A necessidade de redução do consumo de combustíveis fósseis, devido ao cenário atual de tentar frear os efeitos do aquecimento global e de reduzir a poluição atmosférica, vem ditando uma série de transformações no setor de transporte naval. Este trabalho apresenta, inicialmente, as mudanças no âmbito normativo na questão do controle de emissões de poluentes e de eficiência de consumo de combustíveis em navios mercantes. Em seguida, com foco nas embarcações existentes, são apresentadas as principais técnicas operacionais com grande potencial de redução de consumo de combustível, destacando o método da redução da velocidade de navegação que, corretamente aplicado, tem impacto positivo tanto na redução dos custos operacionais, quanto no aumento expressivo de eficiência energética. Foi realizada uma análise numérica da variação do consumo de combustível em função da velocidade de um navio petroleiro Suezmax, adaptado para operações de alívio em plataformas do tipo FPSO em águas brasileiras. Com isso, estimou-se o potencial de aumento da eficiência energética da embarcação a partir de pequenas reduções de velocidade, e discutiu-se as possíveis aplicações desta melhoria, a partir do perfil operacional característico do navio tipo, de modo a não causar impacto econômico na operação. O estudo, ainda, avaliou a aplicação de duas metodologias numéricas diferentes, uma baseada apenas em equações de regressão, semi-empírica, e outra utilizando simulações de CFD para a estimativa de parâmetros sensíveis a forma do casco e de grande relevância para a determinação dos consumos característicos, analisando imprecisões e impactos no resultado final. / The need to reduce fossil fuels consumption due to the current scenario of trying to restrain global warming effects and reduce air pollution is dictating a series of transformations in shipping. This study introduces, at first, the changes of the regulatory framework concerning gas emissions control and fuel consumption efficiency on merchant ships. Secondly, the main operational procedures with high potential reduction of fuel consumption are discussed, with focus on existing vessels, using ship speed reduction procedure. This procedure shows the positive impacts on both operating costs reduction and also on energy efficiency increase if correctly applied. Finally, a numerical analysis of the fuel consumption variation with the speed was carried out for a Suezmax class oil tanker, which has been adapted to oil offloading operations for FPSOs in Brazilian offshore oil production systems. In this analysis, the discussions about the variations of vessel energy efficiency from small speed rate reductions and the possible applications of this improvement, taking into account the typical operating profile of the vessel in such a way to have significant economic impacts on the operation. This analysis also evaluated the application of two different numerical methods: one based only on regression equations produced by existing data, semi empirical method, and another using a CFD simulations for estimating the hull shape parameters that are most relevant for determining fuel consumption, analyzing inaccuracies and impact on the final results.

O biodiesel é um combustível proveniente de fontes lipídicas renováveis (óleos ou gorduras, vegetais ou animais). Sua obtenção se dá por craqueamento (térmico ou catalítico) ou através das reações de transesterificação ou esterificação. Pela reação de transesterificação, se tem a reação de um triglicerídeo com um alcool de cadeia curta (etanol ou metanol) resultando na mistura de ésteres etílicos ou metílicos (biodiesel) mais a glicerina. Já na reação de esterificação, se tem a reação de ácidos graxos livres com um álcool, também de cadeia curta, resultando a mistura de ésteres sem a formação do glicerol. O biodiesel é considerado na atualidade como uma alternativa em potencial para a substituição do diesel de origem fóssil, pois além da semelhança em suas propriedades, este biocombustível reduz a emissão de poluentes emitidos pelos veículos, como SOx e CO2. O Brasil é contemplado internacionalmente como um dos países com maior potencial de produção e exportação de biodiesel, devido à sua grande extensão territorial com excelentes condições de clima para o plantio de diversas fontes oleaginosas. Frente a grande variedade de óleos vegetais que poderão ser utilizados para a produção de biodiesel, faz-se necessária a adoção de alguns critérios para a tomada de decisão sobre a melhor opção de matéria-prima a ser utilizada. Este trabalho expõe o resultado comparativo da Análise de Ecoeficiência, feita através de uma ferramenta desenvolvida pela BASF, entre duas potenciais matérias primas para biodiesel: óleo de soja e óleo de palma. Esta análise pondera o desempenho ambiental de forma integrada com o desempenho econômico, a qual seu resultado é apresentado em um gáfico de fácil identificação do produto mais ecoeficiente, segundo os critérios adotados pela ferramenta. O cálculo do desempenho ambiental é feito através da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), em conjunto com uma avaliação simplificada de riscos de acidentes. Desta forma, a partir dos dados do inventário, são estimados os potenciais impactos provenientes das emissões atmosféricas (EE, DCO, FFO e CA) que são posteriormente agregados às emissões para o solo e água formando uma classe única de \"rejeitos\". Assim sendo, as classes analisadas pela ferramenta para a determinação do desempenho ambiental são: consumo de energia, consumo de recursos naturais, rejeitos, uso da terra, toxicidade humana e potencial de riscos. O cálculo do desempenho econômico é feito através da somatória dos custos durante o ciclo de vida do sistema de produto considerado. O estudo comparativo considera a quantidade necessária de cada óleo para produzir biodiesel capaz de gerar 40GJ de energia, com as cargas ambientais distribuídas aos subprodutos do sistema, de acordo com critérios econômicos de alocação. A abordagem adotada é do tipo \"cradle to gate\", ou seja, do berço ao portão da usina de extração do óleo bruto. Como resultado, a Matriz de Ecoeficiência aponta o óleo de palma como a alternativa mais favorável quando comparado ao óleo de soja devido ao seu melhor desempenho econômico e melhor desempenho ambiental. / The Biodiesel is a fuel proceeding from renewable lipid sources ( oils and fats from vegetables or animals).It can be obtained from cracking (thermal or catalytic) or through chemicals reactions (trasnesterification or esterification). In transesterification, the reaction is between any triglycerides and an alcohol with short chain such as methanol or ethanol, resulting an ester mix (biodiesel) and glycerin. In esterification, the reaction occurs between free fatty acids and an alcohol with short chain as well, resulting biodiesel without glycerol formation. Now a day, biodiesel is considered as a potential alternative for fossil fuel substitution, because beyond the similarity in its properties, this biofuel reduces pollutants emissions from vehicles such as SOx and CO2. Brazil is internationally contemplated as one of the countries with greater potential to produce and export biodiesel, due to its territorial extension and excellent climate conditions for diverse vegetable lipid agriculture sources . In front of the great variety os vegetable oils that coud be used for biodiesel production, becomes necessary some criteria adoption to decision taking on the better raw material option to be used. This paper displays a comparative eco-efficiency analysis of two potential raw-material to biodiesel production: palm oil and soybean oil. This analysis was made according to Eco-Efficiency tool developed by BASF. The Eco-Efficiency analysis compares environmental and economical performance of two or more alternatives, within an integrated way. The results are shown in a simple portfólio where is possible to identificate the better alternative (more ecoefficient than the others). The environmental approach is based on Life Cycle Assessment methodology (ISO 14040) associated to simplified risks of industrial accidents analysis. In order to determine an environmental indicator, six classes of impact are analysed: energy consumption, natural material resurces consumption, land use, toxicity potential, acidents risks potential and emissions. Emissions values are initially calculated separately as air, water and soil emissions (waste). The emissions to air include four impact categories as well: Global Warming Potential (GWP), Ozone Depletion Potential (ODP), Photochemical Ozone Creation Potential (POCP) and Acidification Potential (AP). All impact classes are combined through weighting factors and the aggregation results in only one environmental indicator. The economical approach is based in Life Cycle costs and generates an economical indicator. This kind of analyse is made to compare products that have the same function, and the functional unity used in this work was biodiesel energy generation of 40 GJ, using palm and soybeam oils as raw-material. The final result of analysis shows that palm oil is betther in both: environmental and economical aspects, resulting in the most ecoefficient alternative.

A duração da combustão tem implicação direta na determinação do trabalho negativo no ciclo motor. A duração da combustão tem relação inversa com a velocidade de propagação da chama. Assim, quanto maior a velocidade de propagação da chama, menor a duração da combustão. Além disto, a duração da combustão está relacionada com a relação volumétrica de compressão, com a razão de mistura e com o tipo de combustível, entre outros fatores. Neste sentido, quanto maior a velocidade de queima da mistura ar-combustível, menor o trabalho negativo no ciclo. Neste contexto, foram ensaiadas 3 relações de compressão e 3 razões de mistura, para 6 combustíveis de composição conhecida: gasolina comum tipo C, álcool etílico hidratado combustível (AEHC) e AEHC adicionado à gasolina comum tipo C nas proporções de 20%, 40%, 60% e 80%. A variação da pressão no interior da câmara de combustão, para todos os combustíveis, e a posição da centelha de ignição foram determinadas com a utilização da base angular e com variação da relação volumétrica de compressão e da razão de mistura. O diagrama , para fins de cálculo de área, foi traçado por pós-processamento. Os resultados obtidos indicam que a duração da combustão aumenta com o aumento da razão de mistura e diminui com o aumento da relação volumétrica de compressão, para todos os combustíveis ensaiados. Verificou-se que a amplitude da pressão, no interior da câmara de combustão, se comporta inversamente à duração da combustão. Mostrou-se que o aumento da razão de mistura implica na redução do trabalho líquido entregue ao êmbolo ao longo de todo o ciclo do motor. Opostamente ocorre com o aumento da relação volumétrica de compressão, que implica no aumento do trabalho líquido por ciclo. Concluiu-se que o máximo valor para o trabalho líquido ao longo de todo o ciclo foi obtido para a maior relação volumétrica de compressão (8:1) e a menor razão de mistura (λ = 0,9). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível adicionado à gasolina comum tipo C em 80% (AEHC80). O mínimo valor para o trabalho líquido, ao longo de todo o ciclo foi obtido, para a menor relação volumétrica de compressão (6:1) e a maior razão de mistura dos ensaios (λ = 1,1). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível (AEHC). / The duration of the combustion is directly implicative on determining the negative work of the motor cycle. The duration of the combustion has an inverse relation with the flame propagation speed. Thus, the higher propagation of the flame, the shorter duration of the combustion. Besides that, the duration of the combustion is related to the relation of compression, to the air/fuel relation and to the type of fuel, among other factors. In this way, the higher burning speed of the air/fuel mixture, the smallest negative work in the cycle. In such a context, there were tried three compression relations and three mixture ratios for six fuels of know compositions: ordinary gasoline C type, combustible hydrated ethyl alcohol and combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in the proportions of 20%, 40%, 60% and 80%. The pressure variation inside the combustion chamber, for all fuels, and the position of the ignition spark were determined using the angular base and with variation of the compression relation and the mixture ratio. The diagram, for area calculation, was traced by post processing. The obtained results indicate that the combustion duration increases with the rising of the mixture ratio and decreases with the rising of the compression relation, for all the tried combustibles. It was found that the pressure amplitude inside the combustion chamber behaves inversely to the combustion duration behavior. It was shown that the rising of the mixture ratio implies on the reduction of the net work delivered by the piston all through the cycle of the motor. The opposite occurs with the rising of the compression relation, that implies on the increase of the net work by cycle. It was concluded that the maximum value for the net work all through the cycle was obtained for the higher compression relation (8:1) and the least mixture ratio of the tests (λ = 0,9). The combustible that achieved such a result was the combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in 80%. The least value for the net work all through the cycle was obtained by the least compression relation (6:1) and the highest mixture ratio of the tests (λ = 1,1). The fuel that achieved that result was the combustible hydrated ethyl alcohol.

Forest fires are one of the most serious environmental problems of today's world, caused, mainly, from the misuse of fire in agricultural activities. Studies show that they have direct influence on the biodiversity reduction and in the increase of greenhouse effect, beside negatively affect soil fertility. The situation is even more serious when the fire reaches conservation areas. In Sergipe, areas of preserved Atlantic Forest share spaces with sugarcane monoculture, in which, every year, control burns are carried out during the harvest procedure. This misuse of fire is responsible for environmental problems every year. Therefore, researchers have been working to understand the main factors that contribute to the higher incidence of forest fires, seeking to better predict the fire behavior and thus, establish more effective fire prevention programs. This work fits in this perspective and has as objective, quantify the surface fuel load and assess the fire behavior in different vegetation types of the Wildlife Refuge Mata do Junco, Capela, Sergipe, thus generating important knowledge for science and useful information for the design of an operational plan to prevent forest fires in the region. The study area with approximately 897 ha, has a relevant ecological interest. Rare and endemic species such as the Callicebus coimbrai are present there, as also the Lagartixo river, an important stream that supply water for the region. As methodology, the sampling fieldwork were done from January to October 2015, in three different vegetation types: Bamboo Fields, Closed Forests and Transition Areas, were 60 samples of surface fuel load were collected and classified according to the Rothermel (1972) model. The fuel moisture content and climate variables as air temperature and air relative humidity were also measured during the sampling procedure. All the fuel load collected was properly labeled and used during the experimental burns. All the data were stored in Excel 2007 and processed in the JMP 10.0 software. The fire behavior during the experimental burns was compared with simulations using the software Eucalyptus Fire Safety System 1.0 and the BehavePlus 5.0 in order to evaluate their efficiency. The total fuel load collected weighted 117,23 kg with an average moisture content of 35,40%, equivalent to an average of 16,68 t/ha of dry fuel load. The Bamboo Fields were defined as the vegetation type most susceptible to forest fires occurrence and were the fire is more intense and difficult to control. It is expected that the results from this work can contribute to the knowledge of the fire behavior in the study area and, therefore, to the protection of this important patch of Atlantic Forest in the state of Sergipe. / Os incêndios florestais são um dos problemas ambientais mais graves do mundo atual, sendo originados, principalmente, a partir do mau uso do fogo em atividades agropecuárias. Estudos comprovam que eles têm interferência direta na redução da biodiversidade e na emissão de gases de efeito estufa, além de alterar negativamente a fertilidade do solo. Isso fica ainda mais grave, quando as propriedades agropecuárias fazem fronteira com áreas naturais protegidas. Em Sergipe, remanescentes de Mata Atlântica dividem espaços consideráveis com monoculturas de cana-de-açúcar, nas quais, todos os anos, são realizados processos de queima controlada antes da colheita. Este emprego do fogo é responsável por problemas ambientais todos os anos. Diante disso, pesquisadores têm se dedicado a compreender os principais fatores que contribuem para a maior ocorrência de incêndios florestais, buscando assim, estabelecer mecanismos de predição do comportamento do fogo e, consequentemente, estabelecer programas de prevenção mais eficientes. O presente trabalho se insere nessa perspectiva, tendo por objetivo quantificar o material combustível superficial e avaliar o comportamento do fogo em diferentes fitofisionomias do Refúgio de Vida Silvestre Mata do Junco, Capela, Sergipe, gerando assim, conhecimentos importantes para a Ciência, além de informações úteis para a elaboração de um plano operacional de prevenção e combate aos incêndios florestais na região. A área de estudo, com aproximadamente 897 ha, apresenta um relevante interesse ecológico, sob a qual é possível encontrar espécies raras e endêmicas como o Callicebus coimbrai (macaco-guigó), ou ainda, nascentes de riachos importantes para o abastecimento da região, como as do Riacho Lagartixo, por exemplo. Como metodologia, foram realizadas incursões a campo de Janeiro a Outubro de 2015, onde foram coletadas 60 amostras de material combustível superficial, classificadas de acordo com o modelo de propagação do fogo estabelecido por Rothermel (1972), em três distintas fitofisionomias: Bambuzal, Mata Fechada e Área de Transição. Também foram mensurados o teor de umidade do material combustível e as variáveis climáticas temperatura e umidade relativa do ar no momento da coleta. Todo o material coletado foi devidamente etiquetado e utilizado para as queimas experimentais. Os dados obtidos foram armazenados em planilhas do Excel 2007 e processados no software JMP 10.0. O comportamento do fogo durante as queimas experimentais foi comparado com simulações utilizando-se os softwares Eucalyptus Fire Safety System 1.0 e o BehavePlus 5.0, a fim de avaliar a eficiência dos mesmos. No total, foram coletados 117,23 Kg de material combustível úmido nos ambientes selecionados para esse estudo, que apresentou teor de umidade médio de 35,40%, o equivalente a uma média de 16,70 t/ha de material combustível seco. As áreas de Bambuzal foram definidas como as mais susceptíveis à ocorrência de incêndios florestais, sendo estes de elevada intensidade e difícil controle. As Áreas de Transição também apresentaram valores elevados de velocidade de propagação do fogo. No entanto, a baixa carga de material combustível nessas áreas sugere um padrão de incêndios de curta duração. Espera-se que os resultados obtidos através desse trabalho possam contribuir significativamente para o conhecimento de parâmetros inerentes ao comportamento do fogo na área de estudo e, consequentemente, para a proteção desse importante fragmento de Mata Atlântica do estado de Sergipe.

Orientador: Andre Tosi Furtado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T07:06:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scandiffio_MirnaIvonneGaya_D.pdf: 847675 bytes, checksum: 793b05df2a2235ddeb753df0a04b93c6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo desta tese consiste em realizar um estudo prospectivo de longo prazo, de 2004 a 2024, sobre o álcool combustível no Brasil. Ao adotar o enfoque prospectivo, o estudo não pretende prever o futuro, mas explicitar quais são as alternativas que se descortinam a partir das escolhas presentes. A tese inicia-se com a apresentação do enfoque prospectivo e da metodologia de construção de cenários. Em seguida essa metodologia é aplicada ao objeto de estudo. A análise prospectiva inicia-se com uma retrospectiva do álcool combustível no Brasil, destacando-se o surgimento, auge e declínio do Proálcool. O estudo segue com a elaboração, por um lado, de um modelo quantitativo, que se propõe explicar a evolução da oferta e demanda do combustível renovável e, por outro, de uma análise qualitativa, que se apóia no envio de questionários e em entrevistas. A partir dessas duas vertentes, procede-se à elaboração de três cenários que definem as principais opções do combustível renovável no país. Os dois primeiros prevêem que, caso a demanda de álcool volte a crescer por conta de um maior dinamismo econômico ou de um aumento das exportações de etanol, provavelmente irá haver, novamente, escassez de álcool no país. Somente no terceiro cenário, que se apóia em um maior grau de intervenção do Estado, com a efetiva criação de condições de expansão sustentável da oferta e ênfase na educação ambiental, ocorrerá um equilíbrio entre oferta e demanda de álcool nos próximos 20 anos / Abstract: The main objective of this thesis is to develop a long-term prospective study (2004-2024) for the Brazilian fuel ethanol. Adopting the prospective approach, this study does not intend to foresee the future, but to expose what alternatives are being opened from present choices. First, the thesis presents the prospective approach and the methodology to construct the scenarios. Then, this methodology is applied to the study. The prospective analysis starts with a retrospective of the Brazilian fuel ethanol Program, pointing out the rising, culmination and decline of the Proalcool. The study continues with the elaboration, on one side, of a quantitative model, which aims to explain the supply and demand evolution of the renewable fuel and, on the other, a qualitative analysis supported by questionnaires and interviews. From these two sources, the study continues with the elaboration of three scenarios that define the principal options for the ethanol use in the county. The two first scenarios foresee that, in the event of an increase in the demand of ethanol fuel due to an economic growth or because of exports expansion, there will probably be, one more time, fuel shortage in the country. Only in the third scenario which is based on a more incisive intervention of the State, creating effective conditions for a sustainable supply expansion and emphasizing the education on environmental issues, an equilibrium between ethanol¿s supply and demand will be reached in the next 20 years / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Gilberto De Martino Jannuzzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sanga_GodfreyAlois_M.pdf: 971523 bytes, checksum: 2bed5a0581e8c38cc4126dcaca4366bb (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho é verificar quantitativamente os impactos de melhoria de eficiência e de substituição de combustíveis para cocção na cidade de Dar es Salaam, na Tanzânia. Neste trabalho foi realizada uma pesquisa, enfocando os países em desenvolvimento, sobre energia para cocção e as características que definem a energia limpa, baseado nos recomendados padrões de eficiência e de emissão de gases poluentes e substâncias particuladas. Discute-se, também os mecanismos de promoção e popularização das tecnologias eficientes e dos combustíveis limpos. E seguidamente, o trabalho apresenta uma análise comparativa entre a melhoria de eficiência e a substituição de combustíveis em relação à demanda de energia para cocção, poluição do ar em ambientes fechados, emissão de gases de efeito estufa e custos. Espera-se que este trabalho seja útil na formação de políticas para melhorar a oferta de energia para cocção em Dar es Salaam como também para reduzir o desmatamento, poluição do ar em ambientes fechados e a emissão de gases de efeito estufa provenientes de uso de combustíveis tradicionais na Tanzânia / Abstract: The objective of this study is to verify quantitatively the impacts of energy efficiency improvements and cooking fuels substitution in Dar es Salaam, Tanzania. The analysis focuses on developing countries and entails infonnation on access to cooking fuels, technologies and characteristics which defme a clean cooking 'energy based on the recommended efficiency and emissions standards. It also analyses various promotion and dissemination mechanisms for different energy efficient technologies and clean cooking fuels. Finally, the study presents a comparative analysis of energy efficiency improvement and fuel substitution in terms of cooking energy demand, indoor air pollution, emission of green house gases and costs. It is hoped that this work will be useful in policy fonnulation to improve energy supply in Dar es Salaam as well as in reducing tree depletion, indoor air pollution and emissions of greenhouse gases from the use of charcoal in Tanzania / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Ernesto Kemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_ThiagoJunqueiradeCastro_M.pdf: 3958606 bytes, checksum: 2103ee29e4d2b1cf0f81e8738d681d27 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Reatores nucleares constituem uma profusa fonte de antineutrinos, cujo espectro é determinado pelos decaimentos beta dos isótopos radioativos presentes no combustível nuclear. À medida que o combustível é consumido, sua composição isotópica é alterada, com reflexos diretos no espectro de antineutrinos. Desta forma, investigamos neste trabalho a viabilidade de um detector de neutrinos monitorar o reator de uma usina nuclear, sabendo seu estado de atividade. Também investigamos a evolução temporal da resposta do detector à queima gradual do combustível nuclear. Assim, determinamos o tempo necessário de coleta de dados para identificarmos que o combustível nuclear evoluiu para outra composição, para vários níveis de confiança, com relação ao início de operação da usina. Estes resultados fazem da detecção de antineutrinos de reatores nucleares uma ferramenta adicional para a verificação de salvaguardas nucleares / Abstract: Nuclear reactors are a profuse neutrino source, which spectrum is determined by the beta decay of the fissile isotopes in the nuclear fuel. While the fuel is consumed, the isotopic composition changes, resulting in trends on the neutrino spectrum. So, we investigated in this work the viability of monitoring a reactor of a nuclear power plant with a neutrino detector, knowing its state of activity. We also investigated the temporal evolution of the response time of the detector in function of the gradual burn of the fuel. Therefore, with some confidence levels, we determined the needed time of data taking to identify fuel changes, in a PWR power plant, related to the beginning of operation. Consequently, these results make the detection of antineutrinos of nuclear reactors an additional method to nuclear safeguards / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física

Orientador: Isaias de Carvalho Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Seabra_JoaquimEugenioAbel_D.pdf: 2147529 bytes, checksum: e9ebd63f7d029f2346cd2c026285a2cf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi investigar, no cenário prospectivo, as opções tecnológicas que deverão permitir o melhor aproveitamento da biomassa da cana e suas possíveis implicações no contexto das usinas. Além das possibilidades envolvendo o uso mais diversificado da sacarose, este estudo investigou o aproveitamento do bagaço e palha da cana considerando quatro tecnologias: geração de. energia elétrica através da cogeração com ciclos a vapor (opção atualmente comercial); produção de etanol através da hidrólise (opções para curto, médio e longo prazo); geração de energia elétrica a partir da gasificação da biomassa integrada a ciclos combinados (BIG/GT -C C) (opções para médio-longo prazo); e a produção de combustíveis de síntese a partir da gasificação da biomassa (opções para médio-longo prazo). Para cada uma destas opções, foram discutidos os aspectos tecnológicos mais importantes e estimados os rendimentos e custos de sistemas integradps a uma usina de cana, além de terem sido avaliados seus efeitos nos balanços de energia e emissões de GEE. Neste trabalho ficou evidenciado o grande benefício econômico que pode representar o uso diversificado dos açúcares da cana para a produção de produtos de maior valor agregado, como aminoácidos, por exemplo. No caso da fibra da cana, foi avaliado que opções atualmente comerciais já propiciariam a geração de excedentes de energia elétrica superiores a 140 kWh/tc, com custos em tomo de 100 R$/MWh, para os casos de cogeração com alta pressão e uso de alguma palha em conjunto com o bagaço. Para o futuro, sistemas de cogeração com ciclos combinados deverão permitir que os níveis de excedentes ultrapassem os 200 kWh/tc, mas com custos também superiores (> 140 R$/MWh). Pensando na produção de combustíveis, as opções de curto prazo para a conversão bioquímica do bagaço possibilitariam um aumento na produção de etanol de cerca de 20 L/tc (a um custo de ~680 R$/m / Abstract: The objective of the present work was to investigate, in the prospective scenario, the technology options that might lead to a better use of sugar cane biomass and their possible implications in the mills' context. Besides the possibilities involving the diversified use of cane's sugars, this study evaluated the use of bagasse and cane trash considering four technologies: power generation with c~nventional steam cycles (current options); ethanol production through biomass hydrolysis (options for short, middle and long term); power generation through biomass gasification integrated to combined cycles (BIG/GT -CC) (options for middle-Iong term); and the production of synthetic fuels through biomass gasification (options for middle-Iong term). For each one of these options, were discussed the main technological aspects and estimated the yields and costs for systems integrated to cane mills; their effects over energy and GHG emission balances were assessed as well. In this work was evidenced the great economical benefit which would represent the díversífied use of cane's sugars for the production of higher value products, such as amino acids, for example. For the fiber fraction, it was concluded that current commercial options could already lead to electricity surpluses as high as 140 kWh/tc, with costs around 100 R$/MWh, for those configurations with high pressure boilers and using some amount of trash in addition to bagasse. For the future, combined cycles systems might lead to electricity surpluses higher than 200 kWh/tc, but also with higher costs (> 140 R$/MWh). Regarding fuels production, the short term options for biochemical conversion would allow 20 L/tc ethanol production increasing (produced at ~680 R$/m3), while the long term yields could reach 40 L/tc, with costs at 270 R$/m3. For thermochemical conversion, in the middle-Iong term, Fischer- Tropsch liquids, for instance, could be produced with yields closed to 490 MJ/tc, at costs around 30 R$/GJ. As for energy and GHG emission balances, for the current situation the energy ratio of ethanol production was evaluated as 9.4, with a life cycle net avoided emission of 1.8 t C02eq/m3 anhydrous. But for 2020, considering the expectations about the evolution on cane production and the availability of advanced technologies for biomass use, the energy ratio might rise to 14.2, while net avoided emissions would reach 2.9 t C02eq/m3 anhydrous, based on the adoption ofBIG/GT-CC systems for biomass use. Bearing all these aspects in mind, a broader comparison of the effects of these technology options utilization on the overall mill performance is presented in the end of the study, pointing out their implications for the establishment of the future sugar cane bio-refineries / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

O IPEN-CNEN/SP desenvolveu e disponibilizou para produção rotineira a tecnologia de fabricação de elementos combustíveis tipo dispersão, para uso em reatores nucleares de pesquisas. O combustível fabricado no IPEN-CNEN/SP está limitado à concentração de urânio de 3,0gU/cm3, para dispersões a base de U3Si2-Al, e de 2,3gU/cm3, para dispersões a base de U3O8-Al. O aumento da concentração de urânio nas placas combustíveis possibilita aumentar a reatividade do núcleo do reator e a vida útil do combustível. É possível aumentar-se a concentração de urânio no combustível até o limite tecnológico de 4,8gU/cm3 para a dispersão U3Si2-Al, e de 3,2gU/cm3 para a dispersão U3O8-Al, as quais estão bem qualificadas ao redor do mundo. Este trabalho tem como objetivo desenvolver o processo de fabricação de ambos os combustíveis com alta concentração de urânio, redefinindo-se os procedimentos de fabricação atualmente adotados no Centro do Combustível Nuclear do IPEN-CNEN/SP. Com base nos resultados obtidos conclui-se que para atingir a concentração desejada devem ser feitas algumas alterações nos procedimentos já estabelecidos, tais como mudança no tamanho de partícula dos pós e mudança no processo de alimentação da matriz de compactação. Os estudos realizados mostraram que as placas combustíveis com alta concentração de urânio a base da dispersão U3Si2-Al com 4,8 gU/cm3 fabricadas atenderam às especificações vigentes. Contudo, apesar da subjetividade da análise, a aparência da microestrutura obtida no núcleo das placas combustíveis a base da dispersão U3O8-Al com 3,2 gU/cm3 não foi considerada satisfatória devido à aparência da distribuição de vazios. O novo procedimento de fabricação foi aplicado na produção de placas combustíveis de dispersão U3Si2-Al com 4,8 gU/cm3 com urânio enriquecido, as quais foram utilizadas na montagem do elemento combustível parcial IEA-228 para ser testado quanto ao desempenho sob irradiação no reator IEA-R1 do IPEN-CNEN/SP. Esses novos combustíveis têm potencial para serem utilizados no novo Reator Multipropósito Brasileiro RMB. / IPEN-CNEN/SP developed the technology to produce the dispersion type fuel elements for research reactors and made it available for routine production. Today, the fuel produced in IPEN-CNEN/SP is limited to the uranium concentration of 3.0 gU/cm3 for U3Si2-Al dispersion-based and 2.3 gU/cm3 for U3O8-Al dispersion. The increase of uranium concentration in fuel plates enables the reactivity of the reactor core reactivity to be higher and extends the fuel life. Concerning technology, it is possible to increase the uranium concentration in the fuel meat up to the limit of 4.8 gU/cm3 in U3Si2-Al dispersion and 3.2 gU/cm3 U3O8-Al dispersion. These dispersions are well qualified worldwide. This work aims to develop the manufacturing process of both fuel meats with high uranium concentrations, by redefining the manufacturing procedures currently adopted in the Nuclear Fuel Center of IPEN-CNEN/SP. Based on the results, it was concluded that to achieve the desired concentration, it is necessary to make some changes in the established procedures, such as in the particle size of the fuel powder and in the feeding process inside the matrix, before briquette pressing. These studies have also shown that the fuel plates, with a high concentration of U3Si2-Al, met the used specifications. On the other hand, the appearance of the microstructure obtained from U3O8-Al dispersion fuel plates with 3.2 gU/cm3 showed to be unsatisfactory, due to the considerably significant porosity observed. The developed fabrication procedure was applied to U3Si2 production at 4.8 gU/cm3, with enriched uranium. The produced plates were used to assemble the fuel element IEA-228, which was irradiated in order to check its performance in the IEA-R1 reactor at IPEN-CNEN/SP. These new fuels have potential to be used in the new Brazilian Multipurpose Reactor - RMB.

É cada vez maior a busca por fontes de energia alternativas com vistas à substituição dos derivados do Petróleo, em especial após a crise da década de 70. A indústria automotiva segue a mesma tendência, buscando alternativas viáveis frente à incerteza do tempo e quantidade que ainda resta de estoque de combustíveis fósseis líquidos. Além do Álcool como meio de substituição ao Diesel e a Gasolina, a utilização de GNV - Gás Natural Veicular - está entre as tecnologias atualmente consideradas viáveis e eficientes. Segundo a ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2006), o Brasil possui reservas comprovadas de 306,4 x 109 m3 de Gás Natural, quantidade estimada para abastecer o mercado nacional, no cenário mais pessimista, pelos próximos cinqüenta anos. A associação desses fatores resulta na busca do consumidor brasileiro pela redução dos gastos cada vez maiores com combustível e no aumento da demanda por veículos movidos a Gás Natural. Apesar da notória demanda de mercado, atualmente existem no Brasil poucas opções de veículos leves com Sistemas de Conversão originalmente instalados pelas montadoras e com manutenção da garantia de fábrica. A falta de opções de oferta abre espaço para o grande aumento do número de oficinas de conversão, freqüentemente ignorando aspectos técnicos e de legislação de conversão, na intenção de apenas obterem lucros com o aumento de demanda. Mais do que pretensiosas conclusões definitivas, o presente trabalho tem como objetivo oferecer uma pequena contribuição à indústria e à sociedade, através da análise da viabilidade técnica, econômica, ambiental e mercadológica da instalação original de fábrica de Sistema de Conversão para uso de Gás Natural em veículos leves movidos a Gasolina e / ou Álcool, frente ao atual mercado de veículos convertidos e ao aumento da demanda por fontes de energia alternativa. / The search for alternative energy sources aiming the substitution of derivate Oil products is each time higher, especially after the 70s Petroleum crisis. The automotive industry follows this trend too, looking for possible alternatives in face of the uncertainness of time and quantity available stocks of liquid fossil fuels. Besides the Ethanol as a way of Gasohol and Diesel substitution, the CNG - Compressed Natural Gas - use is nowadays considered one of the most possible and efficient technologies. According to the ANP - National Petroleum, Natural Gas and Biofuel Agency (2006), Brazil owns 306,4 x 109 m3 of Compressed Natural Gas proved reserves, which are considered enough to supply the national market, in the worst case, for the next fifty years. The conjunction of these issues results in the Brazilian customers search for the each higher fuel expenses reduction and the raise of Compressed Natural Gas impelled vehicles demand. Despite the notorious market demand, there are nowadays on Brazil only a few options of light vehicles with Conversion System originally installed by automotive assemblers and warrantys maintenance. This lack of supply options creates a large field to the raise in the quantity of conversion workshops, frequently ignoring the technical aspects and the conversion legislation only with intent of achieving profit with the demand raise. More than pretentious definitive conclusions, the present work aims to offer a small contribution to the industry and society through the technical, economical, environmental and merchandizing practicability analysis of original assemblers installation of Conversion System to the use of Compressed Natural Gas in Gasohol and / or Ethanol impelled light vehicles, in face of the actual converted vehicles market and the demand raise for alternative energy sources.