Orientador: Carlos Alfredo Joly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:00:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Padgurschi_MairadeCamposGorgulho_M.pdf: 6382623 bytes, checksum: 66780bca7fbb49179066e427b90b20c9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Composta pela Floresta Ombrófila Densa, Floresta Ombrófila Mista, Floresta Estacional Semidecídua e ecossistemas associados, a Mata Atlântica (MA) sofreu inúmeras pressões que resultaram em redução de sua área. Estudos revelam que restam entre 11,4% e 16% da sua cobertura original e, devido a perda de mais de 70% de sua área somado a presença de espécies endêmicas e biodiversidade, e considerada um hot spot. No Estado de São Paulo, sua proteção esta no Parque Estadual da Serra do Mar (PESM) considerado o maior remanescente continuo de MA e o maior parque estadual paulista. Em sua área de abrangência ocorrem diversas fisionomias vegetais que podem (dentre outras) ser classificadas pela altitude, como no caso das Florestas Montanas, local do presente estudo. Pouco ainda se sabe sobre a estrutura dessas florestas que possuem a presença quase constante de bambus (ou taquaras, como são conhecidos). Assim, este trabalho teve por objetivo verificar a correlação entre as taquaras e a estrutura e composição florística da Floresta Ombrófila Densa Montana do Núcleo Santa Virginia/PESM. Atuou em 1 hectare de floresta montana primaria (1100 m) no município de São Luiz do Paraitinga/SP. A área foi dividida em parcelas contiguas de 10 x 10 m e todas as arvores com perímetro a altura do peito PAP ? 15 cm (DAP ? 4,8 cm) foram plaqueadas, coletadas para identificação das espécies e tiveram suas alturas calculadas, posicionamento na parcela e perímetro medidos. Para as taquaras, a área ocupada e a distribuição das moitas e o total de colmos foram mensurados. A biomassa viva total acima do solo foi calculada tanto para as arvores quanto para as taquaras. As relações entre a riqueza e estrutura da floresta e a abundancia de taquaras resultaram da Analise de Componentes Principais (PCA). Foram encontrados 1974 indivíduos e 579 moitas de taquara da espécie Merostachys neesii Ruprecht (3813 colmos). No total de 42 famílias e 195 espécies, as famílias e os gêneros mais ricos foram Myrtaceae (50), Lauraceae (30), Monimiaceae (11) e Rubiaceae (9) e Ocotea (12), Mollinedia (10) e Eugenia (6). O valor do índice de diversidade de Shannon foi 3,73 nats/ind e a equabilidade de Pielou foi 0,7. A altura media das arvores foi 9,1 m e o dossel 20 m. A área basal total (arvores vivas) foi 41,4 m². Encontrou-se alta densidade de Euterpe edulis Mart. (562), porém não houve nenhuma relação entre este e a densidade de colmos e nem destes com a densidade, riqueza e área basal dos demais indivíduos arbóreos. Os resultados mostraram que a presença das taquaras não se correlaciona com a estrutura arbórea nem com a riqueza. Contudo, são necessários mais trabalhos para verificar se as taquaras não interferem nos demais estratos da floresta e também o papel desse grupo no funcionamento da MA. / Abstract: Formed by Ombrophilous Dense Forest, Mixed Ombrophilous Forest, Semidecidous Seasonal Forest and associated ecosystems, the Atlantic Forest had been suffered a lot of pressure which resulted in a reduction of most of its natural area. Surveys show that there are around 11.4% and 16% of its natural cover and for this reason plus the presence of endemic species this biome is a biodiversity hotspot. In Sao Paulo state, the preservation of part of this hotspot is in the Serra do Mar State Park (PESM, in portuguese), which is, nowadays, the major continuum remaining of Atlantic Forest and the greatest state park of Sao Paulo. In the PESM there are many physiognomies which can be classified by the altitude, as the Montane Forests where this study was conduct. Although some information is available, a little is known about the structure of these forests, where the bamboos (popularity known as taquaras) are abundant. In this perspective this study intended to verify if there is a correlation between the taquaras and the forest structure and richness in a Montane Ombrophilous Dense Forest of Nucleo Santa Virginia/PESM. 1-ha plot in a montane forest (1100 m) in Sao Luiz do Paraitinga municipality was studied. The area was divided into 100 subplots of 10 x 10 m and all trees with at least 15 cm of perimeter at breast height (DBH ? 4.8 cm) were marked and collected for species identification and their heights and perimeter were taken. For the bamboos, the area occupied, distribution of the clumps and a total of culms per subplot were taken. For both, trees and bamboos, the total aboveground live biomass (AGB) were calculated. The relations between the richness and structure of a patch of Atlantic Ombrophilous Dense Forest and the abundance of taquara were analyzed through Principal Component Analyzes (PCA). 1974 trees in the sampling criteria and 579 clumps of Merostachys neesii Ruprecht (or 3813 culms) were found. In a total of 42 botanical families and 195 species, the Myrtaceae (50), Lauraceae (30), Monimiaceae (11) and Rubiaceae (9) and Ocotea (12), Mollinedia (10) and Eugenia (6) were the richest families and genera. Shannon¿s diversity index was 3.73 nats/ind and Pielou¿s equability was 0.7. The average tree height was 9.1 m and the canopy was around 20 m. The basal area (live trees only) was 41.4 m².ha-1. There were a high density of Euterpe edulis Mart. palm (562), but no relation between this specie and bamboo culms were found neither between bamboos and richness, density or basal area of trees. These results showed that there are no relations between the taquaras and the forest structure and composition of trees. Nevertheless, more studies to check if these relations occur in another forest stratum and the role that taquaras play in the functioning of Atlantic Rain Forest are necessary. / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Orientador: Oscar Antonio Braunbeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T08:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michelazzo_MarcioBeraldo_M.pdf: 766633 bytes, checksum: c822032d0a6d200120086d977866cf38 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A biomassa é uma fonte de energia renovável, disponível e alternativa. Quando a colheita é feita sem realização de queimada, a biomassa da cana-de-açúcar, na forma de palhiço, é uma das fontes de energia renovável com enorme potencial no Brasil. Todavia, o aproveitamento desses resíduos em larga escala é dificultado pelo alto custo de seu recolhimento, principalmente no que diz respeito ao recolhimento, adensamento e transporte. Este trabalho analisou tecnicamente algumas características envolvidas no recolhimento do palhiço, tais como massa específica final do palhiço e complexidade das máquinas envolvidas, juntamente com uma análise econômica, por meio de um modelo de cálculo de custo, por meio de simulação de eficiências e capacidades operacionais que compõem cada sistema de recolhimento do palhiço. De acordo com os resultados, o sistema colheita integral apresentou o menor custo de recolhimento do palhiço, tanto para distância pequenas como para grandes distâncias. Seguido pelos sistemas picado a granel, fardo cilíndrico, fardo algodoeiro, peletização e briquetagem / Abstract: Sugarcane is one of the energy sources most readily available in Brazil, mainly due to residues such as trash (tops, dry and green leaves). However, large scale use of these residues still faces high recovery costs related to gathering, baling, transportation, chopping and technology for residue utilization. An analysis was done of the mechanical principles involved in the packing processes. A model was defined to estimate the cost of trash recovery simulating the field capacity, oil consumption, depreciation, repair and maintenance and labor required for the field and transport operations. Six recovery systems were studied both from the technical and economical points of view. The results showed that handling billets and trash together, described as ¿Integral harvest¿, has the lowest cost for trash recovery, both for short and long distances, followed by bulk handling of chopped trash, the round bale, the giant bale and finally the pellet and briquette systems / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PelaezSamaniego_ManuelRaul_M.pdf: 2941644 bytes, checksum: 7339da84b3d945856dfe27ff9c0c79c4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em setembro de 2002 foi promulgada no Estado de São Paulo a Lei Nº 11.241, que dispõe sobre a abolição gradativa do uso das queimadas como método para eliminar a palha de cana-de-açúcar (folhas e pontas) no processo de colheita. Um dos impactos diretos da execução dessa lei será a disponibilidade no curto prazo de grandes quantidades de palha de cana, cujo potencial energético é muito importante, mas precisa do desenvolvimento e/ou adaptação de tecnologias adequadas para seu uso que incluem operações de colheita e processamento termoquímico. Entre as tecnologias aplicáveis ao aproveitamento energético da palha de cana (e da biomassa em geral), a pirólise rápida oferece a vantagem de produzir altas quantidades de derivados líquidos, e outros produtos como carvão vegetal e gases. O uso destes produtos da pirólise é diverso: produção de energia, ou na industria química, dentro do conceito de bio-refinaria. No contexto apresentado, o presente trabalho realiza a avaliação técnica do uso dos ésteres dos ácidos carboxílicos derivados do bio-óleo de pirólise da palha de cana misturados com gasolina em um motor Otto. Para isto, a palha de cana foi acondicionada e depois pirolisada na planta de pirólise rápida PPR-200, de propriedade da Unicamp. Os produtos foram o bio-óleo, finos de carvão vegetal, gases de pirólise e ácido pirolenhoso. Do bio-óleo obtido foram extraídos os ácidos carboxílicos, mediante esterificação de Fisher em meio ácido, usando etanol, dando como resultado um composto denominado de bioflex. A palha de cana-de-açúcar, o bio-óleo de pirólise e o bioflex foram caracterizados para determinar suas propriedades físicas e químicas. O Poder Calorífico Inferior (PCI) do bio-óleo resultou em 21,46 MJ/kg. No caso do bioflex, o PCI foi 31 MJ/kg. Foram desenvolvidos testes preliminares para determinar as possibilidades de misturar o bioflex com combustíveis derivados do petróleo. Observou-se impossibilidade de misturar bioflex com diesel, e as porcentagens de mistura com gasolina tipo A foram baixas (até 3%). Quando se usou gasolina tipo C se conseguiu maior adição de bioflex na gasolina. Das misturas bioflex-gasolina C, a de maior interesse resultou a denominada G90-B10 (90% de gasolina tipo C com 10% de bioflex), a qual foi utilizada nos ensaios em um motor-gerador elétrico de gasolina de 2 KVA. Nesse motor foram avaliados e comparados: variação de potência com a carga aplicada, consumo de combustível, etc., quando usadas a mistura G90-B10, gasolina tipo A e gasolina tipo C. A carga aplicada durante os ensaios consistiu de um banco de resistências elétricas variáveis desde 200 W até 2000 W. A medição da potência elétrica gerada foi efetuada sob distintas condições de carga e diferentes regimes de rotação do eixo do motor. Os resultados mostraram que a potência gerada pelo gerador e o consumo de combustível do motor são similares quando usados os três combustíveis, fato que permite concluir que é tecnicamente viável o uso do bioflex misturado com gasolina C em proporções 10/90 em motores de ciclo Otto / Abstract: In September 2002 the state of São Paulo promulgated the Law Nº 11241 by which was codified the gradual elimination of fire as a method to remove trash from the sugar-cane fields before harvestig. Large amounts of sugar-cane trash with an important energy potential will be available as a result of this law. New technologies to harvest and process this biomass need to be developed and/or adapted. Amongst the potential concepts to use the energy contained in sugar-cane trash, fast pyrolysis offers important advantages since high liquid yield, char and syngas can be obtained with this technology. These materials can be used to produce energy or chemicals in power plants or in new bio-refineries. A technical evaluation of using carboxylic acids ethyl esters derived from sugar-cane trash bio-oil, mixed with gasoline in an Otto engine is presented. The sugar-cane trash was ground, dried and further pyrolyzed in the PPR-200 fast pyrolysis plant, owned by Unicamp. The products were: a decanted bio-oil, an aqueous phase, charcoal fines and pyrolitic gases. The carboxylic acids were extracted from the decanted oil and esterified by the Fisher acid catalyzed method, using ethanol. The resulting product was called bioflex. The sugar-cane trash, the bio-oil and the bioflex were characterized to determine their physico-chemical properties. The Lower Heating Value (LHV) of the bio-oil resulted 21,46 MJ/kg. In the case of bioflex, its LHV was 31 MJ/kg. Preliminary tests were performed to evaluate the fuel performance of bioflex /conventional petroleum derived fuel blends. The bioflex was not miscible in diesel and only very low amount (3 vol %) was soluble in gasoline type A. Larger solubility was observed with Brazilian gasoline type C. The blend containing 90% of gasoline type C and 10% of bioflex, herein called G90-B10, presented the biggest interest so was used as fuel in a 2 KVA electric Otto engine-generator. The engine power versus applied load, fuel consumption, etc., when used G90-B10 mixture, gasoline type A and gasoline type C were evaluated and compared. The load applied during the tests consisted of a variable electric resistance with capacity from 200 W to 2000 W. The measurement of the generated electricity was made under different load conditions and under different shaft-engine rotation speed. Results showed that the power generated and the fuel consumed by the engine was similar when using the three fuels. These results confirm the technically viability of 10/90 (bioflex-gasoline C) blends as fuels in Otto engines / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Serrano_DiegoMachadoCarrion_M.pdf: 3723453 bytes, checksum: 7b7e13e42962bface6ba8a38c221ba08 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O pellets é um bioenergético de uso relativamente difundido em países desenvolvidos de clima temperado, tendo sido nos últimos anos empregado de forma crescente como fonte de energia em aquecimento residencial e na geração de energia elétrica e térmica, em unidades "co-firing", principalmente na Europa, que é o maior mercado consumidor do produto. Nesse contexto, o Brasil, por possuir vocação florestal devido ao clima, disponibilidade de terras e ter segmento florestal bem estruturado, apresenta potencial para se inserir como supridor nesse mercado. Na elaboração desta dissertação, considerada a disponibilidade de biomassa, duas regiões foram identificadas como as mais promissoras para a produção de pellets a partir dos resíduos de madeira: as regiões Norte e Sul, sendo que a segunda tem significativa vantagem por possuir uma cadeia de produtos florestais fundamentada na silvicultura (florestas plantadas), enquanto na primeira haveria severas restrições devido à dificuldade de rastreamento da origem da biomassa. Foi feita a análise econômica de um empreendimento hipotético voltado à produção de pellets de madeira situado na região Sul do país, sob condições reais de mercado e logística. Os resultados indicam que, para uma planta pelletizadora com capacidade de 100.000 toneladas de pellets/ano, preço da biomassa em torno dos R$ 35,00/m3 e com preços de pellets a granel em porto na Europa (CIF) fixado em 140 ¿/tonelada, o empreendimento é viável, com TIR de 17% e VPL de R$ 3.6 milhões para taxa de desconto de 13%. O custo do frete marítimo é determinante na estrutura de custos, seguido do preço da matéria prima. / Abstract: Pellets is a solid biofuel that has been fairly used in developed countries of temperate climate. In recent years its consumption has increased for residential heating and electricity and thermal generation in co-firing plants, particularly in Europe, that is worldwide the largest pellets' market. Brazil has good potential to be a supplier in the emerging pellets market due to its forest tradition, adequate weather, land availability and a well-organized forestry segment. Based on the availability of biomass, it can be considered that there are two regions in Brazil that are promising for pellets production from wood waste: the North and South regions, but with a strong advantage of the second due to the supply chain of forest products based on commercial plantations; the production in the North region would suffer severe constraints due to the difficulty in tracking the sources of biomass. The assessment regarding the potential of pellets production for exporting is based on a hypothetical venture aiming at producing woodpellets in Paraná, considering real market conditions and logistics. The results indicate that a pellets plant with capacity to produce 100,000 t of pellets/year, biomass price turning around US$ 19.00/m3, and pellets price at European harbors (CIF value) as ¿ 140 per tonne, would be feasible, with an IRR of 17% or a NPV of US$ 1.7 million at a discount rate of 13%. The two main important factors in the final cost are the shipping cost from Brazil to Europe and the price of the raw material (i.e., its opportunity cost). As expected, the economic feasibility depends on the cost of raw material, as well as on the price paid for the product in European harbors. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Kil Jin Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pighinelli_AnnaLeticiaMontenegroTurtelli_D.pdf: 8212491 bytes, checksum: c617ef5189c9c2de0d834c9e3aadfc78 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biodiesel em rota etílica à partir de quatro matérias-primas. A primeira etapa do trabalho foi avaliar o processo de prensagem para extração de óleo de amendoim em casca, algodão com línter e girassol. Para isso foi utilizado um planejamento experimental, avaliando a influência da temperatura (25 a 110oC) e teor de umidade (4 a 13,95%) dos grãos e da rotação da prensa (85 a 119rpm), no rendimento em óleo bruto e também na qualidade do óleo para ser utilizado como matéria-prima para a produção de biodiesel. Para a extração do óleo de amendoim, a melhor condição obtida foi para a faixa de rotação entre 80 e 90rpm, temperatura entre 40 e 50oC e teor de umidade entre 8 e 12%, com 95,74% de óleo removido. Na prensagem do algodão, o melhor rendimento foi de 75,38% em óleo bruto, para rotação de 85rpm, teor de umidade de 9% e temperatura do grão entre 110 e 120oC. O maior rendimento em óleo bruto de girassol, 68,38%, para rotação da prensa entre 100 e 115rpm, temperatura do grão entre 25 e 30oC e teor de umidade próximo de 7%. A etapa seguinte foi a de transesterificação dos óleos brutos filtrados em laboratório, avaliando a influência da razão molar etanol:óleo e da concentração de catalisador metilato de sódio, no rendimento em biodiesel bruto. Para o biodiesel bruto de amendoim, o maior rendimento alcançado foi de 96,82% para razão molar de 9:1 e 3% de catalisador. A produção de biodiesel de algodão foi prejudicada pela alta acidez do óleo, que inviabilizou a reação química nas condições experimentais previstas neste trabalho. A transesterificação etílica do óleo de girassol apresentou rendimento máximo de 98,39% em biodiesel bruto para razão molar de 9:1 e 3% de catalisador. O óleo refinado de soja também foi utilizado, apresentando rendimento máximo em biodiesel bruto de 97,08% para razão molar de 15:1 e 3% de catalisador. Os pontos críticos obtidos em laboratório foram utilizados na transesterificação em reator piloto e o biodiesel produzido foi purificado por lavagem com água acidificada, sílica e por destilação, avaliando a qualidade do produto final conforme legislação da ANP. A destilação foi o melhor método de purificação para todas as amostras de biodiesel. Dentre as oleaginosas aqui estudadas, pode-se afirmar que o girassol foi a melhor para produção de biodiesel, apresentando um bom desempenho durante a prensagem, com bom rendimento em óleo, facilidade na transesterificação e na purificação. O cultivo do girassol contribui para o melhoramento do solo e a torta resultante da prensagem é rica em proteínas, com possibilidade de comercialização / Abstract: The present work had as aim to evaluate biodiesel production using ethanol and four types of raw materials. In the first part of the study, the oil expression of hole peanut grain, cottonseed and sunflower was evaluated. A experimental design with two variables was used to estimate the influence of the independent variables: grain temperature (25 to 110oC), grain moisture content (4 to 13.95%) and expeller rotation (85 to 119rpm) on the crude oil and oil quality for its use in biodiesel production. The best condition for peanut oil expeller was: rotation from 80 to 90rpm, grain temperature from 40 to 50oC and grain moisture content from 8 to 12%, with a maximum oil recovered of 95.74%. For cottonseed oil expeller, the best oil yield was 75.38%, for 85rpm of expeller rotation, 9% of grain moisture content and grain temperature ranged from 110 to 120oC. Sunflower crude oil best results, 68.38%, was achieved for rotation ranged from 100 to 115rpm, grain temperature from 25 to 30oC and moisture content around 7%. The follow study was the transesterification of crude oils, evaluating the influence of molar ratio ethanol:oil and catalyst concentration sodium methylate, on the unpurified biodiesel yield. The higher unpurified peanut biodiesel yield was 96.82% using molar ratio of 9:1 and 3% of catalyst. Cottonseed biodiesel production was affected by oil high acid value so the chemical reaction not occurs in the experimental conditions provided in this work. Sunflower oil ethanolysis had the higher yield of 98.39% for a molar ratio of 9:1 with 3% of sodium methylate. Refined soybean oil was also used in biodiesel production; the maximum biodiesel yield was 97.08% for a molar ratio of 15:1 and 3% of catalyst. Critical experimental conditions obtained in laboratory scale were applied in small reactor and the biodiesel produced was purified with acid water, silica and distillation. All biodiesel samples had quality aspects evaluated concerning Brazilian legislation. Distillation was the best purification method for all biodiesel types. Amongst all oilseeds evaluated, sunflower had the best performance in all studies: oil expeller, oil yield, biodiesel production and biodiesel purification. Sunflower cultivation contributes for soil improvement and the cake resulting from oil expeller has a higher protein level and has market value / Doutorado / Tecnologia Pós-Colheita / Doutor em Engenharia Agrícola

Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos matemáticos fenomenológicos capazes de descrever a cinética de oxidação química e enzimática de ligninas de palha e bagaço de cana, obtidas por diferentes processos. A oxidação química foi realizada utilizando-se lignina de bagaço de cana obtida por explosão a vapor e por polpação Acetosolv. As reações se processaram em 4 temperaturas (50, 70, 90 e 115 °C) e o fluxo de oxigênio foi mantido constante a 60 mL/min. O meio reacional foi composto por 0,5 g de lignina, 100 mL de ácido acético glacial, 1,6 mL de HBr (47% p/v), 0,05 g de acetato de manganês (II), 0,42 g de acetato de cobalto (II) e 10 mL de anidrido acético. A cinética da reação foi acompanhada por medida de absorbância a 280nm. O modelo foi proposto considerando a cinética de ordem n e incorporando a equação de Arrhenius, que relaciona a constante de velocidade com a energia de ativação e a temperatura do sistema. A integração dos modelos foi feita utilizando-se o método de Runge-Kutta de quarta ordem e o ajuste dos parâmetros foi realizado segundo o método de Levenberg-Marquardt. A validade estatística do ajuste dos modelos foi avaliada pelo método de análise de variância. Os valores de energia de ativação obtidos foram 9099 ± 947 J/mol para a lignina de explosão a vapor e 785 ± 55 J/mol para a lignina acetosolv. A constante cinética K apresentou valor 6,62 ± 1,3 para a lignina de explosão a vapor e 0,0184 ± 0,0035 para a lignina acetosolv. A ordem de reação encontrada foi 1,22 ± 0,12 para a lignina de explosão a vapor e 1,19 ± 0,06 para a lignina acetosolv. A oxidação enzimática foi realizada utilizando lignina de palha e bagaço de cana e 4 extratos enzimáticos: extrato de maçã, extrato de maçã reutilizado, extrato de batata e enzima comercial NOVOZYM 51003. As reações se processaram em solução tampão fosfato 50 mmol/L (pH 7,6) e 1,4-dioxano, 3:1(v/v), no volume total de 30 mL. Foram utilizados 300 mg de lignina, 15 mL de extrato enzimático, 0,1% de glicerol e 30 mL/min de O2. A cinética da reação foi acompanhada pela medida de absorbância a 265, 280 e 320nm. O modelo foi proposto com base na cinética de Michaelis-Menten e foi capaz de reproduzir os dados experimentais. A consideração da cinética enzimática forneceu valores de correlação melhores que os obtidos em outros trabalhos, que não consideraram a cinética enzimática na modelagem. A formação dos grupos -carbonílicos, monitorada a 280nm, foi, em geral, a reação que apresentou maior constante de velocidade. Foi observado que o binômio C-ks é importante para a cinética da reação e a reação enzimática que apresentou maior afinidade enzima-substrato foi a de formação de grupos carboxílicos, monitorada a 320nm, para a oxidação com extrato de maçã. A oxidação enzimática da lignina de bagaço apresentou comportamento cinético diferente da lignina de palha, evidenciando que há diferenças estruturais entre essas ligninas não elucidadas ainda. / This work proposed phenomenological mathematical models capable of describing chemical and enzymatic oxidation kinetics of sugarcane straw and bagasse from different processes. Chemical oxidation was realized using sugarcane bagasse lignin obtained by steam explosion and acetosolv pulping. The reactions were carried out under 4 different temperatures (50, 70, 90 and 115 °C) and the oxygen flux was maintained constant at 60 mL/min. The reaction medium was formulated using 0.5 g lignin, 100 mL glacial acetic acid, 1.6 mL HBr (47% w/v), 0.05 g manganese acetate (II), 0.42 g cobalt acetate (II) and 10 mL acetic anhydride. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 280 nm. It was proposed a model considering n-order kinetics and incorporating Arrhenius equation, which relates rate constant to activation energy and system temperature. Models integration was made using fourth-order Runge-Kutta method and parameters adjustment was realized according to Levenberg-Marquardt method. The statistical validity of model adjustments was assessed using analysis of variance method. For activation energy, the values obtained were 9099 ± 947 J mol-1 for steam explosion lignin and 785 ± 55 J mol-1 for acetosolv lignin. The kinetic constant K obtained was 6.62 ± 1.3 for steam explosion lignin and 0.0184 ± 0.0035 for acetosolv lignin. The reaction order found was 1.22 ± 0.12 for steam explosion lignin and 1.19 ± 0.06 for acetosolv lignin. Enzymatic oxidation was realized using sugarcane straw and bagasse and 4 enzyme extracts: apple extract, recovered apple extract, potato extract and commercial enzyme NOVOZYM 51003. The reactions were carried out in phosphate buffer solution 50 mmol L-1 (pH 7.6) and 1,4-dioxane, 3:1 (v/v), in a 30 mL total volume. The medium composition was 300 mg lignin, 15 mL enzyme extract, 0.1% glycerol and 30 mL/min O2. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 265, 280 and 320 nm. The model proposed was based on Michaelis-Menten kinetics and it was able to reproduce the experimental data. The consideration of the enzyme kinetics in modeling provided better correlation values than those from other works, which do not consider enzyme kinetics. Formation of -carbonyl groups, monitored at 280 nm, was generally the reaction that presented the higher rate constant. It was observed that the binom C-ks is important for reaction kinetics; the enzyme reaction that showed the greatest enzyme-substrate affinity was that one responsible for carboxyl groups formation, monitored at 320 nm, for recovered apple extract. Enzymatic oxidation of bagasse lignin presented a different kinetic behavior from straw lignin, providing evidences that there are differences between these two lignins that still remain unclear.

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataTorresGomesde_M.pdf: 3951716 bytes, checksum: bd5e04dc6012cdb85e0ddd68057c1917 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente uma série de países está promovendo ações para que as energias alternativas renováveis tenham participação significativa em suas matrizes energéticas, sendo a cana-de-açúcar apontada como uma das principais fontes para o estado de São Paulo. Contribuindo para aumentar ainda mais o potencial da cana, o palhiço vem despertando interesse dos usineiros, uma vez que possui um importante equivalente energético quando comparado ao barril de petróleo. O reaproveitamento do palhiço dependerá em linhas gerais da rota tecnológica utilizada para converter a energia bruta em energia disponível (cogeração de energia é a rota mais difundida nas usinas); da viabilidade técnica do seu recolhimento (colheita integral é considerada de mais curto prazo); da viabilidade técnica do seu processamento; da viabilidade econômica considerando todos os custos, investimentos necessários e receitas provenientes da conversão do palhiço em energia. Portanto, esta pesquisa teve como objetivo contribuir com a criação de um modelo que permita determinar qual é o limite técnico para o processamento do palhiço adicional recolhido via colheita integral, respeitando o limite agronômico e considerando uma usina que queira melhor utilizar a sua capacidade instalada na recepção (01 hillo e 01 mesa alimentadora) e decida investir em uma estação de limpeza à seco. Além disso, o modelo se propôs a avaliar a rentabilidade do investimento necessário para recuperação e processamento do palhiço adicional para fins de cogeração de energia, considerando todos os investimentos agrícolas e industriais para a rota via colheita integral, tendo como base de comparação o cenário atual de recebimento de palhiço por esta mesma rota. Os resultados apresentados para os dados simulados demonstram que a máxima quantidade de palha que uma Usina preparada com 01 hillo + 01 mesa alimentadora e 01 sistema de limpeza à seco pode receber é 7% (base mássica) do total da biomassa de entrada. Já respeitando o limite agronômico, o máximo de palha contida na biomassa de entrada da usina é de 5,26%. Portanto o cenário limite considerado de quantidade de palha contida na biomassa de entrada foi de 5,26%. A análise econômica indicou que o cenário de 5,26% foi o de maior rentabilidade (TIR,VPL, PAYBACK) quando comparado ao cenário com quantidade atual de recebimento de palha (1,56% base mássica) e ao cenário intermediário (3% base mássica), sendo que a existência do picador de palha inviabiliza qualquer cenário. Considerando uma distância lavoura usina de 25 km, nenhum cenário é considerado viável economicamente para uma remuneração de cogeração de energia inferior a R$150/ MWh. Vale ressaltar que os dados de entrada variam com a realidade de cada usina e que o modelo computacional está preparado para receber quaisquer dados / Abstract: Currently a lot of countries are promoting actions so that the renewable energy alternatives have significant participation in its energy mix, and the sugarcane is considered the main available source for Sao Paulo state. Contributing to further increase the sugarcane potential, sugarcane trash (tops, green and dry leaves) has become attractive for the owners, since it has as important energy equivalent when compared to the American oil barrel. The sugarcane trash reuse depends on the technological route used to convert the raw energy in available energy (cogeneration is the most widespread in mills), the technical feasibility of its recover (collected by mechanized unburned cane harvest is considered shorter-term) the technical feasibility of its processing; economic viability considering all costs, required investments and income from the conversion of sugarcane trash into energy. The objective of this work was to create one model to determine what is the technical limit to the additional processing of sugarcane trash collected by mechanized unburned cane harvest, respecting the agronomic limit, considering mill that wants to better use its capacity in reception (01 hillo and 01 cane feed table) and decides to invest in a dry factory trash separation plant. Furthermore, the model proposed to evaluate the investment profitability needed for recovery and processing of additional sugarcane trash for cogeneration of energy, considering all agricultural and industrial investments for collecting system of the sugarcane trash by mechanized unburned cane harvest, based on comparison of the current scenario receipt of sugarcane trash by the same route. The results presented for the simulated data show that the maximum straw amount which a plant prepared with 01 hillo, 01 cane feed table and 01 and the dry factory trash separations plant can receive is 7% (w / w) of total biomass input. Already within the limit agronomic maximum straw contained in biomass input of the plant is 5.26%. Therefore the scene considered to limit the amount of straw input contained in biomass was 5.26%. The economic analysis indicated that the scenario of 5.26% was the highest return (IRR, VPL, PAYBACK) when compared to the scenario with the current number of receiving straw (1.56% w / w) and the intermediate scenario (3 % w / w), and the existence of the straw chopper prevents any scenario. Considering a crop plant 25 km away, no scenario is economically viable for a considerable fee cogeneration power less than $ 150 / MWh. Note that the input data vary with the reality of each plant and that the computational model is ready to receive any data / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestra em Engenharia Agrícola

Orientador: Katia Tannous / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:07:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_VicenteFranco_M.pdf: 7282944 bytes, checksum: fb759d971353c73317d6c0ac1974ee13 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de biomassas amazônicas (ouriço de castanha-do-brasil, ouriço da sapucaia e caroço do fruto do tucumã) visando sua utilização como insumo energético em processos de termoconversão. As caracterizações das propriedades estabelecidas foram: física (diâmetro médio, esfericidade, massa específica real e aparente, e morfologia), química (analises química, elementar e imediata), térmica (Poder Calorífico Superior, Poder Calorífico Inferior e termogravimetria) e um estudo cinético (energia de ativação e fator pré-exponencial) a partir da análise termogravimétrica. As biomassas foram moídas em um moinho de martelo e separadas por peneiramento, onde o intervalo granulométrico escolhido foi de 497-2019 ?m. As partículas foram definidas como irregulares e suas esfericidades foram calculadas mediante as equações de Massarani e Peçanha (1986) e Riley (1941), obtendo as faixas de 0,3-0,8 e 0,6-0,9, respectivamente. As massas específicas, real e aparente, foram determinadas através de picnômetro a gás de Hélio e porosímetro de mercúrio, tendo como resultado valores entre 1424-1479 kg/m3 e entre 678-1115 kg/m3, respectivamente. Na análise morfológica foram encontradas duas estruturas celulares principais relacionadas à rigidez das biomassas, sendo estas: fibras e esclereídes. A análise da composição química apresentou teores de hemicelulose entre 2-3%, de celulose entre 31-58%, e de lignina 36-38%. A composição elementar foi determinada mediante analisador elementar CHN-S, onde se constatou a predominância dos teores de carbono e oxigênio (máx. 48%-47%, respectivamente). A composição imediata foi determinada mediante normas técnicas, obtendo-se: teor de umidade entre 7%-8% (ASTM E871-82), materiais voláteis 79%-86% (ASTM E872-82), cinzas 0,4%-2,0% (ASTM E1755-01) e carbono fixo 13-20% (por diferença). O Poder Calorífico Superior foi determinado pela norma ASTM D240-09 (Sanchez, 2010) e situou-se entre 19-20 MJ/kg. O Poder Calorífico Inferior foi determinado pela equação de Mendeleev resultando em 16 MJ/kg-17 MJ/kg. A partir da análise termogravimétrica das biomassas foram identificadas três regiões de perda de massa: 25-150ºC, atribuída à eliminação de água; 200-420ºC e 430-900ºC, atribuídas à degradação térmica das biomassas. Os principais componentes associados foram hemicelulose e celulose, e lignina, respectivamente. Na análise cinética da reação, a energia de ativação e fator pré-exponencial foram determinados através de dois métodos dinâmicos (Kissinger e Ozawa). A variação destes parâmetros foi mais significativa para o caroço do fruto do tucumã em relação os diâmetros médios, bem como entre as conversões das reações de degradação / Abstract: This study aims to evaluate the potential of Amazonian biomass (woody shell of the Brazil nut, woody shell of the sapucaia and tucumã endocarp) for their use as energy input into thermoconversion processes. The characterizations of the properties were established: physical (mean particle diameter, sphericity, real and apparent density, and morphology), chemical (chemical, ultimate and proximate analysis), thermal (Higher Heating Value, Lower Heating Value, thermogravimetry) and a kinetic study (activation energy, pre-exponential factor) from the thermogravimetric analysis. The biomasses were ground in a hammer mill and separated by sieving, where the particle sizes range 497-2019 microns was chosen. The particles were defined as irregular and its sphericities were calculated by Massarani and Peçanha (1986) and Riley (1941) equations obtaining ranges from 0.3 to 0.8 and 0.6 to 0.9 respectively. The densities (apparent and true) were determined by gas Helium pycnometer and mercury porosimeter resulting 1424-1479 kg/m3 and between 678-1115 kg/m3, respectively. In the morphological analysis, two major cellular structures related to the rigidity of biomass were found: fibers and sclereids. The chemical composition analysis showed that: 2-3% of hemicelluloses content, 31-58% of cellulose content and 36-38% of lignin content. The ultimate analysis was determined by CHN-S elemental analyzer, which it is noticed the predominance of carbon and oxygen (máx.48%-47%, respectively). The proximate analysis was determined by testing standards according: 7%-8% of moisture content (ASTM E871-82), 79%-86% of volatile materials (ASTM E872-82), 0.4%-2.0% of ash (ASTM E1755-01) and 13-20% of fixed carbon (by difference). The Higher Heating Value was determined by ASTM D240-09 (Sanchez, 2010) and obtaining between 19 MJ/kg -20 MJ/kg. The Lower Heating Value was determined by the Mendeleev formula resulting in 16 MJ/kg-17 MJ/kg. From the thermogravimetric analysis of biomass three regions of mass loss were identified: 25°C-150°C attributed to the elimination of water; 200°C-420°C and 430°C-900°C attributed to thermal degradation of biomass corresponded to hemicelluloses and cellulose, and lignin, respectively. In analyzing the reaction kinetics, the activation energy and pre-exponential factor were determined through two dynamic methods (Kissinger and Ozawa). The variation of these parameters was more significant for the tucumã endocarp relating to mean particle diameters as well as conversion of thermal degradation reactions / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Araí Augusta Bernardez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lira_ClaudioSilva_M.pdf: 5375491 bytes, checksum: a37f9efda77abc71b80a10d20833b839 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os biocombustíveis têm sido utilizados como uma forma de solucionar os problemas relacionados à geração de energia a partir de combustíveis fósseis, por sua contribuição na redução das emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes como SO2. O objetivo desta pesquisa é caracterizar a partícula e estudar o processo de conversão térmica de sementes de tucumã-do-Amazonas (Astrocaryum aculeatum) em óleo combustível através da caracterização dos produtos gerados no processo de pirólise rápida em reator de leito fluidizado borbulhante em escala laboratorial. O efeito da temperatura do processo foi analisado, variando-se a temperatura do reator entre 400 e 600°C, mantendo-se constante a velocidade superficial do gás de fluidização e, portanto o tempo de residência dos gases gerados no processo de pirólise. Em todos os testes, areia com diâmetro médio de 180 m foi o material inerte utilizado. As partículas de biomassa alimentadas no reator possuíam diâmetro inferior a 2 mm e os produtos (sólido, líquido e gás) gerados durante o processo foram quantificados e analisados, obtendo-se seus rendimentos em função da temperatura de operação do reator. Os resultados mostraram que a fração líquida apresentou maior rendimento quando a temperatura do reator foi de 500oC, representando 60% (em massa) dos produtos gerados. Nessa condição, o poder calorífico superior do bio-óleo (livre de umidade) foi de 20,22 MJ/kg, no entanto um valor de 30,48 MJ/kg foi obtido para temperatura do reator igual a 550°C, o que indica ter potencial para ser utilizado como biocombustível. O carvão vegetal produzido apresentou o maior poder calorífico superior a 500°C, com valor médio de aproximadamente 32 MJ/kg. A análise do carvão mostrou que o produto poderia ser aplicado como fonte para melhoria do solo assim como aditivo para fertilizante, devido aos teores obtidos de óxidos de Fe, Mg, Ca, K e Na no material. As análises dos gases produzidos mostraram que houve um crescente aumento no teor de monóxido de carbono com o aumento da temperatura do reator e que os gases gerados tem potencial para posterior queima e utilização como geradores de energia / Abstract: Biofuels have been used as a contribution to solve problems related to power generation from fossil fuels, since they contribute to reduce greenhouse gas emissions and other pollutant materials such as SO2. In addition, the use of biomass and organic wastes as fuel in power plants or small thermochemical processes that generate products with higher added values may encourage the development of remote areas. The purposes of this research were the particle characterization and the study of the thermal conversion process of Amazon-tucumã (Astrocaryum aculeatum) seeds into fuel oil through the process of fast pyrolysis in a laboratory scale bubbling fluidized bed reactor. The effect of process temperature was analyzed with variation of reactor temperature between 400 and 600°C, the gas superficial velocity was kept constant, therefore, the residence time of the gases produced in the process. In all the tests the sand presenting a Sauter mean diameter equal to 180 ?m was used as inert material. The biomass presented particle diameter smaller than 2 mm and the products generated (solid, liquid and gas) during the process were quantified and analyzed, obtaining their yields as a function of the reactor temperature. The results showed that the highest value of the liquid fraction (60%wt) was obtained when the reactor temperature was 500°C. At this condition the high heating value of bio-oil (moisture free) was 20.22 MJ/kg, however a value of 30.48 MJ/kg was obtained for the reactor temperature equal to 550°C, indicating the potential for being utilized as biofuel Regarding the biochar, the highest value for its heating value was roughly 32 MJ/kg (HHV), obtained at 500oC reactor temperature. Analysis of charcoal showed that the product could be used as a fertilizing to improve soil amendment, because of the high contents of Fe, Mg, Ca, K and Na oxides in the material. Analyses of the gases produced showed that there were an increasing in the content of carbon monoxide at higher temperatures and that the gases produced have potential for burning and utilization for energy generation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-12-16T11:07:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9493696 bytes, checksum: 003e65f9c63c788e9c02aac195ff795e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-16T11:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9493696 bytes, checksum: 003e65f9c63c788e9c02aac195ff795e (MD5) Previous issue date: 2003-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O trabalho foi realizado no município de Paracatu, região de cerrado do Estado de Minas Gerais, na fazenda Riacho, pertencente à Companhia Mineira de Metais – CMM, com o objetivo de estudar a fixação de carbono (C) pelo sistema agrissilvipastoril com eucalipto, atento às possibilidades de esse sistema ser utilizado como alternativa de projeto de MDL (mecanismo de desenvolvimento limpo), envolvendo as atividades de uso da terra, recuperação de áreas degradadas, substituição de fonte energética, substituição de fonte de C, florestamento e reflorestamento. Esse sistema consiste no plantio escalonado no tempo de eucalipto (espaçamento 10 x 4 m) e culturas agrícolas (arroz e soja), na formação de pastagem e na criação de animais em uma mesma área. Para este estudo, determinou-se a biomassa florestal por meio do modelo 3-PG e, posteriormente, calculou-se a quantidade de C fixado na matéria seca do eucalipto. Para executar o modelo 3-PG foram utilizados dados de solo, clima e do povoamento florestal. Foram coletadas amostras de material vegetal das culturas agrícolas e da pastagem em parcelas distribuídas em diferentes distâncias da linha de plantio de eucalipto (1, 2,8 e 4,6 m), em pontos de amostragem casualizados. O material coletado foi pesado e colocado para secar em estufa, para posterior determinação de C. Os resultados mostraram a rotação técnica e a rotação econômica (venda de madeira para energia), calculada em função do volume de madeira, ocorrendo aos 6 e 7 anos, respectivamente. Nessas idades, a madeira foi o componente da árvore que apresentou maior quantidade de biomassa, seguida pelo litter, pela raiz, pela casca + galho e pela folha. A quantidade de C fixado pelo eucalipto no sistema agrissilvipastoril foi de 52,82 t/ha na rotação técnica e de 59,25 t/ha na rotação econômica. O litter de eucalipto mostrou-se com grande potencial de fixação de C, aumentando em 16,57 e 16,36% o total fixado nas idades de rotação técnica e rotação econômica, respectivamente. Porém, o componente da árvore que mais contribuiu para a fixação de C no sistema agrissilvipastoril foi a madeira. Por isto, a parte aérea (madeira + folha + casca + galho) representou 73,26% do C total fixado (parte aérea + raiz + litter) na idade de rotação técnica e 74,65% na idade de rotação econômica. De modo geral, o eucalipto no sistema agrissilvipastoril conseguiu fixar maior quantidade de C que nos espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m. A rotação técnica, com base no C total do eucalipto, incluindo o litter, ocorreu aos 5 anos de idade tanto no sistema agrissilvipastoril como nos espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m, mostrando que esse sistema foi o mais indicado para projetos de MDL, uma vez que fixou maior quantidade de C nessa idade que aqueles dois espaçamentos. Com relação às culturas agrícolas e à pastagem, notou-se que a distância da linha de plantio de eucalipto não afetou a fixação de C. Por outro lado, essas culturas agrícolas provocaram a antecipação da rotação técnica de C no sistema agrissilvipastoril, que ocorreu aos 4 anos de idade. Quando se considerou somente o C da madeira, a rotação passou para o ano 5. Em comparação com o monocultivo de eucalipto (espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m), com os monocultivos de arroz e soja e com a pastagem a céu aberto, o sistema agrissilvipastoril conseguiu fixar maior quantidade de C, tornando-se assim uma ótima opção para projetos de MDL no Brasil. / The work was carried out in the Municipality of Paracatu, in the cerrado region of Minas Gerais state, Brazil, in the Riacho farm, owned by the Companhia Mineira de Metais – CMM. The objetive of this work was to study the carbon (C) fixation by the eucalypt agrosilvopastoral system, viewing the possibility of this system to be used as an alternative MDL (clean development mechanism) project, involving the land use, degraded area reclamation, energetic source substitution, C source substitution, forestation and reforestation activities. This system consists in planting eucalypt (spacing of 10 x 4 m) in various time periods and agricultural crops (rice and soybeans), in the pasture formation and cattle rising in the same area. For this study, the forest biomass was determined by means of the 3-PG model, and, later, the fixed C amount was calculated from the eucalypt dray matter. To perform the 3-PG model data from soil, climate and forest stand were used. Samples of the agricultural crops and pasture vegetal material were collected in plots distributed at various distances from the eucalypt planting line (1, 2.8 and 4.6 m), in randomized sampling points. The collected material was weighed and oven dried to determined carbon content. The results showed the technic rotation and the economic rotation (wood sales for energy), which were calculated in function of wood volume, at 6 and 7 years, respectively. In these ages, the wood was the tree component that presented the greatest biomass amount, followed by the litter, roots, bark + branches and leaves. The amount of fixed C by the eucalypt in the agrosilvopastoral system was of 52.82 t/ha in the economic rotation. The eucalypt litter showed to have a great potential to fix carbon, increasing in 16.57 and 16.36% the total fixed C in the technic rotation and economic rotation ages, respectively. But the tree component that contributed the most for carbon fixation in the agrosilvopastoral system was the wood. Thus, the aerial part (wood + leaf + bark + branch) represented 73.26% of the total fixed C (aerial part + root + litter) in the technic rotation age, and 74.65% in the economic rotation age. In a general manner, the eucalypt in this system was able to fix a greater amount of C than in spacings of 3 x 2 and 3 x 3 m. The technic rotation, based of the eucalypt total C, including litter, occurred at the age of 5 year old, both in the agrosilvopastoral system and the other spacings, showing that this system was the best choice for the MDL projects, since it fixed a greater amount of C in this age than on the other two spacings. In relation to the agricultural crops and pasture, it was obsorved that the distance to the eucalypt planting line did not affect the C fixation. On the other hand, these crops caused the anticipation of the C technic rotation in the agrosilvopastoral system, which occurred at 4 years old. When only the wood carbon was considered, the rotation was at 5 years old. In comparison to the eucalypt monoculture (spacing of 3 x 2 and 3 x 3 m), to the monocultures of rice and soybean and to the pasture alone, the agrosilvopastoral system was able to fix the greatest amount of C, thus becoming one of the best choice for MDL projects in Brazil.