A tecnologia de injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras dos altos-fornos (PCI) é utilizada por siderúrgicas integradas no mundo inteiro visando a redução do consumo de coque e, consequentemente, a redução das emissões de CO2 e do custo do gusa. Como o Brasil é o maior produtor mundial de ferro- gusa em altos-fornos a carvão vegetal, torna-se grande o interesse pelo aproveitamento dos finos de biomassa gerados no processamento de carvão vegetal, a chamada moinha. Uma boa alternativa para aproveitamento dessa biomassa seria sua injeção em altos-fornos a coque. A alta combustibilidade é essencial para um carvão destinado à injeção, pois reduz a formação de char (carvão incombusto). Devido à dificuldade de queima completa na zona de combustão, o carvão a ser injetado deve gerar um char altamente reativo ao CO2, para que seja consumido na cuba do alto-forno, gerando gases termorredutores. Este trabalho teve por objetivo avaliar a combustibilidade e a reatividade ao CO2 de carvões e misturas binárias de finos de carvão vegetal com carvões fósseis visando PCI. O estudo se deu através de análise termogravimétrica (TGA). Foram utilizados três carvões fósseis de diferentes procedências e ranks para a formulação das misturas. Os carvões foram cominuídos abaixo de 90 μm, uma granulometria típica de injeção. Inicialmente fez-se uma avaliação da combustibilidade e da reatividade ao CO2 dos finos de carvão vegetal com o intuito de estabelecer a granulometria adequada para as misturas. Foi observado que basta o carvão vegetal estar em granulometria inferior a 1 mm para serem alcançados resultados superiores de combustibilidade e reatividade em relação aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. As proporções testadas foram 10, 20 e 50% em massa de carvão vegetal. As misturas apresentaram um aumento de combustibilidade e de reatividade ao CO2 em relação aos carvões fósseis individuais. Além disso, considerando-se a composição química dos carvões em estudo em termos de teor de cinzas, matéria volátil, enxofre e poder calorífico, pode-se considerar que misturas binárias entre os carvões fósseis deste trabalho e moinha de carvão vegetal seriam satisfatórias para PCI nas proporções avaliadas. / The technology of pulverized coal injection into the blast furnace tuyeres (PCI) is used by integrated steel mills worldwide in order to reduce the consumption of coke and thereby the reduction CO2 emissions and the cost of pig iron. As Brazil is the world’s largest producer of pig iron in charcoal-based blast furnaces, it becomes great interest in the use of fine biomass generated during charcoal processing. A good alternative for harnessing this biomass would be the injection into coke-based blast furnaces. The high combustibility is essential for a coal to injection. Moreover, the char (unburnt coal) generated should be highly reactive to CO2, so that it is possible its consumption in the stack of the blast furnace, generating gas for iron ore reduction. This work aimed to evaluate the combustibility and reactivity to CO2 of binary blends of charcoal fines and coals with purpose to PCI. The study was carried out by thermogravimetric analysis (TGA). Three coals from different sources and ranks were used to the formulation of the blends. The coals were ground and sieved to a size less than 90 μm diameter. At first were done an assessment of combustibility and reactivity to CO2 of fines charcoal in order to set the suitable particle size to the blends. It was observed that charcoal less than 1 mm is enough to achieve superior results to those found in the coals below 90 μm. The proportions tested were 10, 20 e 50% by mass of charcoal. The blends showed an increase in combustibility and reactivity of its chars in relation to individual coals. Furthermore, considering the chemical of coals under study in terms of ash, volatile matter, sulfur and calorific value it can be considered that binary blends between the coals and charcoal of this work would be satisfactory to PCI in the proportions evaluated.

A reutilização de resíduos e sua destinação são desafios seguidamente enfrentados na indústria. Por ser extensa e empregar uma grande variedade de processos, matérias-primas e insumos, a cadeia do aço se beneficia por ter ampla flexibilidade e diversas possibilidades de reintrodução de compostos em sua rota de fabricação. Resíduos carbonosos, por exemplo, podem ser parcialmente usados em misturas de carvões no processo de coqueificação dependendo do tamanho e da composição química. Este trabalho, teve como objetivo, avaliar a influência da adição de moinha de carvão vegetal em uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto de coqueificação e determinar os teores máximos de incorporação suportados pela mistura, avaliando parâmetros de qualidade do coque. Para isso, a moinha de carvão vegetal de eucalipto foi introduzida em duas frações granulométricas distintas, uma composta por partículas mais grosseiras (fração G) e outra composta por partículas mais finas (fração F), e caracterizado juntamente com a mistura utilizada. Posteriormente, os coques produzidos em forno piloto também foram caracterizados através de diversas análises: imediata, elementar, área superficial, porosidade, textura óptica, reatividade em termobalança, CRI/CSR e DI150/15. Os resultados atingidos mostraram que inserção da fração G de moinha comprometeu menos os parâmetros de qualidade dos coques com carvão vegetal. Teores de até 3% de moinha foram suportados para essa distribuição de tamanho de partícula enquanto que para a fração F, somente 1%. Outro fator observado foi que os coques produzidos com adição de moinha de carvão vegetal não tiveram queda significativa no teor de enxofre, a exceção da amostra contendo 10% de carvão vegetal na fração G. Em todas as amostras com moinha de carvão vegetal também foi possível notar o aumento da área superficial em relação ao coque de referência. Os testes termogravimétricos dinâmicos também trouxeram informações relevantes a respeito das temperaturas e taxas aparentes de reações dos coques feitos com moinha de carvão vegetal. / The reuse of waste materials and its destination are challenges continuously faced for industry. For being far-flung and apply a huge variety of process, raw materials and inputs, the steel supply chain benefits from having a high flexibility and many possibilities of reintroducing compounds in its manufacturing route. For example, carbonaceous materials can be used partially in coal blends for cokemaking process depending on particle size and chemical composition. The current work aimed to evaluate the influence of adding fine charcoal to a coal blend for coke production in a pilot oven and to determine the maximum content tolerated for the blend, assessing coke quality parameters. For this, a eucalyptus charcoal residue was introduced in two different size distributions, one composed of coarser particles (fraction G) and another of finer (fraction F), and characterized together with the coal blend used. Afterwards, the cokes produced in pilot oven were also characterized through several analyzes: proximate, ultimate, surface area, porosity, optical texture, reactivity on thermobalance, CRI/CSR e DI150/15. The results achieved showed that the insertion of charcoal on fraction G compromised less the quality parameters of cokes with charcoal. Contents up to 3% of charcoal were tolerated for this particle size distribution while for fraction F, only 1%. Another point noticed was that the coke produced with charcoal addition had no significant drop on sulfur content, with the exception of the coke sample with 10% of charcoal and fraction G. In all samples with charcoal it was also possible to see an increase on surface area in relation to the reference coke. The dynamic thermogravimetric tests also provided relevant information regarding to the temperatures and apparent reaction rates of cokes made with charcoal.

O carvão responde pela maior parte da produção da eletricidade em vários países, e é o combustível mais queimado em caldeiras de usinas termelétricas no mundo, sendo assim uma das principais fontes de gases de efeito estufa. A biomassa de madeira é um combustível renovável, e o dióxido de carbono tem um ciclo curto nos processos de oxidação das biomassas. Este estudo teve como principais objetivos comparar a combustão de dois carvões minerais (um brasileiro e outro colombiano) e um carvão vegetal em um forno tubular de queda livre, comumente chamado de forno DTF (Drop Tube Furnace). Um DTF consiste em um reator cilíndrico vertical, com aquecimento homogêneo, onde a combustão de partículas de um combustível sólido ocorre em condições semelhantes às que ocorrem em caldeiras de leito pulverizado. Recentemente foi construído no Laboratório de Combustão do Departamento de Engenharia Mecânica da UFRGS um forno DTF com 1,340 m de altura útil e que opera até 1200°C. A combustão foi avaliada a 1100°C em termos de burnout, análise de temperatura e espécies químicas ao longo do comprimento do reator. Dos resultados obtidos, o carvão colombiano mostrou-se mais reativo por ter sido consumido mais rapidamente, alcançando burnouts mais elevados do que o carvão brasileiro e o carvão vegetal. O carvão vegetal e o carvão brasileiro obtiveram burnouts semelhantes ao longo do comprimento do forno. O carvão vegetal liberou mais CO que os carvões minerais no início da combustão. A emissão de NO foi mais alta na combustão do carvão colombiano e do carvão vegetal porque estes concentram mais nitrogênio em sua estrutura. As emissões de SO2 também foram proporcionais ao teor de enxofre nos carvões, de maneira que o carvão brasileiro apresentou as maiores concentrações, seguido pelo carvão colombiano e por último, o carvão vegetal. O ar comprimido afeta de forma regular a temperatura no forno, sendo maior a diferença de temperatura entre o perfil com ar comprimido e o perfil sem ar comprimido próximo ao ponto de injeção, o queimador. O perfil sem ar comprimido demostra que o aquecimento do DTF não é homogêneo. A combustão do carvão aumenta significativamente a temperatura no forno, chegando próximo ao perfil de temperatura sem a injeção de ar comprimido. Este trabalho incluiu ainda um estudo prévio do dosador de partículas, considerando diferentes tipos de carvão e carvão vegetal. / Coal is the main fuel in thermoelectric generation in many countries in the world, in spite of its well known being one of the main sources of greenhouse gases. On the other hand, wood biomass is a renewable energy source, associated to a short life cycle of the carbon dioxide produced in its oxidation processes. This study aimed at comparing the reactivity, in combustion atmosphere, of two coals, a Colombian one and a Brazilian one, as well as of a charcoal, by means of a drop tube furnace (DTF). A DTF consists in a vertical cylindrical reactor, capable of mantaining a homogeneously heated section along which combustion of solid fuel particles take place in similar heating rate and temperature conditions as those that are found in the operation of industrial-scale pulverized coal boilers. A DTF was built in the Combustion Laboratory of the Mechanical Engineering Department at Federal University of Rio Grande do Sul. The reactor measures 1340 mm in testing height and can be heated to provide inner temperatures up to 1200ºC. Combustion of samples of the selected fuels was evaluated in terms of the evolution of burnout, gas temperature and composition of the gas and of the char collected in a set of positions along the DTF axys. As main results, it was observed that the reactivity of the Colombian coal is higher than that of the other fuels all along the DTF height. Similar results for burnout were found for the Brazilian coal and the charcoal. Emissions were also investigated. It was observed that combustion of the charcoal releases more CO in the initial portion of the particles displacement inside the reactor. Emission of NO was found to be higher in the combustion of the Colombian coal as well as in the combustion of the charcoal, accomopanying the higher nitrogen content in the composition of the two fuels. Emissions of SO2 were also proportional to sulphur content in the fuels, so that the higher amounts of this species were found in the combustion of the Brazilian coal, followed by the Colombian coal and the charcoal. Temperature measurements were made with a probe specifically designed for that purpose. It was verified that the DTF provides a satisfactory testing length as long as combustion takes place. Discussion of the results includes the calibration of the dosing apparatus.

A indústria siderúrgica do Estado do Rio Grande do Sul é do tipo semi-integrada e produz aço a partir de sucata, utilizando fornos a arco elétrico. Em suas atividades gera vários tipos de resíduos, dentre estes as carepas, cujo componente principal são óxidos de ferro. Este material não encontra utilização e geralmente tem destinação final em aterros de resíduos industriais ou co-processamento em fábricas de cimento. A produção e o processamento do carvão vegetal no estado do Rio Grande do Sul também geram como principal resíduo uma fração de baixa granulometria constituída de finos de carvão vegetal que praticamente não tem utilização e é descartada no meio ambiente. O objetivo do presente trabalho é buscar uma solução para a reciclagem de carepas geradas em usinas semi-integradas dentro do próprio processo produtivo. A solução proposta foi o desenvolvimento de um briquete autorredutor elaborado com carepa de aciaria e finos de carvão vegetal, com possibilidade de utilização na carga do forno elétrico à arco. Carepas e finos de carvão vegetal foram coletados e caracterizados. Briquetes autorredutores foram feitos com estes materiais e submetidos a ensaios de redução nas temperaturas de 1100, 1200 e 1260°C. O comportamento dos briquetes em altas temperaturas foi qualitativamente avaliado. Cálculos matemáticos e simulação computacional foram utilizados numa estimativa do consumo energético destes briquetes. O desempenho dos briquetes e os resultados obtidos permitem concluir pela potencialidade de utilização destes briquetes autorredutores como parte da carga de fornos elétricos a arco. / The steelmaking industry in Rio Grande do Sul State is semi-integrated and produces steel from scrap metal using electric arc furnaces. In its activities generates several wastes, among them mill scale, which main component are iron oxides. This material does not have use and generally have final destination in industrial landfills or co-processing in cement plants. The production and processing of charcoal in Rio Grande do Sul State also generate as main waste a fraction of low granulometry, consisting of charcoal fines what practically have no use and is disposal in the environment. The objective of the present work is to look for a solution to mill scale recycling, generated in semi-integrated steelmaking plants, inside its own productive process. The proposed solution was the development of self-reducing briquette produced with mill scale and charcoal fines, with possibilities of use in charge of electric arc furnace. Mill scale and charcoal fines were collected and characterized. Self-reducing briquettes were made from these materials and subjected to tests of reduction at temperatures of 1100, 1200 and 1260°C. The behaviour of briquettes in high temperatures was qualitatively evaluated. Mathematical calculation and computational simulation were used in a estimative of the energetic consumption of these briquettes. The performance of briquettes and the obtained results allow to conclude the potential use of these self-reducing briquettes as a part of charge in electric arc furnaces.

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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2017659 bytes, checksum: 0456040e0ff1055597e4b0948b61631f (MD5) Previous issue date: 2009-11-27 / Charcoal, even being produced and used since the dawn of civilization, still have insufficient knowledge of the different mechanisms of chemical kinetics and heat transfer and mass that occur during the carbonization. What is important to identify the most if not all, the parameters of the carbonization process in the dimensions of wood used in industrial production of charcoal is the way these parameters can interact along the process and quality of coal produced. Charcoal, even under controlled carbonization, there is a chemical compound set, some coals are almost pure carbon, others due to partial processes of carbonization, contains significant amounts of oxygen, hydrogen and organic compounds. An ideal system of coking plant should provide a suitable working condition, establishing strategies to minimize the cycle time of carbonization, without changing the yield and quality of coal produced. In this sense, few technologies have been developed to improve the process. Operating variables and even an oven constructive influence the final quality of the product generated, the temperature of the more important as an influence on the appearance, volume and losses during carbonization, reason why it should be precisely controlled. Through testing thermogravimetric known that the higher the speed of heating required to biomass, the lower the yield of charcoal. There is also that at high heating rates the mass of coal does not stabilize its self-consumption, even if it has reached the temperature of completion of the carbonization. This is because there is a temperature difference between the oven and the inner mass of coal, and such difference is a function of heating rate and the mechanisms of heat transfer and mass within the mass of coal. Thus, the use of steam helps the cooling process and aggregate income, for terminating the selfconsumption, in addition to promote the elimination of gas volatiles present. Thus, the water is a substance readily available and inexpensive chemically aggressive, it is a vehicle that modifies the internal atmosphere of the oven, shock, temperature variations and acts as a vector for transport of thermal energy, which explains its spread as a fire extinguisher. Thus, in the carbonization process, for cooling, using water vapor, to be successful, depends on the characteristics of steam and how and where it is applied, and the combination of binomial time x temperature, and speed of movement within the mass of the body. The velocity of steam flowing through the holes injection must be known to maximize cooling and smothering. Timing is important, because the faster the steam is loaded on coal, the less time available for a given volume of vapor to condense on the coal. Thus, the heat transfer from coal to steam increases because the vapor film formed on coal is the thickness, which favors the increase of internal temperature, making it difficult to condensation. Considering that charcoal represents 60% to 70% of the cost of production of pig iron, it is essential that investment in research and technology in the form of carbonization (Homma et alli, 2006). The adoption of solutions for increased productivity in the forms of carbonization implies significant changes in the system in place in the modus operandi adopted in Brazil, it becomes necessary to adopt concepts and modern agro-technologies and more efficient high initial investment but with gains environmental impacts. The overall objectives was: the optimization of the manufacturing process of coal, with the cooling of the mass of coal and coking furnace using water vapor as coolant; analysis of short-time occupation of the oven; analysis of performance in number of batches per year. The income produced, besides the reduction of production time and increasing the number of heats using the oven cooling (building envelope and mass of charcoal) with the use of water vapor on the dry mass of coal, the process to be viable and meaningful results. / O carvão vegetal, mesmo sendo produzido e utilizado desde os primórdios da civilização, ainda mantêm insuficiente o conhecimento dos diversos mecanismos da cinética química e da transferência de calor e massa que acontecem durante a carbonização. O que torna importante a identificação da maioria, senão de todos, os parâmetros do processo de carbonização de madeira nas dimensões utilizadas na produção industrial de carvão vegetal é a forma como esses parâmetros podem interagir no transcorrer do processo e na qualidade do carvão produzido. O carvão vegetal, mesmo sob carbonização controlada, não é um composto químico definido, alguns carvões são quase carbono puro, outros devido a processos parciais de carbonização, contem quantidades significativas de oxigênio, hidrogênio e compostos orgânicos. Um sistema ideal de carbonização vegetal deve proporcionar uma adequada condição de trabalho, estabelecendo estratégias para minimizar a duração do ciclo da carbonização, sem alterar o rendimento e a qualidade do carvão produzido. Neste sentido, poucas tecnologias foram desenvolvidas visando melhorar o processo. Variáveis operacionais e mesmo construtivas de um forno, influenciam a qualidade final do produto gerado, sendo a temperatura uma das mais importantes, pois tem influência no aspecto, volume e perdas durante a carbonização, razão por que deve ser precisamente controlada. Através de ensaios termogravimétricos sabe-se que quanto maior a velocidade do aquecimento imposta à biomassa, menor o rendimento em carvão vegetal. Constata-se, também, que sob altas taxas de aquecimento a massa de carvão não estabiliza o seu auto-consumo, mesmo que se tenha atingido a temperatura de encerramento da carbonização. Isto ocorre por que há uma diferença de temperaturas entre o forno e o interior da massa de carvão, diferença esta que é função da taxa de aquecimento e dos mecanismos de transferência de calor e massa no interior da massa de carvão. Assim, a utilização do vapor favorece o processo de resfriamento e agrega rendimento, pois encerra o auto-consumo, alem de favorecer a eliminação de gases de materiais voláteis presentes. Assim sendo, a água por ser uma substância facilmente disponível e pouco agressiva quimicamente, torna-se um veículo que modifica a atmosfera interna do forno, amortece as variações de temperatura e atua como um vetor de transporte da energia térmica, fato que explica a sua disseminação como elemento extintor de incêndios. Assim, no processo de carbonização, para que o resfriamento, utilizando vapor d água, seja bem sucedido, depende das características do vapor e de como e onde ele é aplicado, além da combinação do binômio tempo x temperatura, e sua velocidade de circulação no interior da massa do corpo quente ou em incandescência. A velocidade do vapor que flui através dos orifícios de injeção deve ser conhecida para se maximizar os efeitos resfriamento e abafamento. O tempo é importante, pois quanto mais rápido for carregado o vapor sobre o carvão, menor é o tempo disponível para que um dado volume desse vapor condense-se sobre o carvão. Assim, a transferência de calor do carvão para o vapor aumenta, pois o filme de vapor formado sobre o carvão tem pouca espessura, o que favorece o aumento de sua temperatura interna, dificultando a sua condensação. Considerando que o carvão vegetal representa de 60% a 70% do custo da produção do ferro-gusa, torna-se imprescindível a aplicação de investimentos em pesquisas e em tecnologias na forma de carbonização (HOMMA et alli, 2006). A adoção de soluções de maior produtividade nas formas de carbonização implica em alterações significativas na sistemática vigente no modus operandi adotado no Brasil, pois torna-se necessário a adoção de conceitos e tecnologias agroindustriais modernas e mais eficientes de altos investimentos iniciais mas com ganhos ambientais significativos. Os objetivos gerais foram: a otimização do processo de fabricação de carvão, com o resfriamento da massa de carvão e do forno de carbonização utilizando-se vapor d´água como agente refrigerante; analise de redução do tempo de ocupação do forno; análise de rendimento em número de fornadas/ano. Pelos rendimentos apresentados, alem da redução do tempo de produção e no aumento no numero de fornadas utilizando-se resfriamento do forno (envelope construtivo e massa de carvão vegetal) com a aplicação do vapor d água na base da massa de carvão, o processo se mostrou viável e com resultados significativos.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 354676 bytes, checksum: 74aa60c72d5c568e51db4c0655963af8 (MD5) Previous issue date: 2009-04-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The economic and agronomic efficiency of urea, more nitrogen fertilizer consumed in world, is compromised by loss by volatilization of NH3, which can reach 80% of N applied. It has sought alternatives to reduce the volatilization of NH3, but these have given the rise in the cost of fertilizer and the results are uncertain due to many factors. The coating of urea with humic acids (HA) can be an efficient alternative for their cation exchange capacity high, of acid character and the high power buffer. Also, HA can be obtained from renewable source such as charcoal. This study aimed to evaluate the potential of HA obtained from charcoal from eucalyptus to minimize volatilization of NH3 derived from urea. Humic acids were obtained from charcoal of Eucalyptus grandis produced in carbonization temperature of 350 and 450 ºC (HA350 and HA450). We quantified the performance in the production of HA, which were characterized as the elemental composition, E4/E6 ratio (absorbance 465 nm / absorbance 665 nm), pH and total acidity (CTC). The influence of HA was evaluated in activity of urease. There were two trials which measured the volatilization of NH3, the first focuses on the urea mixed with increasing proportions of HA, obtained from the lyophilization of solution of urea with the HA, and the second focuses on the urea pearly commercial coated with 25 % HA. Both were conducted in a closed system dynamic (continuous flow of air of 0.25 L min-1) consisting of an incubation chamber (bottle of 0.34 dm3) and collecting units of NH3 (Erlenmeyer flasks with 60 mL of solution of H3BO3 20 %). Samples were taken every 24 h after application of urea during ten days, is replacing the units with new collector of NH3. The NH3 captured was quantified by potentiometric titration. Was characterized the kinetics of volatilization of NH3 through regression equations. The yield of HA was 257 g kg-1 and 541 g kg-1 for the coal produced at 350 and 450 °C, respectively. The HA350 showed higher total acidity and lower pH than the HA450. Both humic acids showed high stability, as evidenced in low E4/E6 relations. The urease activity was not influenced by HA. The lyophilization of the solution of urea resulted in the material powder. This fact, alone, caused a reduction of approximately 50% of the volatilization of NH3, masking effects of increasing doses of HA. The coating of urea granule with HA delayed the onset of volatilization. In addition, the peak of volatilization of NH3 occurred 72 h after application, while for the uncoated urea occurred at 48 h. HA promoted the lower rate of volatilization. However, only the HA350 was capable of significantly reducing the total volatilization of NH3, which can be attributed to its higher total acidity, which favors the formation and adsorption of NH4 +. / A eficiência agronômica e econômica da uréia, fertilizante nitrogenado mais consumido no mundo, é comprometida pelas perdas por volatilização de NH3, que podem chegar a 80 % do N aplicado. Tem-se buscado alternativas para reduzir a volatilização da NH3, mas essas têm determinado a elevação no custo do fertilizante e os resultados obtidos têm sido incertos devido a inúmeros fatores. O revestimento da uréia com ácidos húmicos (AH) pode se constituir em uma alternativa eficiente, em razão da sua elevada capacidade de troca catiônica, do caráter ácido e do elevado poder tampão. Além disso, AH podem ser obtidos a partir de fonte renovável, como o carvão vegetal. Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de AH obtidos a partir de carvão de eucalipto para minimizar a volatilização de NH3 derivada da uréia. Ácidos húmicos foram obtidos de carvão de Eucaliptus grandis produzidos nas temperaturas de carbonização de 350 e 450 ºC (AH350 e AH450). Quantificou-se o rendimento na produção dos AH, que foram caracterizados quanto a composição elementar, relação E4/E6 (absorvância 465 nm / absorvância 665 nm), pH e acidez total (CTC). Foi avaliada a influência dos AH na atividade da urease. Realizaram-se dois ensaios em que se mediu a volatilização de NH3; no primeiro avaliou-se a uréia misturada com proporções crescentes dos AH, obtidos a partir da liofilização de solução de uréia com os AH, e no segundo avaliou-se a uréia perolada comercial revestida com 25 % de AH. Ambos foram realizados em um sistema fechado dinâmico (fluxo continuo de ar de 0,25 L min-1) constituído por câmaras de incubação (frasco de 0,34 dm3) e unidades coletoras de NH3 (Erlenmeyers com 60 mL de solução de H3BO3 20 %). Foram realizadas amostragens a cada 24 h após a aplicação da uréia durante dez dias, substituindo-se as unidades coletoras de NH3 por novas. A NH3 capturada foi quantificada por titulação potenciométrica. Caracterizou-se a cinética de volatilização da NH3 por meio de equações de regressão. O rendimento do AH foi de 257 g kg-1 e 541 g kg-1 para os carvões produzidos a 350 e 450 ºC, respectivamente. O AH350 apresentou maior acidez total e menor pH do que o AH450. Ambos os ácidos húmicos apresentaram elevada estabilidade, como evidenciaram as baixas relações E4/E6. A atividade da urease não foi influenciada pelos AH. A liofilização da solução de uréia resultou no material em pó, e esse fato, por si só, ocasionou a redução de aproximadamente 50 % da volatilização de NH3, mascarando possíveis efeitos das doses crescentes de AH. O recobrimento do grânulo de uréia com os AH retardou o início da volatilização. Além disto, o pico máximo de volatilização de NH3 ocorreu 72 h após a aplicação, enquanto que para a uréia sem revestimento ocorreu a 48 h. Os AH promoveram menor taxa de volatilização. No entanto, somente o AH350 foi capaz de diminuir significativamente a volatilização total de NH3, o que pode ser atribuído à sua maior acidez total, que favoreceu a formação e adsorção do NH4 +.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3133570 bytes, checksum: f01537fc00aebc4d7dbd61cd928cc6f3 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In recent decades, human activities have caused a series of changes in the terrestrial landscape and, more recently, in the atmosphere. The increased greenhouse gases emissions (GHGs) and the possible global warming have motivated several studies of mitigation, which refers mainly to carbon dioxide emission. Among the forms of carbon storage in soils and sediments, more attention has been directed to pyrogenic carbon, by its long residence time in the environment, contributing effectively as a stable C reserve, besides having potential to improve soil quality and fertility. The chemical reactivity and physical resistance of charcoal are essentials for it to fulfill its function granted (C sequestration) and also to benefit the soil-plant system. To contribute to advance of knowledge about charcoal application to soils, charcoals collected in different environments were mineralogical and chemicaly analyzed. The kinetics of Ca2+ and phosphate reactions with the charcoals were also measmed. The samples were milled and passed through sieves of 0.100, 0.149 and 0.250 mm size. Concentration of the chemical elements by CHARCOAL calcination (550°C) and extracted by HNO3 1 mol L-1; total C and 13C/12C ( ); TOC by Walkley and Black method; pH H2O and pH KCl 1 mol L-1; exchangeable Ca2+ by KCl 1 mol L-1; remaining phosphorus; PCZ by potentiometric titration. X-ray diffraction; infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were performed. The samples which were in direct contact with soil (samples 1, 2, 4 and 8) showed the highest levels of TOC, suggesting that the components of soils favor oxidation of carbon. The TOC values of soils containing charcoal were the lowest, demonstrating the C retention capacity of the charcoal. The sample 12, produced under controlled conditions at a temperature of 470 °C, have 75.7 dag kg-1 of total C and 6.15 dag kg-1 of TOC. The average C content of charcoals in contact with the soil was 58 dag kg-1 and for charcoals without soil contact was 71.19 dag kg-1. In samples 4, 6, 8, 9 and 10, the 13C/12C isotope ratio relates to plants with C3 photosynthetic pathway. The nutrients content were low in all samples. In terms of micronutrients, the charcoal samples in contact with soil had higher Fe content, between 4.23 to 808.24 mg kg-1. The pH values in H2O in the samples of charcoal in contact with the soil ranged from 4.42 to 7.24 with an average of 6.8. The pH KCl varied in the range 2.91 to 6.88, averaging 4.68. In all samples, the ∆pH value is negative, featuring a predominance of negative charges in the charcoals collected. In all samples in contact with the soil was identified the presence of kaolinite, quartz, graphite, and in samples 1 and 3 the gibbsite. In charcoal made from eucalyptus wood, the XRD patterns were essentially amorphous, with few peaks of graphite. The main functional groups in the samples of charcoal collected were: OH, C=O, C=C, C-O. By the SEM performed in this study on samples 1, 2 and 12 is possible to identify the morphology of the structure of the xylem of wood, less altered in the sample 12, which was produced under controlled conditions (470 °C), and in samples 1 and 2, the structures were not too evident, but was possible to observe the influence of soil organisms and soil components in these charcoals. The reaction of Ca2+ on the charcoal occurred rapidly. This is very important to maintain nutrients in the soil and reduces losses by leaching. Thus, we conclude that there is an interaction between charcoal and soil, which influences the chemical and mineralogical characteristics of charcoal. / Nas últimas décadas, as atividades antrópicas têm provocado uma série de alterações na paisagem terrestre e, mais recentemente, na atmosfera. O aumento da emissão de gases de efeito estufa (GEE s) e o possível aquecimento global do planeta vêm motivando diversos estudos de mitigação, principalmente o que refere à emissão dióxido de carbono. Dentre as formas de carbono aportadas em solos e sedimentos, foco de atenção vem sendo direcionado ao carbono pirogênico, principalmente pelo seu longo tempo de permanência no ambiente que contribui de forma efetiva de reserva estável de C, além de apresentar a potencialidade para melhorar a qualidade e a fertilidade dos solos. A reatividade química e a resistência física do biocarvão são essenciais para que este cumpra sua função outorgada (sequestro de C) e exerça benefícios também ao sistema solo-planta. Para contribuir ao avanço do conhecimento sobre o carvão vegetal aplicado ao solo foi realizada uma caracterização química e mineralógica de carvões vegetais coletados em diferentes ambientes e também avaliar a cinética de reação do Ca2+ e do fosfato desses carvões coletados. As amostras foram moídas em moinho de mesa e passadas em peneiras de 0,100; 0,149 e 0,25 mm de abertura de malha e foram avaliados: teores dos elementos químicos por calcinação (550 ºC) e extraíveis com HNO3 1 mol L-1; teor de C total e 13C/12C ( ) foram dosados em espectrômetro de massa de razão isotópica de fluxo contínuo; COT por Walkley e Black; Ca2+ e pH H2O e KCl conforme Embrapa, 1997; O P-rem foi determinado conforme Alvarez V. et al.(2001); PCZ por titulação potenciométrica; difratometria de raios X; espectroscopia de absorção molecular na região do infravermelho com transformada de Fourier e microscopia de eletrônica de varredura dos carvões. As amostras que estavam em contato diretamente com o solo (amostras 1, 2, 4 e 8) apresentaram valores mais altos de COT pelo método Walkey-Black, o que sugere que os componentes dos solos favorecem a oxidação desse carbono. Os valores de COT dos solos estudados que continham carvão foram muito baixos, o que demonstram a capacidade de retenção de C pelo carvão vegetal ou carbono pirogênico nesses solos. A amostra 12, que foi produzida em condições controladas em temperatura de 470°C apresentou 75,7 dag kg-1 de carbono total e 6,15 dag kg-1 de C orgânico total. O teor médio de C nos carvões em contato com o solo foi de 58 dag kg-1 e dos carvões sem contato com o solo foi de 71,19 dag kg-1. Nas amostras 4, 6, 8, 9 e 10, a razão isotópica do 13C/12C está relacionada às plantas com via fotossintética C3. Os teores de nutrientes foram baixos em todas as amostras. Em relação aos micronutrientes nas amostras de carvões coletados em contato com o solo, o mais abundante foi do Fe com teores entre 4,23 a 808,24 mg kg-1. Os valores de pH em H2O nas amostras de carvões em contato com o solo variaram de 4,42 a 7,24 com média de 6,8. O pH em KCl variou na faixa de 2,91 a 6,88, com média de 4,68. Em todas as amostras, o valor de ∆pH é negativo, caracterizando maior eletronegatividade no balanço de cargas nos carvões coletados. Identificou-se em todas as amostras em contato com o solo a presença de caulinita; quartzo; grafite e nas amostras 1 e 3 a gibbsita. Nos carvões produzidos a partir de madeira de eucalipto e sem contato com o solo, os difratogramas foram essencialmente amorfos, com apenas alguns picos de grafite. Os principais grupos nas amostras de carvões vegetais coletadas foram: O-H; C=O; C=C; C-O. A MEV realizada nesse estudo nas amostras 1, 2 e 12 é possível identificar a morfologia de estrutura do xilema de madeira, menos alterada na amostra 12, que teve condições controladas (470 ºC) de carbonização e nas amostras 1 e 2, as estruturas ficaram menos evidentes e percebe-se que houve influência dos componentes e organismos dos solos nestes carvões. A reação do Ca2+ na superfície do carvão ocorreu de forma rápida, em poucos minutos. Isto é de suma importância para manutenção de nutrientes no sistema solo e reduz as perdas por lixiviação Dessa forma, conclui-se que há uma interação entre o carvão e o solo, o que influencia nas características químicas e mineralógicas do carvão vegetal.

Submitted by ADEMIR RIBEIRO MENDONÇA null (33182912852) on 2018-02-08T15:21:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Ademir Ribeiro Mendonça.pdf: 1590154 bytes, checksum: b3e14a029c00dc98399df1a34c748eb1 (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-02-09T12:42:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mendonça_ar_me_jabo.pdf: 1590154 bytes, checksum: b3e14a029c00dc98399df1a34c748eb1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-09T12:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mendonça_ar_me_jabo.pdf: 1590154 bytes, checksum: b3e14a029c00dc98399df1a34c748eb1 (MD5) Previous issue date: 2017-12-08 / Os resíduos de carvão vegetal podem ser utilizados de forma eficiente na agricultura, quando aplicados ao solo, em doses e granulometria adequadas exercem excelente desempenho aos vegetais. O trabalho foi realizado com o objetivo de estudar a interação entre doses e granulometrias de carvão vegetal de Eucalyptus citriodora em solo argiloso, na produção de cenoura híbrida de verão cultivar Mariana. O experimento foi conduzido em casa de vegetação na cidade de Bebedouro, SP. Com 16 tratamentos em esquema fatorial com 5x3+1, sendo 5 granulometrias (1 a 2 mm, 2 a 4 mm, 4 a 8 mm, 8 a 16 mm e 16 a 32 mm) combinadas com 3 doses (25, 50 e 75% em volume de carvão vegetal) mais controle (somente solo), com 4 repetições, em vasos de 8 litros dispostos num delineamento inteiramente ao acaso. Foi avaliada a retenção de água no início e final do ensaio, determinado o crescimento da parte aérea aos 30, 45, 60, 75 e 90 dias após emergência, bem como massa fresca e seca da raiz e parte aérea e dimensões das cenouras na colheita. Observou-se que o melhor desempenho das plantas ocorre na combinação de 50% (v/v) de carvão vegetal com a granulometria de 2 a 4 mm. No início do cultivo as plantas crescem melhor no solo, mas apresentam desempenho superior nos tratamentos com carvão vegetal a partir de 60 dias após emergência. / Charcoal wastes can be used efficiently in agriculture if well managed. With this purpose, this research aimed to study the interaction between dose and size of fine coal particles in clay soil, for carrot production. The experiment was conducted with 16 treatments in a 5x3 + 1 factorial scheme (5 granulometry: 1 to 2 mm, 2 to 4 mm, 4 to 8mm, 8 to 16 mm and 16 to 32 mm, combined with 3 doses:25 , 50% and 75% by volume of coal) plus control (soil only), with 4 replications. Each experimental unit was composed by a pot with 8 L capacity, and the assay was arranged in a completely randomized design. It were determined the water retention in the soil, the plants height measured at 30, 45, 60, 75 and 90 days after plants emergence, the fresh and dry mass of the root and plant shoot and the dimensions of the carrots at harvest. It has been observed that the best performance of the plants occurs in the combination of 50% (v/v) of coal with the fraction of 2 to 4 mm particle size. Plants at initial growth phases develop better in pure soil, however in the final growth phases shows superior performance in treatments containing charcoal.