) was successfully removed from the aqueous effluent, achieving a remaining concentration of 107 μg L-1, thus proving the BC350-A applicability for the treatment of U-containing aqueous wastes.

Submitted by Daiane de Moura Costa Oliveira null (daianemoura.19@hotmail.com) on 2017-10-06T00:41:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Daiane de Moura Costa Oliveira..pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-10-06T13:22:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_dmc_me_soro.pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-06T13:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_dmc_me_soro.pdf: 2470012 bytes, checksum: 305a00b0ed56c56b6c2d5093fd8fcd15 (MD5) Previous issue date: 2017-08-11 / As florestas nativas são muito exploradas devido à crescente demanda de madeira e seus derivados para suprir o mercado consumidor, deixando evidente a importância das florestas plantadas como recurso para suprir a demanda comercial. O Pinus é uma espécie que se destaca devido a sua adaptabilidade aos mais diversos ambientes brasileiros. As indústrias beneficiadoras da matéria-prima para geração de madeira se caracterizam por gerar grande quantidade de resíduos denominados de “serragem”, muitas vezes sem destinação. O objetivo desta pesquisa foi de gerar biochar através do processo de pirólise em diferentes temperaturas: 300º, 400º, 500º e 600ºC utilizando serragem de pinus spp. e avaliar sua incorporação ao solo na forma de substrato para germinação e desenvolvimento de mudas. Os biochar foram caracterizados quanto ao rendimento por pirólise e determinados seus teores de cinzas e carbono fixo segundo a norma ABNT NBR 8112/86. Todos os dados analisados desde a granulometria, caracterização físico-química, análises de germinação e o índice de qualidade de mudas através da metodologia de DICKSON, foram submetidos à analise estatísticas por teste de confrontamento de médias Tukey a 5% de probabilidade. Pode-se concluir que houve diferença significativa nos tratamentos que foram incorporados biochar, comprovando estatisticamente que o BC400, BC500 e BC600 obtiveram os melhores resultados o que também foi confirmado pelo índice de qualidade de mudas (IQD); não houve diferença entre nenhum tratamento com relação à quantidade de biochar e/ou serragem incorporada ao solo. / Native forests are overexploited due to growing demand for wood and its derivatives to meet the consumer market, making it clear the importance of planted forests as a resource to meet the commercial demand. The pine is a species that stands out because of its adaptability to the most diverse Brazilian environments. The beneficiary industries of the raw material for the generation of wood are characterized by generating large amounts of waste called "sawdust", often without destination. The objective of this research was to generate biochar through pyrolysis process at different temperatures: 300, 400th, 500th and 600 ° C using spp pine sawdust. and evaluate its incorporation into the soil as substrate for germination and seedling development. The biochar were characterized in terms of yield determined by pyrolysis and their ash content and fixed carbon according to ABNT NBR 8112/86. All data from the analyzed particle, physicochemical characterization, analysis germination and seedling quality index through Dickson method, were subjected to statistical analysis by means confronting Tukey test at 5% probability. It can be concluded that there was significant difference in treatments which were incorporated into biochar, proving that statistically BC400, BC500 and BC600 obtained the best results which was also confirmed by the changes of quality index (DCI); there was no treatment difference with respect to the amount of biochar and / or sawdust incorporated into the soil.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-10T11:36:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-10T11:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5603203 bytes, checksum: f374970d2b0531ad42846e59902d9dc2 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / Biocarvões ou biochars, materiais recalcitrantes e ricos em carbono, são obtidos a partir da pirólise de biomassa e têm sido objeto de estudos recentes em diferentes aplicações, dentre elas: melhoria das propriedades dos solos, remoção de contaminantes da água, gestão de resíduos, mitigação das mudanças climáticas e produção de energia. Os principais efeitos da aplicação dos biocarvões ao solo são o aumento do seu pH e a melhoria na produção das culturas. Biocarvões também têm demonstrado elevada capacidade de remoção de contaminantes da água, porém, devido a sua carga superficial predominantemente negativa, alterações químicas em sua superfície por meio de cátions têm sido avaliadas para possibilitar a adsorção de contaminantes aniônicos, como o fosfato. O fósforo (P), além de ser um potencial causador de eutrofização em corpos hídricos, é um nutriente para as plantas, sendo proveniente de uma fonte finita, em suas reservas naturais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um biocarvão capaz de remover P de solução aquosa e reaproveitar esse material enriquecido com P na agricultura, fechando assim um ciclo sustentável da utilização deste nutriente. No primeiro capítulo desta tese são apresentadas a síntese e caracterização de um biocarvão proveniente de resíduos de cenoura (Daucus carota L.), pré tratada em uma solução contendo magnésio para adsorção de P. As técnicas de caracterização indicaram que após a adsorção de P pelo biocarvão ocorreu a formação do composto Mg(H 2 PO 4 ) 2 no material, que apresentou capacidade máxima de adsorção de P de 138 mg g -1 , conforme o modelo da Isoterma de Langmuir. No segundo capítulo, a reutilização do biocarvão enriquecido com P (B/Mg-P) como um fertilizante fosfatado foi avaliada comparativamente à utilização de superfosfato triplo (ST), fertilizante de uso comercial, na cultura do milho cultivada em casa de vegetação. Os resultados obtidos demonstraram que não houve diferença significativa, pelo teste de Tukey a 5%, no conteúdo de P exportado pelas plantas e na taxa de recuperação do P aplicado entre o B/Mg-P e o ST, indicando que o B/Mg-P pode ser aplicado ao solo com o objetivo de fornecer P para as plantas, sendo ainda capaz de garantir o uso sustentável de P na produção agrícola. Paralelamente, outro objetivo deste trabalho foi desenvolver um filme híbrido de polímero biodegradável e biocarvão capaz de remover P da água eutrofizada, apresentando a vantagem de ser facilmente coletado após a adsorção. Dessa forma, no terceiro capítulo é apresentada a síntese e a caracterização deste novo filme e, ainda, os estudos de adsorção de P. A capacidade de remoção de P conforme o modelo da Isoterma de Langmuir foi de, aproximadamente, 22 mg g -1 . Devido as características de adsorção e sua biodegradabilidade, esse filme apresenta potencial para ser aplicado na agricultura como fonte de P para as plantas. / Biochars, recalcitrant materials and rich in carbon are obtained from the pyrolysis of biomass and have been the subject of recent studies in different applications, among them: improvement of soil properties, removal of contaminants from water, waste management, mitigation of climate change and energy production. The main effects of the application of biochars to the soil are the increase of their pH and the improvement in crop production. Biochars have also shown a high capacity for the removal of contaminants from water, however, due to their predominantly negative surface charge chemical changes in their surface by cations have been evaluated to allow the adsorption of anionic contaminants, such as phosphate. Phosphorus (P), besides being a potential cause of eutrophication in water bodies, is a nutrient for the plants, coming from a finite source. In this sense, the objective of this work was to develop a biochar capable of removing P from aqueous solution and reuse this material enriched with P in agriculture closing a sustainable cycle of the use of this nutrient. In the first chapter of this thesis are presented the synthesis and characterization of a biochar from carrot residue (Daucus carota L.), pretreated in a solution containing magnesium for adsorption of P. Characterization techniques indicated that after adsorption of P by the formation of the compound Mg(H 2 PO 4 ) 2 in the material, which presented a maximum P adsorption capacity of 138 mg g -1 , according to the Langmuir Isotherm model. In the second chapter, the reuse of P-enriched biochar (B/Mg-P) as a phosphate fertilizer was evaluated in comparison to the use of triple superphosphate (TS), commercial fertilizer, in maize grown under greenhouse conditions. The results showed that there was no significant difference in the content of P exported by the plants and in the recovery rate of P applied between B/Mg-P and TS, indicating that B/Mg -P can be applied to the soil with the objective of providing P to the plants, and is still able to guarantee the sustainable use of P in agricultural production. In parallel, another objective of this work was to develop a hybrid film of biodegradable polymer and biochar capable of removing P from eutrophic water, with the advantage of being easily collected after adsorption. Thus, in the third chapter we present the synthesis and characterization of this new film and also the adsorption studies of P. The capacity of removal of P according to the Langmuir Isotherm model was approximately 22 mg g -1 . Due to the adsorption characteristics and its biodegradability, this film has potential to be applied in agriculture as a source of P for plants.