O Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de carvão vegetal, sendo a maior parte utilizada na siderurgia. Há, no entanto, estimativas de que o uso para cocção de alimentos (churrasco) demanda, no mínimo, 10% de todo o carvão produzido no país. São vários os aspectos que devem ser considerados durante o uso do carvão vegetal, como integrante ao preparo do alimento. Existe uma diversidade de marcas disponíveis ao consumidor, entretanto, muitas delas não dispõem de padrões mínimos de qualidade, além de não apresentarem parâmetros ambientais e sociais em sua produção. É muito comum que, uma mesma marca comercial seja oriunda de diversas fontes, da mesma forma que, a partir de uma mesma fonte, possam ser disponibilizadas diversas marcas. O conhecimento dos aspectos relacionados à obtenção do produto e da sua qualidade por parte do consumidor, aumentaria as chances de sucesso na introdução de melhorias em sua cadeia de produção. É nesse contexto que se desenvolve esta pesquisa, tendo como objetivo geral analisar a qualidade do carvão vegetal para cocção de alimentos por meio da avaliação dos aspectos mercadológicos e de qualidade para o referido consumo. Os resultados são apresentados nos capítulos dois, três, quatro e cinco deste trabalho de tese de doutorado. / Brazil is the world\'s largest producer and consumer of charcoal, with most of it used in the steel industry. However, estimates indicate that the use for barbecue demands at least 10% of all the charcoal produced in the country. There are several aspects that must be considered during the use of charcoal as part of the preparation of the food. There are a variety of trademarks available to consumers, however, many of them have minimum quality standards, besides not having environmental and social parameters in their production. Commonly, the one same trademark comes from a variety of sources, in the same way that different trademark can be made available from the same source. Knowledge of the aspects related to obtaining the product and its quality by the consumer, increase the chances of success in introducing improvements in your production chain. It is in this context that this research was developed, with the general objective of analyzing the quality of charcoal for barbecue through the evaluation of the market aspects and quality for consumption. The results are presented in chapters two, three, four and five of this doctoral thesis.

A expansão agrícola e a urbanização têm agravado a eutrofização artificial dos mananciais superficiais, devido ao aumento de seus níveis de nutrientes, como nitrogênio e fósforo. Nesses episódios, o crescimento excessivo de cianobactérias de elevada capacidade adaptativa e potencial de produção de cianotoxinas pode prejudicar homens e animais. As microcistinas estão entre as cianotoxinas mais encontradas em florações de cianobactérias tóxicas, de difícil remoção pelas tecnologias convencionais de Estações de Tratamento de Água (ETA). Como barreira adicional no tratamento avançado de águas de abastecimento, destaca-se o processo de adsorção com carvão ativado pulverizado (CAP) ou granular (CAG). Esta pesquisa avaliou a eficiência de remoção de microcistina-LR (MC-LR) por oito carvões ativados (7 CAGs e 1 CAP) produzidos a partir de matérias-primas diversificadas. Os carvões foram caracterizados quanto a umidade, teor de cinzas, pH, massa específica aparente, número de iodo, índice de azul de Metileno, coeficiente de desuniformidade, área superficial específica, volume de micro e mesoporos, análise elementar por Espectroscopia de Energia Dispersiva e fotomicrografia por Microscopia Eletrônica de Varredura. Avaliou-se a capacidade adsortiva dos carvões sobre a MC-LR por isotermas descritas pelos modelos matemáticos de Langmuir e Freundlich. Para tais ensaios, foram utilizadas amostras trituradas de carvão. Além disso, foram operadas quatorze colunas CAG em escala de bancada, de modo intermitente, com concentração inicial (Co) de MC-LR na faixa de 69 a 137 µg/L. A concentração de toxina foi estimada pelo método ELISA (Ensaio de Imunoadsorção Enzimática). Os resultados indicaram que as propriedades do CA são influenciadas por seu material de origem e também pelo seu modo de produção, e que tais propriedades têm reflexo direto sobre a eficiência de remoção de MC-LR. Nos ensaios de adsorção de MC-LR com as amostras trituradas, os dados se ajustaram melhor ao modelo de Langmuir. O carvão à base de linhito (CGLIN), em dosagem de 100,0 mg/L e com 4h de tempo de contato, apresentou a maior capacidade de remoção (97,2%) de MC-LR (Co: 115,1 µg/L), com qe,máx de 10,6 mg/g. O bom desempenho do CGLIN foi associado ao seu maior volume de mesoporos (0,53 cm3/g). Correlação significativa foi observada entre volume de mesoporos e qe,máx (r = 0,98, Pearson), o que foi corroborado pela Análise de Componentes Principais. Nos ensaios nas colunas de CAG, o carvão de hulha, CGHU (Co: 85 g/L) apresentou o melhor desempenho, seguido pelo carvão de casca de coco, CGCO4 (Co: 137 µg/L), ambos com remoção média de MC-LR de 99,5%. Nos ensaios com as amostras trituradas, nenhuma das dosagens removeu MC-LR a concentrações menores que 1,0 µg/L – valor máximo permitido pela Portaria MS nº 2.914/11 para água potável – enquanto que no início do tratamento com as colunas de CAG, com exceção do carvão de coco CGCO1, o efluente das demais amostras foi compatível com este limite. A divergência de resultados entre os dois tipos de ensaios indica que os experimentos com amostras de CAG trituradas podem alterar sua capacidade adsortiva e induzir a uma escolha incorreta do carvão mais adequado. Com isso, os resultados oferecem subsídios para o entendimento do desempenho das CAs sobre a remoção de cianotoxinas, amparando a aplicação do processo de adsorção em ETAs para minimização da incidência de intoxicações por água contaminada. / The agricultural expansion and urbanization has aggravated the artificial eutrophication of surface water sources, due to the increase of nutrient levels, such as nitrogen and phosphorus. In these episodes, the excessive growth of cyanobacteria of high adaptive capacity and potential to produce cyanotoxins can harm humans and animals. Microcystins are among the cyanotoxins most found in toxic cyanobacteria blooms, difficult to remove by conventional technologies of Water Treatment Plants (WTP). As an additional barrier in the advanced water treatment, the adsorption process with pulverized (PAC) or granular activated carbon (GAC) is highlighted. This research evaluated the efficiency of microcystin-LR (MC-LR) removal by eight activated carbons (7 GACs and 1 PAC) produced from diversified raw materials. The carbons were characterized by moisture, ash content, pH, bulk density, iodine number, Methylene blue index, desuniformity coefficient, specific surface area, micro and mesopore volume, elemental analysis by Energy Dispersive X-Ray Detector and photomicrography by Scanning Electron Microscopy. The MC-LR adsorptive capacity of the carbons was evaluated by isotherms that follow the mathematical models of Langmuir and Freundlich. For these tests, carbon crushed samples were used. Besides that, fourteen GAC columns were operated on bench scale, intermittently, with initial concentration (Co) of MC-LR in the range of 69 to 137 µg/L. The toxin concentration was measured by ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). The results indicate that the AC properties are influenced by their source material and also by their production mode, and these properties have a direct effect on the efficiency of MC-LR removal. In the adsorption tests of MC-LR with the AC crushed samples, the data were better fitted to the Langmuir model. The lignite-based carbon (CGLIN), at a dosage of 100.0 mg/L and 4h of contact time, presented the highest MC-LR (Co: 115.1 µg/L) removal capacity (97.2%), with a qe,máx of 10.6 mg/g. The good performance of CGLIN was associated with its higher volume of mesopores (0.53 cm3/g). Significant correlation was observed between volume of mesopores and qe,max (r = 0.98, Pearson), which was corroborated by Principal Component Analysis. In the GAC columns tests, the coal CGHU (Co: 85 µg/L) presented the best performance, followed by the coconut carbon CGCO4 (Co: 137 µg/L), both with MC-LR average removal from 99.5%. In the trials with the crushed samples, none of the dosages removed MC-LR at values less than 1.0 µg/L – maximum permitted value by Portaria MS nº 2.914/11 for drinking water – while at the beginning of the treatment in the GAC columns, with the exception of the coconut carbon CGCO1, the effluent of the other samples was compatible with this limit. The divergence of results between these two types of assays indicates that the experiments with crushed samples may changes their adsorptive capacity and induce an incorrect choice of the most suitable AC. With this, the results provide support to understand the ACs performance on the cyanotoxins removal, supporting the application of the adsorption process in WTPs to minimize the incidence of poisoning by contaminated water.

A captação de água para abastecimento público, a cada dia, torna-se mais problemática devido ao grande número de mananciais eutrofizados. A eutrofização causa grande preocupação, pois é comum o surgimento de florações com presença de organismos fitoplanctônicos potenciais produtores de toxinas nocivas à saúde. Entre essas toxinas a grande contaminadora é a microcistina produzida por cianobactérias - tóxico potente que causa sérios agravos à saúde e pode levar à morte. Este trabalho de pesquisa testou alguns processos de tratamento de água - pré-oxidação, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e adsorção em carvão ativado - com o propósito de verificar quão eficientes eles seriam na remoção dessa toxina. Em escala de laboratório foram realizados ensaios de coagulação/floculação, seguidos de flotação sem adição e com adição de pré-oxidante e carvão ativado em pó. Para a água de estudo verificou-se que o baixo pH é fator positivo para o tratamento. A pré-oxidação aplicada ao tratamento apresentou bons resultados na remoção de microcistina; o tempo de contato do oxidante também exerceu influência na qualidade. A associação de pré-oxidação e adsorção em carvão ativado elevou a eficiência de remoção de toxina. Embora os sistemas convencionais de tratamento de água não sejam eficientes na remoção de microcistina a flotação é melhor que a sedimentação. / At each day, the captivation of water for public supplying is becoming more difficult because of the emerging blooming with the presence of phitoplanktonic organisms which in turn are potential producer of harmful toxins to the health. Among those toxins the major contaminant is the microcistin produced by cyanobacteria - a powerful toxin that causes serious hazards to the health being able also to cause death. In this work the investigation had tested some water treatment processes - preoxidation, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and adsorption on activated carbon - with the purpose to check how efficient they would be to remove that toxin. In the laboratory assays, coagulation/flocculation followed by flotation were performed with and without addition of preoxidant and activated carbon powder. In this study, the pH demonstrated to be a positive factor for the treatment. The preoxidation applied to the treatment presented good results in the microcistina removing; the oxidant contact time also played influence in the quality; the association of preoxidant and adsorption on activated carbon just raised the toxin remotion efficiency. Although the conventional water treatment systems are not efficient in the microcistina removal, the flotation is better than sedimentation.

Orientador: Fresia Soledad Ricardi Torres-Branco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:34:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_MelinaMarade_D.pdf: 10651504 bytes, checksum: 954cc83b3352e5a3f66f7308ab277dd5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O estudo da evolução paleoambiental de uma área de transição entre os Biomas Cerrado e Mata Atlântica no decorrer do Holoceno resultou na reconstituição da vegetação, do clima e da dinâmica fluvial do Rio Mogi Guaçú, na Estação Ecológica de Mogi Guaçú (EEcMG), Estado de São Paulo. As interpretações paleoecológicas foram baseadas na identificação das assembleias de palinomorfos, fragmentos de carvões e análises isotópicas contidas em três testemunhos rasos, onde estão foram desenvolvidas inferências paleoecológicas e paleoclimáticas. A análise dos proxy aqui utilizados evidenciou as mudanças acontecidas na vegetação e do curso principal do Rio Mogi Guaçú na EEcMG que permitiram compor as condições paleoambientais entre 7.750 anos AP até os dias atuais. Dessa forma, aproximadamente 7.750 anos AP, a EEcMG passou por uma fase climática mais úmida que a atual, possibilitando o desenvolvimento da Mata Ripícola, indicado pela presença de Mauritia L.f. Dados isotópicos para esta época caracterizam uma transição entre a floresta e o campo. Por volta de 3.000 anos AP, observa-se um aumento dos elementos do Cerrado, como a presença de Curatella Loefl., e diminuição de Mauritia L.f., que indica que este último não foi um elemento importante para a configuração da vegetação deste período, estabelecendo um clima mais seco para EEcMG, a composição isotópica aponta o predomínio de plantas C3 (floresta). No período entre aproximadamente 310 e 105 anos AP., a umidade aumenta na região com a permanência de Mauritia L.f., e mesmo com o aumento dos tipos de Cerrado, indicando que a Mata Ripícola se manteve presente. Dessa maneira, as assembleias palinológicas estudadas mostram que a Mata Ripícola esteve presente em todos os estágios, ao contrário do Cerradão, que durante os últimos 7.750 anos AP., experimentou fases de expansão e contração. Através do estudo da chuva polínica atual das três lagoas, foi possível inferir que os elementos de Mata Ripícola são predominantes aos de Cerrado, como a presença de Mauritia L.f. e a abundância de esporos que confirma esse tipo de vegetação dominante para os dias atuais, o que caracteriza um clima mais úmido na EEcMG. As análises isotópicas indicam que a floresta permanece presente, com predominância de plantas C3 (floresta) em relação às plantas C4 (campo). Fragmentos de carvão foram identificados nos três testemunhos estudados, evidenciando que paleoincêndios sempre ocorreram na EEcMG durante todo o Holoceno. O comportamento da dinâmica fluvial do Rio Mogi Guaçú durante o Holoceno mostrou que esta esteve associada à influência de eventos climáticos de escala global e que, em consequência desses, os meandros mudaram constantemente de posição ao longo da planície através do processo de erosão e deposição das suas margens, ocasionando em alguns momentos, a não preservação de palinomorfos / Abstract: The study of paleoenvironmental evolution of a transition area between the Biomes of Cerrado and Atlantic Forest during the Holocene resulted in the recovery of vegetation, climate and fluvial dynamics of Mogi Guaçú River in The Mogi Guaçú Ecological Station (EEcMG) - São Paulo State. The paleoecological interpretations were based on the identification of palynomorphs assemblies, fragments of charcoal, and isotopic analyzes contained in three shallow cores, where paleoecological and paleoclimatic inferences were developed. The analysis of the proxy highlighted the changes that occurred in the vegetation and the main course of Mogi Guaçú River at EEcMG to form the paleoenvironmental conditions from 7.750 years BP to current days. Thus, approximately 7.750 years BP, the EEcMG underwent a wetter climate than the current phase, enabling the development of a Riparian Forest with the presence of Mauritia L.f. The isotopic data features a transition between forest and field. Around 3.000 years BP, there was an increase in the Cerrado elements, as the presence of Curatella Loefl., and a decrease in Mauritia L.f. In fact, Mauritia L.f. was not an important element to configure the vegetation of the period with a drier climate for EEcMG, and the isotopic composition indicates the predominance of C3 plants (forest). Between 310 and 105 years BP., the humidity increased in the region with the permanence of Mauritia L.f., but the Cerrado types also increased, indicating that the Riparian Forest remained. Thus, the palynological assemblies show that the Riparian Forest was present in all stages, unlike Cerradão, that during the last 7.750 years BP., experienced phases of expansion and contraction. Through the study of current pollen rain of the three ponds, it was possible to infer that the elements of Riparian Forest are prevalent in the Cerrado, as the presence of Mauritia L.f. and the abundance of spores that confirms this type of dominant vegetation for current days, featuring a more humid climate at EEcMG. Isotopic analyzes show that the forest remains with a predominance of C3 plants (forest) in relation to C4 plants (field). Charcoal fragments were identified in all three cores showing the evidence that paleofires occurred at EEcMG throughout the Holocene. The behavior of fluvial dynamics of Mogi Guaçú River during the Holocene showed the influence of climatic events of global scale, and consequently, the meanders constantly changed position along the plain through erosion and deposition processes of its banks, not preserving the palynomorphs / Doutorado / Geologia e Recursos Naturais / Doutora em Ciências

Orientador: Araí Augusta Bernárdez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezMena_LaidyEsperanza_M.pdf: 2781198 bytes, checksum: d1dc49ebd939d50881ecb5501444a6f0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O decréscimo da oferta de recursos florestais nativos tem chamado a atenção de pesquisadores do mundo todo para a busca de matérias-primas renováveis e o desenvolvimento de processos sustentáveis. O bambu apresenta-se como uma matéria-prima de alta produtividade, rápido crescimento e maturidade, e que está tornando-se importante como um excelente substituto em processos onde a madeira é utilizada. Suas propriedades o tornam atrativo para ser utilizado em processos de termoconversão de biomassa, como a pirólise. O objetivo deste projeto é contribuir com novos conhecimentos para a valorização do bambu como matéria prima sustentável, através do estudo experimental da pirólise lenta de partículas de bambu da espécie Dendrocalamus giganteus Munro para a produção de carvão vegetal. Este estudo apresenta a determinação da influência da temperatura sobre o processo de degradação térmica e sobre as propriedades do produto solido. O estudo envolveu a caracterização físico-química das partículas de biomassa in natura moídas e a realização de testes experimentais conduzidos em reator de pirólise com leito mecanicamente agitado em temperaturas finais na faixa de 300 a 500 °C. A caracterização do produto sólido gerado nas diferentes condições operacionais testadas envolveu análise elementar e imediata, determinação do poder calorífico, analises BET e microscopia eletrônica de varredura (MEV),e do pH. Adicionalmente o bio-óleo gerado foi caracterizado, visando aplicação como combustível ou matéria prima química, e a sustentabilidade econômica do processo. Os resultados indicam que a temperatura final do processo de pirólise tem grande influência sobre a produção e composição dos produtos. O rendimento de carvão diminui com o aumento da temperatura de pirólise, no entanto, seu teor de carbono fixo e seu poder calorífico aumentam. Os resultados mostram que o bambu estudado apresenta potencial de utilização como matéria-prima para pirólise apresentando propriedades similares a de outras biomassas como a madeira. Os produtos gerados podem ser utilizados para diversas finalidades, o carvão tem aplicações energéticas e agrícolas e o bio-óleo pode ser considerado uma fonte valiosa de produtos químicos / Abstract: The decrease of the supply of native forest resources has drawn attention from researchers around the world in the search for renewable raw materials and for the development of sustainable processes. The bamboo as a raw material presents high productivity, easy propagation, fast growth and maturation, and it is becoming increasingly important as an excellent substitute for wood. These properties make it attractive for energy conversion processes like pyrolysis. The aim of this project is to contribute to the knowledge and valorization of the bamboo as a sustainable feedstock, through experimental research of the slow pyrolysis of bamboo specie Dendrocalamus giganteus Munro aiming biochar production. In this study the effect of temperature on the slow pyrolysis process of bamboo and the properties of pyrolysis solid products were determined.The research included the physicochemical characterization of biomass particles and the experimental pyrolysis tests conducted in a pyrolysis reactor mechanically agitatedat a final temperature ranging from 300 to 500 °C. The characterization of the solid product involved proximate and CHN-elemental analysis, heating value, density, BET and scanning electron microscopy (SEM) analysis and pH. Furthermore, the bio-oil was characterized considering its utilization as a liquid fuel or chemical feedstock as well as the economical sustainability of the slow pyrolysis process of bamboo. The results indicate that the final temperature of the pyrolysis process has important influence over products distribution and composition: when the temperature increased char yield decreased and its fixed carbon content and high heating value increased. The results show that bamboo has potential as feedstock in pyrolysis process because it has similar properties with others biomass as wood. The pyrolysis products can be evaluated in different applications, the char has energetic and agricultural applications and the bio-oil can be considered as a source of valuable chemicals / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Wanilson Luiz Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-22T21:27:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campaner_VeridianaPolvani1981-_D.pdf: 3461719 bytes, checksum: 9a5bc42ac7776e7105fbf8108a902f11 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A identificação de anomalias antrópicas de elementos no solo e na atmosfera necessita do discernimento de possíveis mistura e dispersão de fontes antrópica e natural. Em área com atividade minerária e termoelétrica a carvão, no município de Figueira (PR), foram investigadas a distribuição multielementar (e.g. As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, U, Zn e radionuclídeos) em carvão, cinzas, rochas, solo e no material particulado atmosférico (partículas fina e grossa). Nos perfis de solo e no solo de superfície, a influência do carvão e cinzas resultou em assinaturas geoquímicas As/Zr, Cd/Zr, Hg/Zr, Mo/Zr, Pb/Zr, Sb/Zr, U/Zr e Zn/Zr elevadas, devido à mistura destas razões de origem natural no solo com àquelas do carvão e das cinzas. Os diques de diabásio regionais apresentaram assinaturas geoquímicas Co/Zr, Cr/Zr, Cu/Zr, Ni/Zr e Sc/Zr na configuração da paisagem pedológica da área de estudo, onde a maior influência foi de rochas sedimentares. A intensidade das anomalias antrópicas no solo de superfície foi maior para As, Cd e Mo, seguidos por Hg, Zn, Pb, Sb e U (ordem decrescente de intensidade). Estas anomalias mostraram uma distribuição espacial no solo de superfície condizente com a direção predominante dos ventos na área, e sugerem que eventos de deposição atmosférica por longo período devem ter sido a principal fonte destes elementos no solo. No material particulado atmosférico, observou-se o enriquecimento dos mesmos elementos associados ao carvão e às cinzas. Entretanto, uma mistura de fontes natural (considerada por meio da avaliação das amostras de solo da base dos perfis) e antrópica (carvão e cinzas) foram reveladas por assinaturas geoquímicas As/Mo. O carvão e as cinzas de Figueira (PR) apresentaram assinaturas As/Mo iguais a 15,2 ± 4,25 e 15,9 ± 2,42, respectivamente. Estas assinaturas foram diferentes daquela encontrada no solo (As/Mo = 8,49 ± 3,13) e levemente contrastantes com a razão As/Mo dos materiais particulados atmosféricos finos e grossos (média igual a 11,4). Como resultado, o modelo As/Mo da área de estudo quantificou a contribuição do carvão e das cinzas em 41% e do solo em 59% na atmosfera. O carvão e as cinzas de Figueira (PR) apresentaram elevadas concentrações de 238U, 226Ra e 210Pb, especialmente. Dentre estes radionuclídeos, o 210Pb destacou-se por apresentar maior distribuição espacial no solo em função de suas atividades e condições de desequilíbrio com o 226Ra (210Pb/226Ra), avaliadas tanto nos perfis de solo quanto no solo de superfície. No material particulado atmosférico, as condições de desequilíbrio 210Pb/226Ra foram mais intensas nas proximidades da usina termoelétrica. Isso indica que o 210Pb deve ter tido uma fonte adicional na atmosfera por meio da emanação do gás 222Rn proveniente, particularmente, da queima do carvão na termoelétrica. Neste estudo a investigação holística de elementos químicos e radionuclídeos em área com atividade minerária contribuiu para uma avaliação mais consistente da influência antrópica no solo e na atmosfera / Abstract: The identification of elemental anomalies in soil and atmosphere caused by human activities is necessarily preceded by the identification of possible mixtures and dispersion of anthropic and natural sources. An area affected by mining and coal-fired thermoelectric power plant activities in the Figueira municipality (Paraná, Brazil) was investigated for multi-elemental distribution (e.g. As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, U, Zn, and radionuclides) in coal, ashes, rocks, soil, and in the atmospheric (fine- and coarse-grained) particulate material. In soil profiles and in the superficial soil, the influence of coal and ashes resulted in high As/Zr, Cd/Zr, Hg/Zr, Mo/Zr, Pb/Zr, Sb/Zr, U/Zr, and Zn/Zr geochemical signatures, due to the mixture of natural ratios of such elements found in soil with the ratios found in coal and ashes. As for natural ratios, the diabase dikes contributed with Co/Zr, Cr/Zr, Cu/Zr, Ni/Zr, and Sc/Zr geochemical signatures to the configuration of the pedological landscape of the study area, where the major influence comes from sedimentary rocks. The anthropic anomalies in superficial soil were, in descending order, higher for As, Cd, and Mo, followed by Hg, Zn, Pb, Sb, and U. The spatial distribution of these anomalies in the superficial soil were consistent with the predominant wind directions and suggests that long-term atmospheric deposition must have been the main source for these elements in the soil. The atmospheric particulate material is enriched in the elements associated with coal and ashes in soil. However, a mixture of natural sources (assessed by means of soil samples from the base of the soil sections) and anthropic sources (coal and ashes) was revealed by As/Mo ratios. The coal and ashes from Figueira yielded, respectively, As/Mo signatures of 15.2 ± 4.25 and 15.9 ± 2.42. These signatures differ from that obtained for soil (As/Mo = 8.49 ± 3.13), and slightly differ from the As/Mo value obtained for atmospheric particulate material (average As/Mo = 11.4). As a result, the As/Mo model for the study area helped quantify the contributions from coal and ashes (41%) and soil (59%) to the atmosphere. Coal and ashes from Figueira have high 238U, 226Ra, and 210Pb activities. The largest spatial distribution in soil corresponds to 210Pb, because of its chemical activities and disequilibrium with 226Ra (210Pb/226Ra), observed both in the soil profiles and in the superficial soil. In the atmospheric particulate material, the 210Pb/226Ra disequilibrium is more intense close to the coal-fired thermoelectric power plant. This indicates that an additional source for 210Pb in the atmosphere was the emanation of gas 222Rn resulting from the burning of coal in the plant. The holistic investigation carried out in this study involving chemical elements and radionuclides in an area affected by mining activities contributed for a more consistent evaluation of the anthropic influence in soil and atmosphere / Doutorado / Geologia e Recursos Naturais / Doutora em Ciências

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisbôa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_DanielleLacerdaLupetti_M.pdf: 2035064 bytes, checksum: 6ca32474439698039670ca4037e4bfcf (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A crescente demanda de derivados de petróleo proporciona cada vez mais a necessidade desses produtos na sociedade atual. Este fato é reconhecido pelo desenvolvimento do país, com investimentos e desenvolvimentos em produtos energéticos e não energéticos oriundos do processamento do petróleo e, como consequência, são gerados grandes volumes de efluentes, em que os componentes fenólicos são presentes contaminantes comuns. Tratam-se de compostos tóxicos, carcinogênicos e que possuem boa solubilidade em água e baixa capacidade de biodegradação. Levando-se em conta esse aspecto, este estudo propôs mitigar os impactos ambientais utilizando o processo de adsorção em carvão ativado para remoção de fenóis. Para o desenvolvimento dessa pesquisa foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o petróleo, algumas consequências geradas devido ao seu processamento, apresentando também técnicas de tratamento do efluente água fenólica, selecionando a adsorção como método mais eficiente e econômico para o tratamento, além do estudo experimental realizado para analisar a viabilidade técnica do tratamento, em que a caracterização do adsorvente e o conhecimento da dinâmica de adsorção são imprescindíveis para esse estudo. Os métodos de caracterização utilizados foram: análise granulométrica, umidade, massa específica real, bulk density, morfologia de superfície, área superficial, grupos funcionais, pH e análise elementar. Para um estudo mais abrangente dos fatores operacionais foi avaliada a zona de transferência de massa (ZTM) em relação à vazão de alimentação, indicando que a vazão com menor valor de ZTM foi de 3 mL min-1; foi estudado o efeito da temperatura de adsorção por banho infinito indicando que a melhor temperatura de operação, dentre as estudadas, foi de 20°C. Resultados obtidos pelo estudo mostraram que a adsorção de fenóis utilizando carvão ativado granular apresentou boas eficiências, em que a capacidade de adsorção de fenóis por unidade de massa de carvão ativado até o ponto de ruptura e saturação do leito foram 57,7 mg g-1 e 185,2 mg g-1 respectivamente para condição de vazão 3 mL min-1, granulometria do adsorvente 0,855 mm, temperatura ambiente, pH=10 e concentração de 4000 ppm em massa do efluente. Ainda, foi construído uma isoterma de adsorção e os dados de equilíbrio foram correlacionados utilizando os modelos de Langmuir e Freundlich, em que o modelo de Langmuir foi o que melhor representou os dados de equilíbrio no processo / Abstract: The increasing demand of petroleum derivative provides more and more need for these products in current society. This fact is recognized by the development of the country, with investments and developments in energy and non-energy products from the processing of petroleum and, therefore, has generated large volumes of effluent, in which the phenolic compounds are common contaminants. These are toxic compounds, carcinogens and that have good water solubility and low capacity for biodegradation. Taking this into account, this study proposed to mitigate environmental impacts using the adsorption process on activated carbon to remove phenols. For the development of this research, it was conducted a literature review on petroleum, some consequences generated due to processing, and also presented techniques for the treatment of the phenolic water, selecting adsorption as the most efficient and economic for the treatment beyond the experimental study undertaken to examine the technical feasibility of treatment, the characterization of the adsorbent and the knowledge of the dynamics of adsorption are instrumental to this study. The following methods were used: particle size analysis, moisture, real specific mass, bulk density, surface morphology, superficial area, functional groups, pH and elemental analysis. For a more comprehensive study of operational factors evaluated the mass transfer zone (MTZ) in relation to flow rate, indicating that the flow rate with a lower value of MTZ was 3 mL min-1; the effect of temperature infinite bath adsorption indicating that the best operating temperature, among those studied, was 20 °C. Results obtained by the study showed that the adsorption of phenols using granular activated carbon showed good efficiency in the phenol adsorption capacity per unit mass of activated carbon to the breakthrough point and saturation of the bed were 57,7 mg g-1 and 185,2 mg g-1 respectively for flow rate condition 3 mL min-1, adsorbent particle size of 0,855 mm, ambient temperature, pH=10 and 4000 ppm in mass concentration of the effluent. Still, it was built an adsorption isotherm and the equilibrium data were correlated using the Langmuir and Freundlich models, in which the Langmuir model was best represented the equilibrium process / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Caio Glauco Sánchez, Elisabete Maria Saraiva Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T23:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarinMesa_LienadelRosario_M.pdf: 3046850 bytes, checksum: d16d04046b66c91b2aa858a286e8566f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho foi feita a caracterização físico-química de três variedades de cana-de-açúcar: a cana tradicional e dois novos tipos de cana para energia, visando avaliar o potencial energético. Ensaios de pirólise foram realizados numa balança termogravimétrica e uma planta de pirólise de capacidade de 20 kg/h de alimentação. Foi realizado um balanço de massa do processo, e foram obtidos modelos matemáticos que caracterizaram o comportamento do processo de pirólise nas diferentes condições. Esses resultados permitiram avaliar tecnicamente o processo de pirólise de cana integral, comparar os rendimentos obtidos em instalações de diferentes escalas e coletar informações para posteriores estudos desta tecnologia. A comparação entre as características físico-químicas dos três tipos de cana apresentou diferenças na umidade e no teor de cinzas para as diferentes partes da cana (colmo, ponteiro e folhas). Os ensaios em balança termogravimétrica mostraram que a taxa de aquecimento tem influência significativa no rendimento dos produtos líquidos, e nos ensaios de pirólise em planta piloto de 20 kg/h de alimentação, não apresentaram diferenças significativas nos rendimentos nem nas características dos produtos. Através do balanço de massa e energia, comparou-se a eficiência energética dos três tipos de cana, quando transformada através do processo de pirólise rápida. Observou-se que a diferença entre as três variedades está na produtividade destas por unidade de área cultivada, sendo a cana para energia Tipo 2, a que apresentou maior quantidade de energia útil por hectare (3110 MJ/hec), seguido da cana Tipo 1 (2400 MJ/hec) e com menor eficiência energética a cana tradicional (Tipo 3), com 1500 MJ/hec / Abstract: This work was carried out physico-chemical characterization of three varieties of cane sugar: cane traditional and new types of sugar for energy, to evaluate the potential energy. Pyrolysis tests were performed in a thermogravimetric balance and a pyrolysis plant capacity of 20 kg / h of power. We conducted a mass balance of the process, and mathematical models were obtained that characterized the behavior of the pyrolysis process in different conditions. These results allowed us to evaluate technically the pyrolysis of cane integral, compare the yields obtained in facilities of different scales and collect information for further study of this technology. Comparison of the physicochemical characteristics of three types of cane showed differences in moisture and ash content for different parts of the cane (stem, leaves and pointer). The thermogravimetric balance tests showed that the rate of warming has significant influence on the yield of liquid products, and pyrolysis tests in a pilot plant of 20 kg / h of feeding, no significant differences in income or the characteristics of the products. Through the balance of mass and energy, compared the energy efficiency of three types of cane, when transformed through the process of fast pyrolysis. It was observed that the difference between the three varieties of these is the productivity per unit area cultivated with sugarcane for energy type 2, had the greatest amount of useful energy per hectare (3110 MJ / ha), followed by a cane type 1 (2400 MJ / ha) and less energy efficient sugarcane traditional (Type 3), 1500 MJ / ha / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldir Antônio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Berton_RafaelPiatto_M.pdf: 2760941 bytes, checksum: e126adb4bc1c7a9e7512cbc1b44cbb70 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente a pesquisa por tecnologias que permitam o uso mais inteligente e disseminado das fontes renováveis de energia em complemento aos meios convencionais, tem ganhado importância em virtude da necessidade de se aliar sustentabilidade ao suprimento da crescente demanda mundial. O interesse deste trabalho residiu em investigar o comportamento da eficiência energética relativa à conversão da biomassa em recursos provenientes do processo de pirólise rápida, a saber, o bio-óleo e o carvão residual (charcoal). O caso estudado se constituiu na análise de uma planta de pirólise rápida em escala industrial, por meio de simulação computacional utilizando o software Cycle-Tempo, específico para dimensionamento termodinâmico de sistemas. Foram analisadas três possibilidades para a integração energética do processo, o primeiro fazendo uso da combustão do carvão residual para suprir a demanda energética do sistema, o segundo complementando sua operação através da recuperação do calor proveniente da condensação dos vapores para uso na secagem da biomassa original e o terceiro direcionando este calor para o pré-aquecimento dos gases de fluidização do reator. Através da análise comparativa de eficiência energética e das características técnicas das alternativas propostas, foi possível quantificar os ganhos de eficiência possibilitados pela integração energética, estabelecer limites operacionais e parâmetros de processo úteis à continuidade da pesquisa neste segmento, assim como visualizar possíveis vantagens ou pontos críticos dos sistemas estudados / Abstract: The current research for technologies that allow a more intelligent use and the spreading of renewable energy in addition to conventional means, has become increasingly important due to the need to combine sustainability to supply the growing global demand. The interest of this work resided in investigating the behavior of energy efficiency for the conversion of biomass resources into fast-pyrolysis's products, namely the bio-oil and bio-char. The case study consisted in the analysis of a fast pyrolysis plant in industrial scale by means of computer simulation using the software Cycle-Tempo, specific for sizing thermodynamic systems. Three possibilities were analyzed for energy integration of the system, the first making use of residual coal combustion to supply the energy demands of the system, the second complementing its operation by recovering the heat from the condensing vapors for drying the biomass, and the third directing this amount of energy to preheat the reactor's fluidizing gas. Through a comparative analysis of energy efficiency and technical characteristics of the proposed alternatives, it was possible to quantify the efficiency gains enabled by energy integration, and also establishing operating limits and process parameters useful for continuing the research in this segment, as well as displaying possible advantages or critical points of the systems studied / Mestrado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Araí Augusta Bernárdez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoaoPauloda_M.pdf: 4733188 bytes, checksum: eafa56a24fccf56e0480ae89bf0d28cb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O café é um importante produto na balança comercial brasileira e seu processamento gera a casca como um resíduo. O objetivo deste trabalho foi a caracterização física, termoquímica e fluidodinâmica da casca de café (coffea arábica, L) visando sua aplicação em processo de pirólise convencional em reator mecanicamente agitado e posterior caracterização das frações líquida e sólida geradas. O trabalho envolveu as seguintes etapas: (i) caracterização física e termoquímica da casca de café moída; (ii) ensaios fluidodinâmicos no leito contendo mistura binária casca de café-areia (5% de biomassa na mistura); (iii) ensaios de pirólise em reator mecanicamente agitado; e (iv) caracterização das frações sólida e líquida geradas no processo de pirólise. A etapa de caracterização das partículas envolveu a determinação da análise granulométrica, esfericidade, massas específicas, razão de Hausner, análise elementar, análise imediata, poder calorífico, análise termogravimétrica e diferencial térmica, análises da composição das cinzas e análise do teor de hemicelulose, celulose e lignina. Os ensaios de pirólise foram realizados seguindo um planejamento experimental composto central rotacional com objetivo de avaliar a influência da taxa de aquecimento (8 a 22 °C/min) e do tempo de estabilidade entre os estágios de aquecimento (1,2 a 6,8 min) sobre o rendimento da fração líquida. O maior rendimento da fração líquida foi de 56,5 %, obtido em uma taxa de aquecimento de 22°C/min e tempo de estabilidade entre os estágios de aquecimento de 4 min. Na etapa de caracterização do carvão vegetal gerado foram determinadas as massas especificas, análise elementar, análise imediata, poder calorífico, análise termogravimétrica e diferencial térmica, além da determinação da velocidade mínima de fluidização no leito contendo a mistura carvão-areia (5% de biomassa na mistura). A fração líquida foi submetida à análise de umidade, pH, poder calorífico e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa. Os resultados dos ensaios fluidodinâmicos mostraram que a presença de 5% (em massa) de casca de café no leito provoca o aumento da velocidade de mínima fluidização em 45%. Foi verificado que a casca de café possui um grande potencial como fonte energética para aplicação em processos de pirólise em função das propriedades do carvão e do líquido gerado em temperaturas superiores a 300oC. A composição e teor de cinzas da casca de café também fazem do carvão uma boa opção como fertilizante em função dos nutrientes presentes. Em todas as frações líquidas geradas foram observados compostos com aplicações industriais, mostrando que o óleo obtido através da pirólise da casca de café possui potencial não só como combustível, mas também como fonte de componentes para a indústria química / Abstract: Coffee is an important product in the Brazilian commercial balance and its processing generates husks as waste. In order to increase information available about coffee husks biomass and its energetic potential, this work presents an experimental study including: (i) physical and thermo-chemical characterization of grinded coffee husks; (ii) hydrodynamics tests to minimum fluidization velocity determination of the binary mixture coffee husks-sand (5% weight fraction of biomass); (iii) pyrolysis tests in a mechanically agitated bed; and (iv) characterization of pyrolysis solid and liquid products. The particle characterization step included the determination of particle size distribution, sphericity, densities, Hausner ratio, ultimate and proximate analysis, heating value, thermo-gravimetric analysis, thermo-differential analysis, ash composition, and hemicelluloses, cellulose and lignin content. The pyrolysis tests were carried out following a central composite rotate design of experiments in order to evaluate the heating rate (from 8 to 22oC/min) and the time between the heating stages (from 1.2 to 6.8min) on the bio oil yield. The bio-oil greatest yield was 56.5% that was obtained using a heating rate of 22oC/min and time between the heating stages of 4min. The bio-char characterization involved density, ultimate and proximate analyses, heating value, thermo-gravimetric analysis, differential thermal analyses and determination of the minimum fluidization velocity of the char-sand mixture (5% weight fraction of biomass). The liquid fraction was submitted to moisture, pH, heating value and gas chromatography (using a mass spectrometer) analysis. Results from hydrodynamics studies show that the presence of 5% biomass in the bed material increases the minimum fluidized bed velocity about 45%. Pyrolysis results show that coffee husks presents a good potential as feedstock to the process due to char and bio-oil (fractions obtained at temperatures higher than 300oC) properties. Additionally, results from ash characterization showed that the bio-char produced presents a good potential as fertilizer. High values chemical compounds were identified in the produced liquid fractions, showing that this product presents high potential, not only as a fuel, but also as a source of chemical compounds to the chemical industry / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica