A preservação ambiental e o uso de combustíveis fósseis para geração de energia têm estimulado a realização de pesquisas na busca de alternativas para a redução das emissões de gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. O uso da biomassa em sistemas de co-combustão em leito fluidizado é mencionado como uma destas alternativas. O presente trabalho utilizou biomassa residual da indústria de extração de tanino, o Resíduo de Cascas de Acácia Negra (RCAN), em conjunto com carvão mineral da Mina de Candiota – RS com o objetivo de estudar a fluidodinâmica entre diferentes composições destes materiais em sistema de leito fluidizado com areia em escala de laboratório e em uma unidade piloto. Também foi realizada a avaliação dos parâmetros operacionais e das emissões dos gases gerados na co-combustão das misturas em planta piloto com reator de leito fluidizado borbulhante. Durante a fluidização no sistema de escala laboratorial, os valores da velocidade mínima de fluidização, Umf, variaram consideravelmente com o aumento da concentração de RCAN no leito em relação à fluidização utilizando-se somente o carvão mineral Da mesma forma, a queda de pressão, ΔP, diminuiu com o aumento da concentração da biomassa no leito. Nas operações de co-combustão em planta piloto, as misturas de carvão mineral e RCAN necessitaram de menores porcentagens de excesso de ar (99,7% a 65,2%) no reator em comparação à queima apenas de carvão mineral (108,4% a 107,5%) para que se atingisse a temperatura de operação do leito. Em particular, a condição de maior quantidade de biomassa na alimentação pode se observar a menor porcentagem de excesso de ar (50,8%). Ainda, a co-combustão do RCAN com carvão mineral favoreceu a diminuição das concentrações de SO2 nos gases gerados em mais de 90%, mantendo as emissões em níveis aceitáveis conforme os limites de emissão estabelecidos pela resolução CONAMA Nº 436, de 22/12/2011 e Resolução SEMA Nº 016 de 2014. / The environmental issues brought by the use of fossil fuels for power generation have led to the development of research in the exploration for alternatives to reduce emissions of greenhouse gases or pollutants such as CO2, CO, SO2, and NOx. The biomass use in cofiring systems with fluidized bed has been mentioned as one of these alternatives. The present work used biomass waste from tannin extraction industry, Black Wattle Bark Waste (BWBW), jointly with coal for the purpose of studying the fluid dynamics biomass mixtures with coal and sand in different proportions of the materials in laboratory scale fluidized bed system. Also, operational parameters and emissions generated in a cofiring pilot plant with bubbling fluidized bed reactor were evaluated. The fluidization tests performed on a bench scale showed that the values of the minimum fluidization velocity, Umf, varied considerably with increasing concentration of BWBW compared with the fluidization of coal. Likewise, the pressure drop through the bed, ΔP, decreased with increasing concentration of biomass in the bed. In the cofiring operations, coal and mixtures BWBW required smaller percentages of excess air in the reactor (99,7% a 65,2%) in comparison with the pure coal (108,4% a 107,5%) burning to obtaining the bed operating temperature. The burning of the mixture with higher amounts of biomass in the reactor feed had the lowest percentage of excess air (50.8%). It was also evidenced a decrease of SO2 generation in more than 90% for the flue gas generated in the coal with BWBW cofiring keeping emissions at acceptable levels in comparison with emission limits of current legislation CONAMA Nº 436, from 22/12/2011 and legislation SEMA Nº 016 of 2014.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Acacia mearnsii De Wild. is widely cultivate for the tannin extraction of its bark, while the wood, exported to the Asian countries, can be converted in cellulosic pulp. Although the efficiency of this wood on pulping is proved, in Brazil the specie is rarely used for this purpose. Thus, the aim of this work was to characterize technologically the Acacia mearnsii wood, trough chemical, anatomical and basic density analysis, and evaluate the cellulosic pulp quality, produced by the kraft process. It was collected ten trees, five from a seed production area (APS) and five from clonal plantations, which were felled and divided in discs and prepared in accordance with TAPPI T264 om-88 standart. The basic density was performed in accordance with NBR 11941 (2003) standart, and the wood description was set trough the preparation of histological slides and of macerated, according to Burger and Richter (1991) and by the nitric-acetic method, respectively, followed by anatomical measurements on microscope. It was performed quantitative analysis of the chemical components, besides the syringyl/guaiacyl ratio and the total carbohydrates content by high efficiency liquid chromatography. The kraft pulps were carried out only in APS chips, keeping constant the time, sulfidity and the temperature of cooking, changing just the active alkali charge, which ranged from 14 to 24%. In cellulosic pulps, it was evaluated the yields, kappa number and rejects content, besides the analysis of solid content in black liquor. The basic density results showed that Acacia mearnsii wood from APS and clones did not presented significant difference, with values of, approximately 0,544g/cm³. In wood description, the anatomical elements presented values much similar to the genre Eucalyptus sp., with thin to thick wall fibers (± 3,3 μm) and anatomical indices indicating suitable fibers for paper production. The chemical analysis revealed an ashes content of, approximately 0,35%, total extractives of 4,5 to 4,8%, Klason lignin of 16,2 to 17,1%, holocellulose and alpha-cellulose of 76 to 77% and 46%, respectively. The glucose content was 51,7 and 49,7% for clone and APS, while the hemicelluloses (xylose, arabinose, mannose and galactose) totaled circa 19%. The S/G ratio was 2,69 and 2,93 in clone and APS, respectively. The pulps made with different charges of active alkali presented satisfatory yields and kappa numbers. The best pulping condition was obtained with active alkali of 14%, resulting in a screened yield of nearly 57%, kappa number of 16, rejects content of ± 0,2% and solids content of 12,7%. According with the results, the Acacia mearnsii wood presents a great potential as a source of short fibers in cellulosic pulp production. / A Acacia mearnsii De Wild. é amplamente cultivada para a extração de tanino de sua casca, enquanto que sua madeira, exportada para países asiáticos, pode ser convertida em polpa celulósica. Embora existam estudos que comprovem sua eficiência na polpação, no Brasil a espécie é pouco utilizada para este fim. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi caracterizar tecnologicamente a madeira de Acacia mearnsii, através de análises químicas, anatômicas e de densidade básica, e avaliar a qualidade de sua polpa celulósica, produzida pelo processo kraft. Foram coletadas dez árvores, cinco provenientes de área de produção de sementes (APS) e cinco clones, que foram abatidas, seccionadas em discos e preparadas em amostras conforme a norma TAPPI T264 om-88. A densidade básica foi obtida de acordo com a norma NBR 11941 (2003), e a descrição do lenho foi determinada através da preparação de lâminas histológicas e de macerado conforme Burger e Richter (1991) e pelo método nítrico-acético, respectivamente, seguidas de medições anatômicas em microscópio. Foram realizadas análises químicas quantitativas, além da relação siringil/guaiacil e o teor de carboidratos totais por cromatografia líquida de alta eficiência. Os cozimentos kraft foram realizados somente em cavacos de APS, mantendo-se constantes o tempo, a sulfidez e a temperatura, alterando apenas a carga de álcali ativo, que variou de 14 a 24%. Nas polpas celulósicas foram avaliados os rendimentos, o número kappa e o teor de rejeitos, além da análise de sólidos dissolvidos no licor negro. Os resultados de densidade básica mostram que a madeira de Acacia mearnsii de APS e clone não apresentam diferença significativa, com valor de aproximadamente 0,544 g/cm³. Com relação a descrição do lenho, os elementos anatômicos apresentaram valores muito próximos ao gênero Eucalyptus sp., com fibras de paredes finas (de ± 3,3 μm) e índices anatômicos indicando fibras adequadas para a produção de papéis. As análises químicas revelaram um teor de cinzas de aproximadamente 0,35%, extrativos totais de 4,5 a 4,8%, lignina Klason de 16,2 a 17,1%, holocelulose e alfa-celulose de 76 a 77% e 46%, respectivamente. O teor de glicose foi de 51,7 e 49,7% para clone e APS, enquanto que as hemiceluloses (xilose, arabinose, manose e galactose) somaram aproximadamente 19%. A relação S/G foi de 2,69 e 2,93 em clone e APS, respectivamente. As polpas produzidas com diferentes cargas de álcali ativo apresentaram rendimentos e número kappa satisfatórios. A melhor condição de polpação foi obtida com álcali ativo de 14%, resultando em um rendimento depurado de aproximadamente 57%, número kappa de 16, teor de rejeitos de ± 0,2% e teor de sólidos de 12,7%, valores utilizados pelas indústrias de celulose. De acordo com os resultados, a madeira de Acacia mearnsii apresenta grande potencial como fonte de fibras curtas na obtenção de polpa celulósica.

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Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_gilberto_alves.pdf: 5811235 bytes, checksum: 79599512dd0f6a38e1c722c6d54e659a (MD5) Previous issue date: 2008-08-26 / The black wattle (Acacia mearnsii De Wild.) is, the third forest specie of larger economical importance, more than 189 thousand ha are cultivated now, in Rio Grande do Sul, Brazil. According its socio-environmental importance it can be considerate the first in importancy in this state regarding the enormous benefits given to the black-wattle grower and to the environment, such as: regenerator of degraded soils specie; short life pioneering specie; quickly covering the soil; not presenting stump sprouting; it doesn't inhibit the local succession and the high deposition of their nitrogen rich leaves, cause the enriching of the soil. Black wattle has also the capacity of making symbiosis with microorganisms fixatives of atmospheric nitrogen. Producing quality wood for energy and cellulose; the tannin extracted from its peel is used for leather curing industry and in wines and beers clarification. More or less 60% of black wattle growers are of small producers, about 40 thousand families live from that activity. One of the limiting factors in the uniformity of the black-wattle's seedlings production is the low of quality of their seeds. The quality of the seedlings and the forest produced by them will depend on the dormancy and on the method used for its break. With the objective of accelerating and standardization of the germination in the process of seedlings production, we went after an alternative method that should be more practical and efficient, in the break of black-wattle s seed dormancy. To reach these objectives the mechanical scarification method was tested, using sand to polish as scarificant material and the model GDA-8 escarificator. This GDA-8 scarificator was developed as part of the research project during Post Graduation Program in Science and Technology of Seeds of FAEM (Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel) / UFPEL, by comparing it to the conventional method that uses hot water. The black-wattle seeds used in this research are originated from trees that were three, four, five and six years old, in Joca Tavares district in Bagé / RS. Scarification was made using the following proportion: one part of seeds was used to three parts of sand with thin granularity average of 0,75 mm, for 1 1/2 minute. Mechanical damage, germination, first counting and weight of green and dry matter tests were developed, in the Laboratory of Analysis of Seeds of FAEM and Emergency and Emergency Velocity Index (IVG) in the vegetation home of Votorantim Cellulose and Paper s dependences, located in Capão do Leão/RS municipal district. The random experimental work was with three repetitions and the averages compared by the test of Tukey at the level of 5%. / A acácia negra (Acacia mearnsii De Wild.) é a terceira espécie florestal de maior importância econômica para o RS, no qual são cultivados mais de 189 mil ha atualmente. Considerando-se a importância sócio-ambiental, é a primeira neste estado, haja vista os enormes benefícios auferidos pelos acacicultores e ao meio ambiente, como: espécie recuperadora de solos degradados, espécie pioneira de vida curta, que cobre rapidamente o solo, não apresenta rebrota de cepa, não inibe a sucessão local e enriquece o solo pela elevada deposição de folhedo rico em nitrogênio. Também tem capacidade de efetuar simbiose com microrganismos fixadores de nitrogênio atmosférico. Produz madeira de qualidade para energia e celulose, de sua casca é extraído o tanino usado na indústria, desde o curtimento de couros, até clarificação de vinhos e cervejas. Cerca de 60 % dos acacicultores, da região produtora, são pequenos produtores, e 40 mil famílias vivem dessa atividade. Um dos fatores limitantes na produção de mudas uniformes de acácia negra é a baixa qualidade de suas sementes. Da dormência e do método utilizado para a sua superação, dependerá a qualidade das mudas e das florestas produzidas por estas sementes. Com o objetivo de acelerar e padronizar a germinação no processo de produção de mudas, buscou-se estudar um método alternativo que fosse prático e eficiente, na superação da dormência em sementes de acácia negra. Para alcançar estes objetivos, foi testado o método de escarificação mecânica, utilizando-se areia como material escarificante e, escarificador modelo GDA-8, concebido como parte do projeto de pesquisa desenvolvido durante o P.P.G. em Ciência e Tecnologia de Sementes da FAEM / UFPEL comparado ao método convencional que utiliza água quente. As sementes de acácia-negra, utilizadas nesse trabalho, foram provenientes de cultivos com três, quatro, cinco e seis anos, localizados no distrito de Joca Tavares em Bagé / RS. Para a escarificação, usou-se a proporção de uma parte de sementes para três de areia com granulometria fina, com média de 0,75 mm, durante um minuto e meio. Foram realizados testes de dano mecânico, germinação, primeira contagem e peso de matéria verde e seca, no Laboratório de Análise de Sementes da FAEM e Emergência e Índice de Velocidade de Emergência em casa de vegetação nas dependências da Votorantin Celulose e Papel, localizada no município de Capão do Leão / RS. O delineamento experimental foi o inteiramente casualisado, com três repetições e as médias comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5 %.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The proposed work aimed to investigate the entomological aspects in homogeneous stands of Acacia mearnsii (black wattle). It was considered: insects identification and damage quantification on seeds; treatment effect of seeds and the insecticides application on the aerial part of plants of direct sowing; the survey qualiquantitative by light traps mean; the main species of Coleoptera present in the suppressed trees; the attack characterization of Oncideres impluviata and its influence on wood volume of black wattle. The experiments were carried out in cultivated areas of black wattle situated at the municipality of Butiá and Minas do Leão in the carboniferous region of Rio Grande do Sul during March 2004 to July 2006. It was verified that the Stator limbatus (Coleoptera: Chrysomelidae) caused expressive damage to the black wattle seeds. There was no statistical increase in relation to the use of insecticides to the directly sowing, however black wattle plants submitted to thiamethoxam application on the aerial part showed better development. Among the 11 orders collected by light traps the populations of lepidoptera, coleoptera and hemiptera were quantitatively pointed. Sigara sp. (Hemiptera: Corixidae), Conoderus alfredense (Coleoptera: Elateridae) and Plectris crassa (Coleoptera: Scarabaeidae) were the species more frequents, abundant and constants collected by the light traps. At the qualitative survey made in suppressed trees it was observed 40 species of Coleoptera distributed in ten families, focusing in Curculionidae with twelve representatives, Cerambycidae with ten and Scarabaeidae with nine species. It was verified that O. impluviata attacks the high parts of the tree, independent of age, from the borders into the stand and cuts the branches averaging 14mm of diameter and 1.4 m of length. These branches present high contents of nitrogen and phosphorus in their chemical composition when compared to non-cut branches. The attack of O. impluviata did not reduce the wood volume produced for black wattle trees. / O trabalho proposto teve como objetivo o estudo de aspectos entomológicos em povoamentos homogêneos de Acacia mearnsii (acácia-negra), considerando a identificação de insetos e quantificação de seus danos em sementes; o efeito do tratamento de sementes e a aplicação de inseticidas na parte aérea de plantas de semeadura direta; o levantamento quali-quantitativo, por meio de armadilha luminosa; as principais espécies de Coleoptera presentes em sub-bosque; a caracterização do ataque de Oncideres impluviata e a sua influência no volume de madeira de acácia-negra. Os experimentos foram realizados em áreas de plantio e povoamentos de acácia-negra situados nos municípios de Arroio dos Ratos, Butiá e Minas do Leão, na região carbonífera do Rio Grande do Sul, no período de março de 2004 a julho de 2006. Verificou-se que Stator limbatus (Coleoptera: Chrysomelidae) causa expressivos danos a sementes de acácia-negra. Não houve diferença significativa em relação ao uso de inseticidas para a semeadura direta. Das 11 ordens coletadas por meio de armadilha luminosa, destacam-se quantitativamente as populações de lepidópteros, coleópteros e hemípteros. Sigara sp. (Hemiptera: Corixidae), Conoderus alfredense (Coleoptera: Elateridae) e Plectris crassa (Coleoptera: Scarabaeidae) foram as espécies muito freqüentes, muito abundantes e constantes, coletadas através de armadilha luminosa. No levantamento qualitativo realizado em sub-bosques foram observadas 40 espécies de Coleoptera, distribuídas em dez famílias, com destaque para os Curculionidae com doze representantes, Cerambycidae com dez e Scarabaeidae com nove espécies. Constatou-se que O. impluviata ataca nas partes mais altas da árvore, independente da idade, tanto nas bordas como no interior de povoamentos. O. impluviata anela galhos com diâmetros e comprimentos médios de 1,4 cm e 1,4 m, respectivamente. Estes galhos apresentam maiores teores de nitrogênio e fósforo em sua composição química quando comparados com galhos não-anelados. O ataque de O. impluviata não reduziu o volume de madeira produzido por árvores de acácia-negra.

The objective of this study was to quantify the biomass and to determine the optimal sampling point for nutrients quantification in four year old Acacia mearnsii trees. It was conducted in black wattle stand, located in Arroio dos Ratos city in a farm belonging to SETA S/A, having as coordinates 30° 07 12 of south latitude and 51° 57 45 of longitude, with 90 m of average altitude. The first step was the forest inventory, where 30 trees were felled, distributed in 7 diametric classes, to cover the stand heterogeneity, then the biomass and the nutrients amount in the leaves, live branches, dead branches, roots, wood and bark were determined. Samples of wood and bark were taken along the stem in the posítions of: 1, 3, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 and 90% of the total height. The total biomass from Acacia mearnsii trees was of 72, 91 Mg ha-1 and was divided in: 64% in the wood, 11% in the roots, 10% in the bark, 7% in the live branches, 5% in the dead branches and 3% in the leaves. The total amount of macronutrients (kg ha-1) were: 384,94 of N, 15,69 of P, 200,06 of K, 267,74 of Ca, 58,54 of Mg and 18,57 of S, and the micronutrients (g ha-1) were: 1.249,01 of B, 195,33 of Cu, 6.485,64 of Fe, 1.073,52 of Mn and 809,33 of Zn. From this total, the leaf component accumulated 20% of the N, 18% of P and Cu, 12% of the K, 5% of Ca and Fe, 10% of Mg and S, 17% of B, 19% of Mn and 6% of Zn; the roots accumulated 14% of N, Cu , Mn and Zn, 11% of P and K, 8% of Ca, 7% of Mg, 15% of S, 17% of B and 66% of Fe; the wood accumulated 21% of N, 27% of P, 30% of K, 50% of Ca, 36% of Mg, 45% of S, 26% of B and Mn, 37% of Cu, 9% of Fe and 41% of Zn; the bark accumulated 22% of N and Mg, 17% of P, 21% of P and Ca, 22% of Mg, 10% of S, Fe and Cu, 20% of B and Mn and 12% do Zn; the dead branches accumulated 8% of N, S and B, 6% of P, 4% of K, 7% of Ca, 11% of Mg, Cu and Zn, 5% of Fe and 9% of Mn; the live branches accumulated15% of N, 21% of P, 22% of K, 9% of Ca, 13% of Mg and B, 12% of S and Mn, 10% of Cu, 5% of Fe and 16% of Zn. The total amount of carbon stored in the biomass was 29,79 Mg ha-1, allocated 64% in the wood, 11% in the roots, 9% in the bark, 7% in the live branches and 4% in the dead branches and leaves. The nutrients Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn and Zn didn t show significant difference along the stem to wood and bark, indicating that there isn t an exact point for sampling along the stem to nutrients quantification. The optimal sampling point to nutrients (N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn and Zn) quantification along the stem should be 50% from the total height in Acacia mearnsii trees / O objetivo deste estudo foi quantificar a biomassa e determinar o ponto ótimo de amostragem para a quantificação de nutrientes em árvores de Acacia mearnsii com quatro anos de idade. O trabalho foi realizado em um povoamento de acácia-negra localizado na cidade de Arroio dos Ratos, em uma fazenda pertencente à empresa SETA S/A, nas coordenadas 30° 07 12 de latitude sul e 51° 57 45 de longitude, com altitude média de 90m. O primeiro passo foi a realização do inventário florestal no povoamento, onde foram abatidas 30 árvores, distribuídas em 7 classes diamétricas, para cobrir a heterogeneidade do povoamento. Após foram determinados a biomassa e o teor de nutrientes dos componentes: folha, galho vivo, galho morto, raiz, madeira e casca. Para os componentes madeira e casca foram retiradas amostras ao longo de fuste nas posições de 1, 3, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90% da altura total das árvores. A biomassa total das árvores de Acacia mearnsii com quatro anos foi de 72,91 Mg ha-1, distribuída 64% na madeira, 11% nas raízes, 10% na casca, 7% nos galhos vivos, 5% nos galhos mortos e 3% nas folhas. A quantidade total de acronutrientes, em kg ha-1, foi 384,94 de N; 15,69 de P; 200,06 de K; 267,74 de Ca; 58,54 de Mg; e 18,57 de S; e de micronutrientes (gha-1), foi 1.249,01 de B; 195,33 de Cu; 6.485,64 de Fe; 1.073,52 de Mn; e 809,33 de Zn. Deste total, o componente folha acumulou 20% do N, 18% do P e Cu, 12% do K, 5% do Ca e Fe, 10% do Mg e S, 17% do B, 19% do Mn e 6% do Zn; as raízes acumularam 14% do N, Cu , Mn e Zn, 11% do P e K, 8% do Ca, 7% do Mg, 15% do S, 17% do B e 66% do Fe; a madeira acumulou 21% do N, 27% do P, 30% do K, 50% do Ca, 36% do Mg, 45% do S, 26% do B e Mn, 37% do Cu, 9% do Fe e 41% do Zn; a casca acumulou 22% do N e Mg, 17% do P, 21% do P e Ca, 22% do Mg, 10% do S, Fe e Cu, 20% do B e Mn e 12% do Zn; os galhos mortos acumularam 8% do N, S e B, 6% do P, 4% do K, 7% do Ca, 11% do Mg, Cu e Zn, 5% do Fe e 9% do Mn; os galhos vivos acumularam 15% do N, 21% do P, 22% do K, 9% do Ca, 13% do Mg e B, 12% do S e Mn, 10% do Cu, 5% do Fe e 16% do Zn. O carbono total estocado na biomassa foi 29,79 Mg ha-1, distribuído 64% na madeira, 11% na raiz, 9% na casca, 7% nos galhos vivos e 4% nos galhos mortos e folhas. Para os nutrientes cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), boro (B), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn) e zinco (Zn), não foi verificada variação significativa ao longo do fuste, para os componentes madeira e casca, indicando qualquer altura para amostragem no fuste para quantificação dos nutrientes. O ponto ótimo de amostragem, para quantificação dos nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn e Zn) no fuste, deve situar-se a 50% da altura total das árvores de Acacia mearnsii