Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T23:33:10Z No. of bitstreams: 1 BARROS_Joao_2014.pdf: 6489061 bytes, checksum: 0cb2ffbbdb2ad52ec3e54efd745b9ac1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T23:34:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BARROS_Joao_2014.pdf: 6489061 bytes, checksum: 0cb2ffbbdb2ad52ec3e54efd745b9ac1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2016-10-25T23:34:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BARROS_Joao_2014.pdf: 6489061 bytes, checksum: 0cb2ffbbdb2ad52ec3e54efd745b9ac1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-25T23:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BARROS_Joao_2014.pdf: 6489061 bytes, checksum: 0cb2ffbbdb2ad52ec3e54efd745b9ac1 (MD5) Previous issue date: 2014-05-25 / Não recebi financiamento / Brazil produces about 37 million cubic meters of charcoal per year whit an increasing due to the gradual coal replacement, once the coal mined in Brazil does not have adequate levels of carbon for some purposes, such as power generation. However, the large amount of coal found in all terrestrial crust propitiates an extremely low cost this product. Regarding to it, whit the intent to add value to the coal and provide an adequate destination to by-product (fine) of the charcoal, it was made briquettes of coal blends. For briquettes production it was used coal and charcoal fines, corn starch and boiling water at different proportions, summing up 25 treatments. Ten samples were made for each treatment, summing 250 specimens, wich were analyzed by the moisture content, proximate analysis, density, mechanical strength and thermal analysis. The treatments without the addition of binder were discarded because briquettes could not be formed from them. Other treatments had good features, reaching satisfactory results expect in relation to the formation briquettes (average mechanical strength of 0,2 MPa), presenting good mechanical strength for commercial application. According to the increased proportion of charcoal in the blend, the produced briquette achieved better results, mainly to thermal properties due to higher fixed carbon content (compared to coal) and reduced ash content, an appropriate behavior for various industrial and even residential applications. It was concluded that the use of by-products from vegetable and coal briquettes was technically feasible, providing advantageous physical characteristics for storage and transportation. / O Brasil produz aproximadamente 37 milhões de metros cúbicos de carvão vegetal por ano, e o crescimento tende a aumentar devido à gradativa substituição do uso de carvão mineral, uma vez que o carvão mineral extraído no Brasil não possui níveis de carbono adequados para diversas finalidades, como por exemplo, a geração de energia. Porém, a grande quantidade de carvão mineral encontrada em praticamente toda a crosta terrestre faz com que esse produto tenha um custo extremamente baixo. Diante disto, objetivou-se agregar valor ao carvão mineral e proporcionar uma destinação adequada ao subproduto (finos) do carvão vegetal, com a produção de briquetes de blendas de carvão. Para a produção dos briquetes foram utilizados os finos de carvão mineral e carvão vegetal, além do amido de milho e água fervente em diferentes proporções, totalizando 25 tratamentos. Para cada tratamento foram confeccionadas dez amostras, totalizando 250 corpos de prova. Foram realizadas as análises de umidade, análise imediata, densidades, resistências mecânicas e análise térmica. Os tratamentos sem a adição de aglutinante foram descartados, pois não houve a formação dos briquetes. Os demais tratamentos obtiveram boas características, atingindo resultado considerado satisfatório esperado em relação à formação dos briquetes (resistência mecânica média de 0,2 MPa). De acordo com o aumento da proporção de carvão vegetal na blenda, o briquete atingiu melhores resultados, principalmente em relação ás propriedades térmicas, devido ao maior teor de carbono fixo (em relação ao carvão mineral) e diminuição de teores de cinzas, comportamento adequado para diversas aplicações industriais e até residenciais. Concluiu-se que a utilização dos subprodutos de carvões vegetal e mineral na forma de briquetes foi tecnicamente viável, com características físicas vantajosas para o armazenamento e transporte.

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.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ElementosPre-Textuais-01.pdf: 61543 bytes, checksum: 007b5cc1662f1099ff8cccc7a99ae23c (MD5) Previous issue date: 2006-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / It s known that foundry sand residue generates an onus due its management and final disposition. In order to minimize costs, many works have shown its technical and environmental viability as raw material in concrete/mortar production. Some of these works showed that the residue can modify the microstructures of cement paste, but none of them makes a deepened study of its influence in cement hydration. Therefore, the aim of this work was to investigate the influence of bentonite and coal powder, contained in foundry sand composition, in Portland cement hydration process. The raw materials were characterized through physical, thermal and microstructural analysis. It was performed samples of pure cement and samples of cement with the mixtures in weight: cement with 1 wt% of bentonite and 0.2 wt% of coal powder, cement with 15 wt% and 30 wt% of bentonite, cement with 15 wt% and 30 wt% of coal powder, cement with 7,5 wt% of bentonite plus 7,5 wt% of coal powder, and cement with 15 wt% of bentonite plus 15 wt% of coal powder. The materials were investigated by differential thermal analyses (DTA), termogravimetric analyses (TGA), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) after 1, 3, 7, 14 and 28 days of cure in alkaline water. The total agingperiod included a cure of 24 hours in natural air before the cure in water. The results showed that the incorporation of bentonite and/or coal powder influenced the cement hydration reactions. The presence of bentonite in cement pastes provides the formation of hydrated silicates higher in Si/Ca ratio changing its stequiometry and improving its crystallization, i.e. crystallization of C-S-H phases. The dissolution of certain chemical elements present in the bentonite, as well as the dissolution of sulfur present in the coal powder, increases the nucleation and growth of ettringite crystals. The analysis, carried out on the samples, also showed that the coal powder is not completely dissolved in the cement paste in mixtures with concentrations equals or over 7.5 wt%, while for the bentonite there are evidences of its partial presence in the cement paste in mixtures with concentrations equals or over 15 wt%. / Alguns trabalhos já realizados com adição de areia de fundição em argamassas e concretos mostraram que a incorporação do resíduo pode modificar a microestrutura da pasta de cimento, mas nenhum deles faz um estudo mais aprofundado da influência do resíduo na hidratação do cimento. Portanto, este trabalho teve por objetivo investigar a influência da bentonita e do pó de carvão, presentes na composição da areia de fundição, no processo de hidratação do cimento Portland. As matérias-primas foram caracterizadas por meio de análises física, térmica e microestrutural. Foram feitos corpos-de-prova com cimento sem resíduo que foram tomados como referência (amostra padrão), e corpos-deprova com as seguintes concentrações em peso: cimento com 1 %p de bentonita mais 0,2 %p de pó de carvão, cimento com 15 %p e 30 %p de bentonita, cimento com 15 %p e 30 %p de pó de carvão, cimento com 7,5 %p de bentonita mais 7,5 %p de pó de carvão e 15 %p de bentonita mais 15 %p de pó de carvão. Os corpos-de-prova dos compósitos foram investigados por análise térmica diferencial (ATD), termogravimétria (TG), difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV) após 1, 3, 7, 14 e 28 dias de hidratação em água alcalina. A cura em água foi precedida por cura de 1 dia (24 horas) ao ar atmosférico em ambiente fechado. Da análise geral dos resultados pode-se constatar que a incorporação de bentonita e pó de carvão influenciaram na reação de hidratação do cimento. A presença da bentonita na pasta de cimento altera a relação Si/Ca influenciando na estequiometria dos silicatos hidratados e na cristalização das fases C-S-H. A dissolução de certos elementos químicos presentes na bentonita, assim como a dissolução do enxofre presente no pó de carvão, favorecem a formação de cristais de etringita. As análises realizadas também mostraram que o pó de carvão não se dissolve completamente a partir de 7,5 %p enquanto que para a bentonita têm-se evidências de sua presença parcial na pasta de cimento a partir de 15 %p.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2181594 bytes, checksum: b97306bc54fe5cf05acccf884feb6972 (MD5) Previous issue date: 2012-08-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation examined the sustainability of the production of charcoal from a company in the state of Paraiba, using for that, the tool DASHBOARD OF SUSTAINABILITY. The company is a charcoal legalized whose headquarters is located in the state capital, João Pessoa, and its operating plant is located in the municipality of Emas, the region known as Seridó Paraiba. The charcoal has a unique differential is that I form your denominated Darkening Semi-Solid Metal. It is produced and a furnace created by the client company production capacity compared to conventional furnace becomes seven times faster, having a mean production of carbon 24 hours (1 day) medium against seven days coal production in the other. To achieve this work we decided to use the criteria established in 2010 by FAO through its document entitled Criteria and Indicators for Sustainable Woodfuels. The measurement of markers was performed using a comparative method, this method used by the tool adopted, which established itself as the perfect setting when the same is not indicated by the index or indicator, compliance with standards set by internationally recognized institutions, as the UN, ILO and WHO making a counter-point with respect to the situation found in the research, thus obtaining a result. In the search results is shown in the analysis dimensions: economic, social, institutional and environmental aspects of coal bunker, and his own, after consideration of the four dimensions analyzed, obtained a satisfactory level of sustainability according to the DASHBOARD. / A presente dissertação analisou a sustentabilidade da produção de carvão vegetal de uma empresa no Estado da Paraíba utilizando, para isso, uma ferramenta baseada no DASHBOARD OF SUSTAINABILITY. A empresa é uma carvoaria legalizada cuja sede administrativa encontra-se na capital do Estado, João Pessoa, e sua planta operacional encontra-se instalada no município de Emas, na região conhecida como Seridó Paraibano. A carvoaria apresenta um diferencial único que é seu formo denominado de Carbonizador Metálico Semi-Contínuo. Trata-se de um forno produzido e criado pelo dono da empresa cuja capacidade de produção em relação à fornos convencionais chega a ser sete vezes mais rápida, tendo um tempo médio de produção de carvão de 24 horas (1 dia) contra sete dias de média da produção de carvão nos outros. Para a consecução deste trabalho resolveu-se utilizar os critérios estabelecidos no ano de 2010 pela FAO através de seu documento denominado Criteria and Indicators for Sustainable Woodfuels. A medição dos indicadores foi feita através de um método comparativo, método tal utilizado pela ferramenta adotada, onde se estabeleceu como cenário perfeito, quando o mesmo não está sendo indicado pelo próprio índice ou indicador, a observância de padrões exigidos por instituições de reconhecimento internacional, como a ONU, OIT e OMS fazendo um contra-ponto em relação à situação encontrada na pesquisa, obtendo-se assim um resultado. Nos resultados da pesquisa mostra-se a análise feita nas dimensões: econômica, social, institucional e ambiental da carvoaria, tendo a própria, após análise das quatro dimensão analisadas, obtido um nível mediano de sustentabilidade.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2106593 bytes, checksum: ab15bacf25992ba8bafb4cdeb1c81ec6 (MD5) Previous issue date: 2012-09-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Activated carbon, AC, is a pure state carbon with large porosity, which adsorbs molecules or ions from a fluid medium. In general, it is obtained from the controlled burning of agricultural or industrial by-products. When produced in conventional furnaces, the operating temperatures may rise up to 900°C, resulting in yields inferior to 20 %. The low yield is a consequence of the precursor's large thermal degradation caused by the heat wave front which moves slowly from the surface to its core. Therefore, there is a significant formation of meso and macropores, which lead to a final value of density, ρ, below of 0.5 g.cm-3. On the other hand, thermal degradation caused by microwaves is less aggressive. The heating process occurs from the core of the precursor to its exterior. As a consequence the activated carbons are denser, have a more selective microporosity, and are more suitable to gas storage. This paper reports the preparation and the results of the qualitative analysis of physically and chemically activated carbons, from coconut shell, using an adapted microwave oven. This adapted microwave allows the settling down of temperature programs' ramp and heating rates. The BET surface area of activated carbons prepared in the microwave oven surpassed 1200 m2.g-1, the apparent density situated at around 0.5 g.cm-3, and the yields remained above 40 %. Comparisons between the electricity consumption of the electrical conventional kiln and of the micro-wave oven in producing a certain quantity of an activated carbon with a BET surface area over 800 m2/g, showed that the use of the microwave oven had allowed, each time, a reduction of about 3,2 kW.h, which represents an average of electricity saving of 85.5 %. / Carvão ativado, CA, é uma forma de carbono puro de grande porosidade, que adsorve moléculas ou íons de um meio fluido. É obtido a partir da queima controlada de precursores, geralmente, subprodutos de baixo custo, oriundos da agricultura, ou da indústria. Quando produzido em fornos convencionais, as temperaturas de trabalho podem ser superiores a 900 °C, reduzindo a menos de 20 % a massa de carvão produzida com relação à do precursor (rendimento). Isto se dá em virtude da grande degradação ocasionada pela frente de calor destes fornos, que lentamente se desloca da superfície ao núcleo da massa do precursor. Em consequência, via de regra, a massa específica final, ρ, registra valores abaixo de 0,5 g.cm-3. No caso das micro-ondas a degradação térmica da matéria se dá, de forma menos agressiva, do interior do precursor para o exterior, proporcionando carvões ativados mais densos, com microporosidade mais seletiva, e, logo, mais adequada ao armazenamento de gás. O presente trabalho relata a obtenção de carvões ativados, por via física e química, a partir do endocarpo do coco da baía, em um forno micro-ondas adaptado, onde é possível se programar rampas de temperaturas e razões de aquecimento. Avalia-se o consumo de energia elétrica do forno micro-ondas adaptado em relação ao do forno elétrico convencional. A área superficial de BET dos carvões química e fisicamente preparados foi superior a 1200 m2.g-1, a massa específica manteve-se próximo a 0,5 g.cm-3, e os rendimentos ficaram acima de 40 %. Ao se comparar o consumo de energia elétrica para produzir, tanto no forno convencional como no micro-ondas, uma determinada quantidade de carvão ativado, com área de BET superior a 800 m2/g, verificou-se que a redução gerada pelo micro-ondas foi de aproximadamente 3,2 kW.h, representando um percentual de economia de energia de 85,5 %.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1888869 bytes, checksum: dbaae38c1299dd8ef37444fdd79d603a (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sugar-alcohol industries are characterized by high water demand, and generate proportional volumes of waste to be disposed. Within the ethanol production process, stillage emerges as an effluent, that is, 15 liters of stillage for every liter of ethanol produced, which is characterized as a high effluent polluting stream: about one hundred times higher than domestic sewage. Its potential pollution is due to the richness in organic content, low pH, high corrosivity and high values of chemical oxygen demand (COD). This work aims to characterizing stillage "in natura" and the use of various coagulants for its treatment, such as FeCl3, Al2SO4 and CaO, in order to treat stillage preliminarily. After the coagulation / flocculation processes, evaluated as a function of the coagulants concentration, the treatment with activated carbon produced from sugar cane bagasse were carried out. The porous structure of carbons and the adsorption of N2 (g). The efficiency of the treatments were quantified in terms of the removal of COD, BOD5, TOC, total solids, color and turbidity. The experimental results showed that the coagulation / flocculation processes, with the coagulant s concentration of 10 g/l, removes a significant amount of organic load, color and turbidity. The subsequent procedure with the activated carbon treatment completes the purification of stillage satisfactorily, that reached average removal rates above 90% for COD, and up to 99% for color and turbidity. / As indústrias sucroalcooleiras se caracterizam por grande demanda de água e geram volumes proporcionais de resíduos a serem descartados. No processo produtivo do etanol, a vinhaça surge como um efluente, ou seja, para cada litro de etanol produzido são gerados 15 litros de vinhaça, sendo caracterizada como um efluente de elevado poder poluente, cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico. Seu potencial poluidor decorre da sua riqueza em matéria orgânica, baixo pH, elevada corrosividade e altos valores de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Este trabalho teve como objetivo caracterizar a vinhaça in natura e avaliar a utilização de diversos coagulantes como FeCl3, Al2SO4 e CaO, com o intuito de tratar preliminarmente a vinhaça. Após o processo de coagulação/ floculação, analisado em função da concentração dos coagulantes, foi realizado o tratamento com carvão ativado produzido a partir do bagaço de cana, sendo determinada a estrutura porosa do carvão e adsorção de N2(g). A eficiência do tratamento foi quantificado em termos de remoção de DQO, DBO5, sólidos totais, cor e turbidez. Os resultados experimentais mostraram que o processo de coagulação/ floculação com concentração de coagulante de 10 g.L-1 removeu uma quantidade significativa de carga orgânica, cor e turbidez. A etapa subsequente com o tratamento do carvão ativado completou satisfatoriamente a purificação da vinhaça, gerando eficiência de remoção superior a 90% para a DQO e 99% para cor e turbidez.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2377747 bytes, checksum: 65b8929dab70be5410eadfa0fc905f03 (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work activated carbons were prepared cononut endocarp (Cocos nucifera) as a material precursor where aluminum sulphate was the activating chemical agent and water vapor the physical one. The chemical and textural characteristics and its application in the removal of the herbicide metribuzin were evaluated and compared with other types of activated carbon through adsorption isotherm tests. The samples were activated with different concentrations of chemical activating agent and carbonized at 780 °C. The activated carbon had a surface area of approximately 610 m2.g lower than the commercial coal and physico-chemically activated charcoal with steam and phosphoric acid, which were used as a comparative sample. All carbons were characterized by the determination of moisture, ash, pH, specific surface area BET, scanning electronic microscopy (SEM) and adsorption kinetics essays to achieve maximum adsorption of the herbicide. The equilibrium removal of metribuzin was expressed as adsorption isotherms, and the experimental data had fitted better regarding to Freundlich model. Kinetic experiments were performed to verify the required time for equilibrium, which were achieved about 30 to 36 hours. Regarding to the kinetic models studied, the best model proposed to the adsorbents was the pseudo-second order. The ability of the studied adsorbents was proportional to the surface area, micropore volume, and also more alkaline nature of the surface, in view of the greater affinity with charcoal metribuzin basic surfaces. The adsorption capacities of activated carbons followed the order: CAFQ 4:1 > CACarb > CAFQ 3:1 > 2:1 CAFQ > CAAcF when applying 48 hours of adsorption / Neste trabalho foram preparados carvões ativados utilizando como material percursor o endocarpo de coco da baía (cocos nucifera) em que o sulfato de alumínio foi o agente químico ativante e o vapor d água o físico. As características químicas e texturais e a aplicação na remoção do herbicida metribuzin foram avaliadas e comparadas com outros tipos de carvões por meio de ensaios de isotermas de adsorção. As amostras foram ativadas com diferentes concentrações do agente químico ativante e carbonizadas a 780ºC. Sendo que o carvão ativado apresentou área superficial de aproximadamente 610 m2.g, valor inferior ao carvão comercial e ao carvão ativado fisico-quimicamente com vapor de água e ácido fosfórico, que foram usados como comparativos. Todos os carvões foram caracterizados através da determinação da umidade, cinzas, pH, área superficial específica de BET, microscopia eletrônica de varredura e estudos cinéticos de adsorção com o objetivo de alcançar a adsorção máxima do herbicida. O equilíbrio de remoção de metribuzin foi expresso em termos de isotermas de adsorção, sendo que os dados experimentais se ajustaram melhor ao modelo de Freundlich. Os experimentos cinéticos foram realizados para verificar o tempo necessário para se atingir o equilíbrio, que foi da ordem de 30 a 36 horas. Dos modelos cinéticos estudados, o que melhor se ajustou aos adsorventes propostos foi o modelo de pseudo segunda-ordem. A capacidade dos adsorventes em estudo foi proporcional à área superficial, ao volume de microporos e também ao caráter mais alcalino da superfície, tendo em vista a maior afinidade do metribuzin por carvões de superfícies básicas. As capacidades de adsorção dos carvões ativados apresentaram a seguinte ordem: CAFQ 4:1> CACarb > CAFQ 3:1 > CAFQ 2:1 > CAAcF, quando se utiliza um grama em 48 horas de adsorção

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2705810 bytes, checksum: eb7528a28bf11f243846ad12d09da42b (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study investigated the treatment of an industrial textile effluent by combined physicochemical processes, coagulation/flocculation - activated carbon. Trials in Jar-Test using the same time for mixing and sedimentation, have improved organic matter and pollutants removal efficiency from the effluent for the coagulants (Al2(SO4)3 e FeCl3) employed. The treatment characterization for optimum concentration found was measured through the determination of SST, DBO, DQO, COT, nitrate, turbidity and surfactants content. For the parameters investigated, the percent removal in accordance with the best optimization trial were 85.6%, 88.9% and 96.2% for DQO, DBO and turbidity, respectively, using the coagulant FeCl3. For the adsorptive treatment of the pre-treated textile effluent, activated carbons were produced the endocarp of coconut (Coccus Nucifera), with chemical activated using Al2(SO4)3 and physical one using water vapor (steam). The ratio of activator:precursor effect on the activation were analyzed, as well as the carbonization temperature, retention time and type of activation on the textural properties of the activated carbons produced. The activated carbons were characterized by N2 adsorption to determine: SBET, SM, VP, VM, VMS and D. The CAQ232FQ carbon showed higher microporosity and SBET (1009 m2.g-1), and it was used in adsorption experiments. The CAQ232FQ carbon was also characterized by: MEV, Boehm, FTIR, TG, DTA, pH, pHPCZ and apparent density. Adsorption experiments with CAQ232FQ carbon were made for pre-treated textile effluent and synthetic sewage. The pH was not adjusted during the adsorption and the temperature was maintained at 26 ºC. The isotherms obtained for both effluents are better adapted to Freundlich model, however, adsorption processes for the pre-treated industrial effluent follows the kinetic model of pseudo-second order, differently to the synthetic industrial effluent which follows model of pseudo-first order. As a concluding remark, adsorption tests with CAQ232FQ carbon have proved to be effective for color removal, considering that the adsorption rate of the dye was higher than 97% in both effluents and the reduction rate of the analyzed parameters was higher than 99% for the industrial textile effluent. / O trabalho investigou o tratamento de um efluente têxtil industrial por processos físico-químicos combinados, coagulação/floculação carvão ativado. Ensaios em ―jar-test‖, utilizando o mesmo tempos de mistura e sedimentação, aperfeiçoaram e verificaram a eficiência de remoção de poluentes do efluente em relação aos coagulantes (Al2(SO4)3 e FeCl3) empregados, a caracterização do tratamento para a concentração ótima encontrada foi por meio das análises de SST, DBO, DQO, COT, nitrato, surfactantes e turbidez. Para os parâmetros investigados, o percentual de remoção de acordo com o melhor ensaio de otimização foram de 85,6%, 88,9% e 96,2% para DQO, DBO e turbidez, respectivamente, utilizando o coagulante FeCl3. Para o tratamento adsortivo do efluente têxtil pré-tratado foi produzindo carvões a partir do endocarpo de coco da baia (Coccus Nucifera) ativados quimicamente com Al2(SO4)3 e fisicamente com vapor d água. Analisou-se o efeito da proporção ativante/precursor, temperatura de carbonização, tempo de retenção e tipo de ativação sobre as propriedades texturais dos carvões produzidos. Os carvões foram caracterizados por adsorção de N2 para determinar: SBET, SM, VP, VM, VMS e D. O carvão CAQ232FQ apresentou maior microporosidade e SBET (1009 m2.g-1), sendo utilizado nos experimentos de adsorção. O carvão CAQ232FQ foi caracterizado também por: MEV, Boehm, FTIR, TG, DTA, pH, pHPCZ, e dens. aparente. Ensaios de adsorção com o carvão CAQ232FQ foram feitos para o efluente têxtil pré-tratado e para o efluente sintético. O pH não foi ajustado durante a adsorção e a temperatura foi mantida em 26oC. As isotermas obtidas para ambos os efluentes se ajustam melhor ao modelo de Freundlich, no entanto o processo de adsorção para o efluente industrial pré-tratado segue o modelo cinético de pseudo-segunda ordem, diferentemente do efluente industrial sintético que segue modelo de pseudo-primeira ordem. Em suma os ensaios de adsorção com o carvão CAQ232FQ se mostraram eficientes visto que a taxa de adsorção do corante foi superior a 97% para ambos os efluentes e a taxa de amenização dos parâmetros analisados foi superior a 99% para o efluente têxtil industrial.