Orientador: Caio Glauco Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:14:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_FlavioAugustoBueno_D.pdf: 4083626 bytes, checksum: 203f07dd538191c353f5988fc849f84e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os processos de gaseificação e pirólise sofrem grande influência do tipo de biomassa que está sendo utilizada propiciando variações na distribuição dos produtos (alcatrão, cinzas, água, gás). No processo de gaseificação é obtido, principalmente, um gás combustível que pode variar seu poder calorífico de acordo com as temperaturas e agentes gaseificantes utilizados. A biomassa utilizada neste trabalho é a casca de castanha de caju proveniente da região nordeste do Brasil. Nesta região existem 23 grandes fábricas e aproximadamente 120 minifábricas de beneficiamento de castanha de caju. Essas fábricas geram grande quantidade de cascas que podem ser utilizadas como combustível. Através da conversão térmica da biomassa nos processos de gaseificação e pirólise foi quantificada a produção de resíduo carbonoso, alcatrão, água e gás variando a taxa de aquecimento, a temperatura final e o agente gaseificante (vapor de água, ar sintético ou nitrogênio). Foi verificado que a utilização de vapor de água (1,21 g/min) propicia a geração de um gás de síntese com grande quantidade de hidrogênio (0,99 g) e dióxido de carbono (12,06 g) e para a produção de gás combustível a pirólise com nitrogênio sem a presença de vapor apresenta um gás combustível com poder calorífico mais alto (13056 kJ/m3). / Abstract: Gasification and pyrolysis processes depend on biomass type used providing variations in the distribution of products (tar, ash, water, gas). In the gasification process is achieved mainly a fuel gas which can vary its calorific value according to the temperatures and gasifying agents used. The biomass used in this work is the shell of cashew nuts from the northeast region of Brazil. In this region there are 23 large factories and approximately 120 mini treaters of cashew nuts. These plants generate large quantities of shells that can be used as fuel. Through the thermal conversion processes of biomass gasification and pyrolysis was quantified the production of carbonaceous wastes, tar, water and gas by varying the heating rate, temperature final and gasifying agent (steam, nitrogen or synthetic air). It was found that the use of water vapor (1,21g/min) promotes the generation of a synthesis gas with large quantities of hydrogen (0,99 g) and carbon dioxide (12,06 g) and to produce a pyrolysis fuel gas with nitrogen without the presence of steam shows a fuel gas with heating value higher (13056 kJ/m3). / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Alisson Mota (alisson.davidbeckam@gmail.com) on 2015-07-02T19:30:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Walter Maia de Souza.pdf: 1214415 bytes, checksum: 88300e3bbb767b2fcecc664de3bc7d38 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-10T16:56:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Walter Maia de Souza.pdf: 1214415 bytes, checksum: 88300e3bbb767b2fcecc664de3bc7d38 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-10T17:00:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Walter Maia de Souza.pdf: 1214415 bytes, checksum: 88300e3bbb767b2fcecc664de3bc7d38 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-10T17:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Walter Maia de Souza.pdf: 1214415 bytes, checksum: 88300e3bbb767b2fcecc664de3bc7d38 (MD5) Previous issue date: 2010-08-10 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The guarana is one of the most important agricultural products in the Amazonas State. However, in the last 20 years, the state's participation fell from 80% to 20% of national yield. This was due to the management of guarana, although admittedly, guarana produced in the region to provide quality and no market for their marketing in the form of powder, especially for the yield of syrup. This loss of market has occurred due to low crop productivity in the state. Caused by inadequate management and use of plants from seed with high genetic variability. Because the cost of fertilizers, it is essential to deploy a yield system with low environmental impact and economic development, mainly targeting the smallholders. For this to become reality, it is necessary to determine sources and rates of fertilizers and pesticides alternatives within the concept of organic produce. The experiment was conducted at the Experimental Field of Embrapa Western Amazon in Manaus county, Amazonas State, Brazil, in a dystrophic Yellow Latosol (Oxisol), with the use of trees clones (BRS – Maués; BRS – Amazonas e BRS CG 612), recently released by Embrapa, which have high productivity and tolerance to anthracnose in an area of five hectares, in order to determine the effect of organic manure (charcoal, chicken manure and bone meal) on fertility and nutritional status of these clones of guarana. The results showed that the clone BRS maués was the most efficient in organic system; The application of eight liter per year of chicken manure is sufficient for the soil has adequate levels of base saturation and pH, and the edaphoclimatic conditions the charcoal and bone meal do not increase of soil fertility. / O guaraná é um dos produtos agrícolas mais importantes no Estado do Amazonas. No entanto, nos últimos 20 anos, a participação do Estado caiu de 80% para 20% da produção nacional. Isto ocorreu devido ao manejo do guaranazeiro, apesar de reconhecidamente, o guaraná produzido na região ser de qualidade e de existir mercado para sua comercialização na forma de pó, e principalmente para a produção de xarope. Esta perda de mercado tem ocorrido devido à baixa produtividade da cultura no Estado, ocasionado pelo manejo inadequado e o uso de plantas provenientes de semente com alta variabilidade genética. Devido os custos dos fertilizantes, é fundamental se implantar um sistema de produção de baixo impacto ambiental e econômico, visando principalmente o pequeno produtor. Para que isto se torne realidade, é necessário se determinar fontes e doses de fertilizantes e defensivos alternativos, dentro do conceito de produto orgânico. Este experimento foi realizado no Campo Experimental da Embrapa Amazônia Ocidental em Manaus, em um Latossolo Amarelo distrófico, com o uso de três clones (BRS –Maués; BRS – Amazonas e BRS CG 612) lançados recentemente pela Embrapa, que apresentam alta produtividade e tolerância à antracnose, em uma área total de cinco hectares, com o objetivo de determinar o efeito do adubação orgânica (carvão vegetal, esterco de galinha e farinha de osso) na fertilidade e estado nutricional destes clones de guaraná. Os resultados mostraram que a cultivar BRS Maués mostrou-se a mais promissora para cultivo dentro do sistema orgânico; O uso de 8 litros de esterco de galinha por planta ao ano é o suficiente para que o solo atinja níveis adequados de bases e pH; Nas condições edafoclimáticas estudadas, o carvão e farinha de osso não elevam a fertilidade do solo.

Neste trabalho foi utilizado reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais com biomassa imobilizada para avaliação da remoção e degradação de alquilbenzeno sulfonado linear (LAS). O volume útil do sistema foi de 2,6 L, sendo a temperatura mantida constante a 30 \'+ OU -\' 1 grau Celsius. O inóculo, lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de resíduos de suinocultura, foi imobilizado em partículas de carvão vegetal. A alimentação consistiu de substrato sintético acrescido de LAS. A operação foi dividida em quatro etapas: (1) substrato sintético sem LAS, (2) substrato sintético acrescido de 12 \'+ OU -\' 3 mg/L de LAS, (3) substrato sintético acrescido de 32 \'+ OU -\' 5 mg/L de LAS e (4) substrato sintético sem sacarose acrescido de 10 \'+ OU -\' 2 mg/L de LAS. O reator, operado durante 256 dias, mostrou estabilidade operacional sob baixas concentrações de LAS (12 \'+ OU -\' 3 e 10 \'+ OU -\' 2 mg/L). A elevação da concentração de LAS a 32 \'+ OU -\' 5 mg/L influenciou negativamente o processo de digestão anaeróbia. Nessa concentração, atingiu-se a mínima eficiência de remoção média de DQO (53% \'+ OU -\' 12 p.p.) e houve consumo de alcalinidade (valor mínimo de 241 mg \'CA\'\'CO IND.3\'/L) associado ao acúmulo de ácidos voláteis (concentração máxima de 97 mgHAc/L). Sob essas condições, atribui-se o inadequado desempenho do reator possivelmente ao comprometimento de suas condições hidrodinâmicas, que podem ter sido afetadas pela produção excessiva de exopolímeros. Com a diminuição da concentração de LAS a 10 \'+ OU -\' 2 mg/L o sistema mostrou recuperação. Nessa última fase foi verificada remoção de 70% \'+ OU -\' 5 p.p. de DQO, para 61 dias de operação. O balanço de massa do LAS indicou remoção de 18%, enquanto que sua degradação biológica atingiu 16%. Conclui-se que configuração testada, com biomassa imobilizada, não foi considerada adequada ao tratamento de águas residuárias contendo LAS. As análises microscópicas revelaram ampla variedade morfológica e não se constatou diferenças significativas quanto as morfologias encontradas no inóculo e durante as fases de operação. Por meio de técnicas de biologia molecular (PCR/DGGE), constatou-se que o meio suporte foi seletivo para o domínio Bacteria. / This work used an anaerobic sequencing biofilm batch reactor aiming the removal and degradation of the linear alkylbenzene sulfonate (LAS). Biomass from an UASB reactor treating suine wastewater was immobilized in charcoal fragments. The reactor was fed with synthetic substrate with addition of LAS. Feeding happened in four stages: (1) synthetic substrate without LAS, (2) synthetic substrate with LAS at 12 ±3 mg/L, (3) synthetic substrate with LAS at 32 ±5 mg/L and (4) synthetic substrate with LAS at 10 ±2 mg/L. The reactor, which was monitored for 256 days, has shown good stability under low LAS concentrations (12 ±3 e 10 ±2 mg/L). Rising in LAS concentration to 32 ±5 mg/L have negatively influenced anaerobic digestion. At this concentration, the lowest organic matter removal efficiency (55% ±12 p.p.) was attained and alkalinity consumption took place (lowest value of 241 mgCaCO3/L) associated with amassing of volatile acids (peak value of 97 mgHAc/L). Under these conditions, the ill-suited performance shown by the reactor is assumed to be caused by the compromising of the reactors hydrodynamics properties, which could have been affected by the observed extracellular polymers overproduction. The reactor showed good performance recovery when the LAS concentration was lowered to 10 ±2 mg/L. The last stage reached 70% ±5 p.p. of organic matter removal efficiency within 61 days. LAS mass balance indicated that 18% of the mass affluent to the reactor were removed by biodegradation and adsorption, while 16% were biologically degraded. Upon the obtained results, it was concluded that the proposed configuration is not suited in treating wastewaters containing LAS. Microscopic investigations have revealed notable microbial morphological variety and it could not been distinguished significative differences between inoculums and reactors samples microbial morphologies. Through Molecular Biology techniques (PCR/DGGE), it was observed that the support material has allowed growth of some bacterial populations that were not found in the inoculum.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-08-08T17:14:10Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇAO_CARVOEIROS_Final.pdf: 3304799 bytes, checksum: 4d7b459c634d30b350e68d125378ca20 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-08-08T17:14:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇAO_CARVOEIROS_Final.pdf: 3304799 bytes, checksum: 4d7b459c634d30b350e68d125378ca20 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:14:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇAO_CARVOEIROS_Final.pdf: 3304799 bytes, checksum: 4d7b459c634d30b350e68d125378ca20 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The period between the decline of the rubber economy, around 1920, and the establishment of the Manaus Free Trade Zone in 1967 is traditionally seen in local historiography as a time of economic stagnation, crisis, and paralysis in the city. After a new and brief euphoria in the years of the second war with the battle of the rubber, the city continued it’s state of inertia, that would only end with the Free Trade Zone, that would put it again in the course of the progress. This conception, the result of an official historiography, however, ends up hiding various processes and realities of urban space, homogenizing the subjects and relegating the shadows to different experiences, to live and to work, shaped in this context. In this sense, the present dissertation tries to approach one of the many categories of workers, the coal workers, who composed the informal work in the city Manaus in that period. These workers dealt with a product which was fundamental to the economy of the country and very present in the daily life of the city at the time, charcoal, whether in the domestic environment, factories, power plants and other spaces. Therefore, from the oral reports of ancient coal workers, from newspapers, official documents and other sources, we intend to understand these subjects in their multiple dimensions and experiences of living and working, that are often intertwined in their own daily life and exercised simultaneously to other activities. / O período compreendido entre o declínio da economia gomífera, por volta de 1920, e a instalação da Zona Franca de Manaus em 1967 é tido tradicionalmente na historiografia local como uma época de estagnação, crise e paralisia econômica na cidade. Após uma nova e breve euforia nos anos da segunda guerra com a batalha da borracha, a cidade continuou seu estado de inércia que só findaria com a Zona Franca, que a colocaria novamente nos rumos do progresso. Essa concepção, fruto de uma historiografia oficial, no entanto, acaba por ocultar diversos processos e realidades do espaço urbano, homogeneizando os sujeitos e relegando às sombras diversas experiências, de viver e trabalhar, moldadas nesse contexto. Nesse sentido, a presente dissertação procura abordar uma das muitas categorias de trabalhadores, os carvoeiros, que compunham o trabalho informal na cidade Manaus nesse período. Esses trabalhadores lidavam com um produto fundamental para a economia do país e muito presente no cotidiano da cidade na época, o carvão vegetal, seja no ambiente doméstico, seja nas fábricas, usinas e outros espaços. Assim, a partir dos relatos orais de antigos carvoeiros e carvoeiras, de alguns periódicos, documentos oficiais e outras fontes buscamos perceber esses sujeitos em suas múltiplas dimensões e experiências de viver e trabalhar, estas muitas vezes entrelaçadas em seu próprio cotidiano e exercidas simultaneamente a outras atividades.

Em um mundo cada vez mais temeroso do aquecimento global, o balanço de carbono favorável da siderurgia brasileira a carvão vegetal coloca esta modalidade em evidência após um passado à sombra da grande siderurgia a combustível fóssil. Esta posição de destaque é posta em cheque pelo espectro do desmatamento, mesmo já sendo realidade a certificação de plantações arbóreas que substituam a biomassa florestal e a concessão de créditos de carbono pelo emprego de tecnologias de carbonização de baixo impacto ambiental. Porque o modelo de cultivo e aproveitamento máximo da biomassa encontra resistência para se massificar na siderurgia a carvão vegetal de Minas Gerais, segmento que originalmente o concebeu? O exame crítico da história da produção e do consumo do carvão vegetal em tal estado conduz a uma resposta cujo fundamento repousa sob a maneira pela qual as empresas do segmento destacado alocaram seu capital. A balança por elas utilizada para pesar as aplicações possíveis opôs sistematicamente duas perdas, incertas por natureza. De um lado, a perda referente à possibilidade do estoque de florestas vir a se manifestar enquanto fator limitante às atividades siderúrgicas. De outro, a perda imposta pelo desvio, para a formação de plantações, do capital direcionado a aplicações comumente acessadas em sua trajetória individual de acumulação de capital. As siderúrgicas mineiras a carvão vegetal agiram como se entre elas fosse predominante a concepção de que a magnitude desta última perda seria superior à magnitude da primeira. Analisa-se, no último capítulo, o fomento florestal enquanto uma saída para romper com essa concepção. Demonstra-se que as economias de escala não são uma condição necessária da produção de lenha de eucalipto e do carvoejamento, comprovando-se que estes arranjos, caracterizados pelo compartilhamento de custos e riscos entre siderúrgicas e proprietários rurais, podem ser mutuamente vantajosos do ponto de vista pecuniário. / In a global-warming-frightened world, the positive carbon balance of charcoal-based iron & steel making recovers it from a past outshined by the dominance of the large fossil fuel mills. Nevertheless, the risk of not being able to profit from the global decarbonization consensus is material, owing to the dependency on deforestation. This is true even being that the certification of forest-biomass-substituting-arboreal plantations and the concession of carbon credits to low environmental impact carbonization technologies, are already concrete possibilities. Why the model of cultivation and optimal use of biomass has not become dominant among the charcoal based iron & steel mills of Minas Gerais, the industry that has originally conceived it? The answer to which the critical exam of the history of charcoal production and consumption in Minas Gerais state points out is that a non-permissive behavioral principle has predominated among the sectors enterprises. Its the conception that the loss imposed by the outcome where the forest stock becomes a limiting factor for iron & steel making is smaller than the loss imposed by the deviation, to biomass cultivation, of the resources generally directed to traditional capital accumulation opportunities. The forest farmer contract, as a way to break with this conception, is evaluated in the last chapter. The fact that economies of scale are not a necessary condition of eucalyptus plantation and charcoal making is demonstrated, what shows that such arrangements, characterized by the sharing of cost and risk between mills and farmers, can be mutually advantageous from a pecuniary standpoint.

A indústria de ferro e aço corresponde a cerca de 8% das emissões globais de CO2. O carvão vegetal é uma alternativa existente ao uso de carvão fóssil e coque na indústria metalúrgica e é utilizado em alguns altos fornos no Brasil. Embora possua algumas vantagens em termos de maior reatividade e menor teor de cinzas em relação ao coque, o carvão vegetal possui baixa resistência mecânica e alta friabilidade, dificultando o transporte, manuseio e os processos. Não existem normas para avaliar a resistência à compressão de carvão vegetal, e os métodos existentes empregados em outras pesquisas consistem em preparar corpos de prova livres de defeitos e comprimi-los na direção das fibras. Por se tratar de um material com formato irregular, granular e anisotrópico, estes ensaios podem não revelar o comportamento de um leito de carvão vegetal, como um todo, quando sujeito a cargas compressivas. Isto pode não representar condições industriais, onde a carga sobre o carvão não é aplicada exclusivamente na direção das fibras, mas é aplicada de maneira aleatória. Esta dissertação propõe uma abordagem para se quantificar os efeitos da aplicação de cargas compressivas sobre um leito de carvão vegetal distribuído aleatoriamente. Isto representa uma tentativa de simular condições mais próximas das industriais, como ocorreria em um alto forno, em vez de fazer a análise de pedaços individuais de carvão. Foi montado um aparato consistindo em um tubo contendo um leito de carvão e com um êmbolo empurrado por máquina de ensaio universal. As experiências consistem em utilizar o aparato para realizar repetições de ensaios de compressão de carvão de tamanho inicial controlado. Assim, é obtida uma distribuição granulométrica em função da carga aplicada, que é classificada por peneiramento e pesagem. A partir disto, a distribuição granulométrica é analisada de forma qualitativa e quantitativa com uso de ferramentas estatísticas. Através dos índices de quebra e sobrevivência, o método produz resultados reprodutíveis com número de repetições suficiente. Desta forma, é possível prever o comportamento de um leito de carvão vegetal sob compressão. / The iron- and steel industry is responsible for about 8% of the total global CO2 emissions. Charcoal is an existing alternative to the use of coal and coke in the metallurgical industry and is used in some blast furnaces in Brazil. Although it has some advantages against coke in terms of higher reactivity and lower ash contents, charcoal has inherently low mechanical strength and high friability, imposing difficulties to its transportation, handling and use in processes. There are no standards to evaluate charcoal compression strength, and the existing methods used in other researches consist in using prepared specimens and compressing them in the direction of the fibres. As charcoal is irregular shaped, granular and anisotropic, these tests may not reveal the behaviour of a charcoal bed, as a whole, when undergoing compressive loads. This may not relate to industrial conditions, where the load on charcoal is not exclusively applied on the direction of the fibres, but is randomly applied instead. This dissertation proposes an approach to quantify the effects of applying load on randomly distributed bulk charcoal. This represents an attempt of simulating conditions similar to what is expected in the industrial practice, such as in a blast furnace, rather than analysing individual pieces of charcoal. An apparatus has been prepared consisting of a tube and a piston that is pushed by an universal test machine. The experiments consist in carrying out repeated tests of compression of controlled sized charcoal with the apparatus. A particle size distribution is obtained as a function of the applied load, which is then classified by screening and weighing. Based on that, the particle size distribution is analysed both qualitative and quantitatively by using statistical tools. By means of the friability and survivability indexes, the method generates reproducible results with a sufficient number of repeats. In this way, it is possible to predict the behaviour of charcoal bulk under compression.

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: 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

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-04T13:26:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2129851 bytes, checksum: 35011885d1a4cff6db4a8e17021e072c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T13:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2129851 bytes, checksum: 35011885d1a4cff6db4a8e17021e072c (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A dinâmica da ureia no solo resulta na produção de NH3, que quando aplicada superficialmente tem favorecida sua perda para a atmosfera. Este fato tem sido muito explorado no intuito de reduzir tais perdas e consequentemente aumentar a eficiência agronômica e econômica da ureia. A utilização de carvão oxidado com HNO3 ou da fração solúvel em meio alcalino deste composto junto com ureia propiciou redução em torno de 47 % nas perdas de N. Este trabalho teve como objetivo caracterizar diferentes compostos obtidos a partir da oxidação de carvão vegetal com HNO3 (CVox), avaliar sua capacidade de adsorver NH3, de reduzir a volatilização de NH3 e de suprir N a plantas de milho quando misturados à ureia. Para isto, carvão vegetal foi submetido à oxidação com diferentes concentrações de HNO3 e tempo de reação. Também foi obtida a fração solúvel em meio alcalino (ácido húmico (AHCV)) após oxidação do carvão vegetal com HNO3. Os compostos obtidos foram caracterizados quanto sua composição elementar, pH, ponto isoelétrico, acidez total (titulação potenciométrica), pKa, espectro no infravermelho e espectro XPS. Foi quantificada a capacidade de adsorção de NH3 de todos os compostos a partir de sua incubação em ambiente saturado com NH3. Realizaram-se dois experimentos em laboratório para determinar a volatilização de NH3 da ureia com os compostos. Foi avaliado em casa de vegetação, cultivando-se milho, a capacidade de suprir N de misturas de ureia com o AHCV, com dois carvões oxidados com HNO3 em diferentes concentrações e tempo de reação, mais o NH4NO3 e a ureia pura aplicando-se dose equivalente a 0, 90, 180 e 270 mg dm-3 de N de cada fonte. Determinou-se a produção de massa de matéria seca, conteúdo de N e taxa de recuperação de N pelas plantas de milho. Os resultados indicaram que as propriedades dos CVox são em função somente da concentração de HNO3 e que para obter um composto com a maior oxidação, quantidade de grupos carboxílicos e fenólicos, menor pH e com rendimento em torno de 70 % é necessário a utilização de HNO3 a 5,9 mol L-1. Os valores de pKa indicaram grupamentos funcionais dissociáveis em ampla faixa de pH. Os CVox obtidos a partir da reação com HNO3 em maiores concentrações apresentam quantidade similar de grupos carboxílicos e fenólicos comparado ao AHCV. A capacidade de adsorção de NH3 dos CVox pode ser elevada em até 9 vezes comparada com o carvão vegetal, enquanto para o AHCV é de 5,7 vezes. Os resultados evidenciaram que a capacidade de adsorver NH3 dos CVox apresenta maior correlação com a maior quantidade de grupamentos carboxílicos e menor pH. Verificou- se a redução de até 18 % na volatilização de NH3 das misturas de ureia com CVox na proporção de 0,50 g g-1. O AHCV não foi eficiente em reduzir a volatilização de NH3, do mesmo modo que não apresentou maior eficiência em suprir N às plantas de milho quando mistura à ureia. Os CVox misturados a ureia apresentaram maior taxa de recuperação de N pelas plantas de milho. Conclui-se que a obtenção de CVox utilizando HNO3 na concentração de 5,9 mol L-1 propiciará um produto com propriedades físico- químicas que proporcione boa capacidade de adsorver NH3, de reduzir as perdas por volatilização de NH3 e de aumentar a taxa de recuperação de N quando misturados a ureia na proporção de 0,50 g g-1. / The dynamics of urea in the soil results in production of NH3, which when applied superficially has favored their loss to atmosphere. This fact has been exploited in order to reduce losses and consequently increase the efficacy and cost of urea. The use of coal oxidized with HNO3 or the fraction soluble in alkaline along with urea reduction allowed around 47% of losses of N. This work had as objective to characterize different compounds obtained from oxidation of charcoal with HNO3 (CVox), to evaluate their ability to adsorb NH3, to reduce the volatilization of NH3 and supply N the corn plants when mixed with urea. For this, charcoal was subjected to oxidation with different concentrations of HNO3 and reaction time. Was also obtained the fraction soluble in alkaline (humic acid (AHCV)) after oxidation of charcoal with HNO3. The compounds obtained were characterized as their elemental composition, pH, total acidity, isoelectric point (potentiometric titration), pKa, infrared spectrum and XPS spectrum. Was quantified the NH3 adsorption capacity of all compounds from its incubation in an environment saturated with NH3. Two experiments were conducted in the laboratory to determine the volatilization of NH3 from urea with the compounds. Was evaluated in a greenhouse, cultivating corn, the ability to supply N of mixtures of urea with the AHCV, with two oxidized coals with HNO3 in different concentrations and reaction time, plus the NH4NO3 and pure urea applying dose equivalent to 0, 90, 180 and 270 mg dm-3 N for each source. It was determined the mass production of dry matter, content of N and N recovery rate by corn plants. The results indicated that properties of CVox are in function only the concentration of HNO3 and that for a compound with the highest oxidation, amount of carboxylic and phenolic groups, lower pH and with yields around 70% is necessary the use of HNO3 to 5.9 mol L-1. The pKa values indicated are dissociated functional groups in a wide pH range. The CVox obtained from reaction with HNO3 in higher concentrations have similar amount of carboxylic and phenolic groups compared to AHCV. The ability of adsorption of NH3 from CVox can be raised by up to 9 times compared with charcoal, while the AHCV is 5.7 times. The results showed that ability to adsorb NH3 from CVox presents greater correlation with the largest amount of carboxylic groups and lower pH. There has been a reduction of up to 18 % on volatilization of NH3 from urea and CVox mixtures in ratio of 0.50 g g-1. The AHCV was not effective in reducing the volatilization of NH3, likewise not presented greater efficiency in supply N to plants of corn when the mixing urea. The CVox mixed with urea presented a higher recovery rate N the corn plants. It is concluded that obtaining CVox using HNO3 on concentration of 5.9 mol L-1 will provide a product with physical chemistry properties that provide good ability to adsorb NH3, to reduce losses by volatilization of NH3 and to increase the recovery rate of N when urea mixed in the ratio of 0.50 g g-1.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-01-11T10:41:26Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 257703 bytes, checksum: 245e562079c885365e64a870e08d65de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-11T10:41:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 257703 bytes, checksum: 245e562079c885365e64a870e08d65de (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar ácidos húmicos, produzidos a partir de carvão vegetal de Mimosa tenuiflora e Aspidosperma pyrifolium. Para isto, foram produzidos carvões em diferentes temperaturas finais de carbonização (250, 300, 350, 400, 450, 500 e 550 ° C). Os carvões produzidos foram moídos e peneirados (peneira de 200 mesh). Essas amostras de carvão foram tratadas com HNO3 25% (p/p) durante 4 horas sob refluxo. Os ácidos húmicos foram extraídos a partir dos produtos de reação, segundo a técnica padrão adotada pela Sociedade Internacional de Substâncias Húmicas (IHSS), com algumas modificações. Os ácidos húmicos produzidos pelos diferentes tratamentos foram caracterizados por análise elementar, termogravimetria, espectrofotometria no infra-vermelho, espectrofotometria no UV-Visível e fluorescência. Estas técnicas permitiram a identificação e a classificação das estruturas químicas e grupos funcionais que constituem a complexa molécula dos ácidos húmicos, além da quantificação elementar, grau de aromaticidade das moléculas e grau de humificação. Através da análise elementar foram encontrados valores de hidrogênio inferiores aos valores encontrados na literatura, esse baixos valores de hidrogênio indicam alta aromaticidade das moléculas. A maior parte do nitrogênio das moléculas foi adicionado pelo tratamento em ácido nítrico, uma vez que o carvão vegetal é muito pobre em nitrogênio. As variáveis, extraídas da análise elementar, carbono e nitrogênio, apresentam uma alta correlação entre si para as duas espécies. Através da termogravimetria verificou-se uma forte resistência a termodegradação, sugerindo a existência de estruturas aromáticas fortemente condensadas, para as duas espécies. A análise do infravermelho permitiu identificar diferenças qualitativas entre os ácidos húmicos provenientes das diferentes espécies e de seus respectivos tratamentos. Para as outras análises os resultados encontrados estão de acordo com a literatura. Os resultados obtidos permitiram concluir que a metodologia adotada para extrair e caracterizar os ácidos húmicos se mostrou eficiente e que os compostos produzidos são semelhantes aos ácidos húmicos encontrados no solo. / The objective of the present work was to produce and characterize humic acids from charcoal of Mimosa tenuiflora and Aspidosperma pyrifolium. So charcoals in various final carbonization temperatures (250, 300, 350, 400, 450, 500 and 550 ° were produced. These charcoal were ground and sifted (200 C) mesh sieve). These charcoal samples were treated with HNO3 25 % (p/p) during 4 hours under reflux. The humic acids were extracted from the reaction products, according to the standard technique adopted by the International Humic Substances Society (IHSS), with some adaptions. The humic acids produced by the different treatments were characterized by elementary analysis, thermogravimetry, spectrophotometry and infra-red fluorescence. spectrophotometry, These techniques visible-UV allowed the identification and classification of the chemical structures and functional groups that constitute the complex molecule of humic acids, besides the elementary quantification, aromaticity degree of the molecules and degree of humification. Though the elementary analysis hydrogen values lower than those reported in literature were found and these lower hydrogen values indicate high aromaticity of the molecules. The majority of the nitrogen of the molecules was added by the nitric acid treatment, because vegetable coal is very poor in nitrogen. The variables carbon and nitrogen extracted from the elementary analysis showed a high correlation with each other for the two species. Through the thermogravimetry a strong resistance to thermal degradation was verified which suggests the existence of aromatic structures strongly condensed in both species. This infra-red analysis allowed to identify qualitative differences among the humic acids derived from the two species and their respective treatments. For the other analyses carried out the results found are in accordance with the literature. The results obtained allowed the conclusion that the methodology adapted to extract and characterize the humic acids showed to be efficient and that the compounds produced are similar to the humic acids found the soil.