O principal objetivo deste trabalho foi a avaliação do potencial da utilização do dióxido de carbono proveniente da fermentação alcoólica no cultivo Spirulina (Arthrospira) platensis, visando demonstrar a possibilidade do uso de um gás efluente na produção de biomassa microbiana de alto valor comercial. Para tanto, tal cianobactéria foi cultivada em tanques abertos, em escala laboratorial, em temperatura de 30 ± 1 °C e intensidade luminosa de 156 ± 20 µmol fótons m-2 s-1. O estudo de diversas variáveis de cultivo levou à fixação das seguintes condições: concentração do inóculo de 400 ± 20 mg L-1; pH de 9,0 ± 0,3, controlado por meio da adição de dióxido de carbono proveniente de cilindros; meio de cultura Schlösser, modificado de maneira a conter 0,497 e 16,4 g L-1 de carbonato e bicarbonato de sódio, respectivamente, e apenas 5,9 mM de nitrato de sódio; adição de 7,5 mM de sulfato de amônio no decorrer de 13 dias, em quantidades diárias exponencialmente crescentes, através do processo descontínuo alimentado de cultivo. Sob tais condições foram obtidos os seguintes resultados: concentração celular máxima (Xm) de 2990 mg L-1, produtividade celular (PX) de 185 mg L-1 d-1, velocidade específica máxima de crescimento (µm) de 0,42 d-1, fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N) de 8,85 mg mg-1, teor final de clorofila (CLf) de 4,3 mg g-1, e teores de proteínas (PTN) e lipídeos (LIP) de 35 e 21 %, respectivamente. Com a finalidade de estimular o crescimento celular de A. platensis, optou-se por aumentar o valor da intensidade luminosa de 156 para 192 ou 252 ± 20 µmol fótons m-2 s-1 no 5º, 8º ou 11º dia de cultivo. Os melhores resultados cinéticos (Xm = 3954 mg L-1, PX = 253 mg L-1 d-1) e de conteúdo da biomassa (CLf = 4,2 mg g-1, PTN = 28 %, LIP = 19 %) foram obtidos com aumento da intensidade luminosa para 192 ± 20 µmol fótons m-2 s-1 no 8º dia de cultivo. Os ensaios realizados sob tais condições otimizadas, porém com dióxido de carbono proveniente da fermentação alcoólica, levaram à obtenção dos seguintes resultados: Xm = 3298 mg L-1, PX = 206 mg L-1 d-1, CLf = 4,0 mg g-1, PTN = 28 %, LIP = 17 %. Por fim, conclui-se viável a utilização do gás carbônico resultante da fermentação alcoólica no cultivo de A. platensis. Sugere-se um estudo mais aprofundado da influência desse gás efluente industrial no metabolismo e crescimento de tal microrganismo fotossintetizante, a fim de possibilitar a obtenção de resultados de concentração e produtividade celulares tão altos quanto aqueles obtidos quando do uso de gás carbônico puro. / The main objective of this work was the evaluation of the potential of using carbon dioxide from alcoholic fermentation on Spirulina (Arthrospira) platensis cultivation, aiming to prove the feasibility of applying an effluent gas in the production of high added-value microbial biomass. In order to do so, the cyanobacterium was cultivated in laboratorial-scale open raceway tanks at temperature 30 ± 1 °C and light intensity 156 ± 20 µmol photons m-2 s-1. After the study of several cultivation variables, the following conditions were set: inoculum concentration 400 ± 20 mg L-1; pH 9,0 ± 0,3, controlled by the addition of carbon dioxide from cylinders; Schlösser medium, modified as to contain 0,497 and 16,4 g L-1 sodium carbonate and bicarbonate, respectively, and only 5,9 mM sodium nitrate; addition of 7,5 mM ammonium sulphate throughout 13 days, at exponentially increasing amounts, by the fed-batch cultivation process. Under such conditions, the following results were obtained: maximum cell concentration Xm = 2990 mg L-1, cell productivity PX = 185 mg L-1 d-1, maximum specific growth rate µm = 0,42 d-1, cell to nitrogen conversion factor YX/N = 8,85 mg mg-1, final chlorophyll content CLf = 4,3 mg g-1, and content of proteins (PTN) and lipids (LIP) of 35 and 21 %, respectively. Objectiving further optimized A. platensis growth, it was chosen to increase the light intensity from 156 to 192 or 252 ± 20 µmol photons m-2 s-1 on the 5th, 8th or 11th day of cultivation. The best results in terms of growth (Xm = 3954 mg L-1, PX = 253 mg L-1 d-1) and biomass content (CLf = 4,2 mg g-1, PTN = 28 %, LIP = 19 %) were reached with increasing the light intensity to 192 ± 20 µmol photons m-2 s-1 on the 8th day of cultivation. The runs carried out under such optimum conditions, but using carbon dioxide from alcoholic fermentation, led to the following results: Xm = 3298 mg L-1, PX = 206 mg L-1 d-1, CLf = 4,0 mg g-1, PTN = 28 %, LIP = 17 %. Conclusively, the use of carbonic acid gas from alcoholic fermentation on A. platensis cultivation was found viable. It would be valuable to further study the influence of this industrial effluent gas on the metabolism and growth of such photosynthetic microorganism, in order to make it possible reaching cell concentration and productivity results as high as those obtained using pure carbon dioxide.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Priscila_texto.pdf: 1440192 bytes, checksum: 020e7fe3fc653232ee8db5ae1340c1fb (MD5) Previous issue date: 2011-07-23 / Agriculture is one of the major contributors for the emission of greenhouse gases (GHG), being directly related to global warming. Soil and fertilizer management is the agricultural activity that contributes most to emissions. Considering that the western region of Paraná state has a history of land application of swine wastewater (ARS) for crop fertilization, and that studies of GHG emissions from this activity are scarce in our country, the objective of this research is to quantify the carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emission from ARS and mineral fertilizer (AD) application in soybean culture. The experiment was conducted in drainage lysimeters at the Experimental Center of Agricultural Engineering from Western Paraná State University (UNIOESTE). The static chamber method was used to capture the gases, and CO2 emission was measured by the alkaline method at soybean cycle. At the time of the gas collections, temperature and moisture analyses were performed in all plots. Gas analyses were by gas chromatography, and the alkaline CO2 was quantified by titration method. The experiment was arranged in a 4x2 factorial randomized blocks with three replications. The factors evaluated were ARS at doses of 0, 100, 200 or 300 m³ ha-1, and AD levels absence (A) and presence (P). Interactions between SW and SF factors were tested and performed by ANOVA for statistical analysis of GHG, C-equivalent and alkaline CO2 emission. The significant results were compared by Tukey test at 5% significance level. For the correlations, treatments were tested. The CO2 efflux was significant (p-value < 0.05) mainly for the factor ARS, as the N2O one in most sample days. Treatments with 0 m3 ha-1 showed the lowest effluxes and the largest were recorded in treatments with the highest level of ARS (300P and 300A). For both gases, there was no differentiation on the effluxes in D125 and D128 between treatments. This is due to soybean plants decomposition, which provides carbon (C) and nitrogen (N) for micro-organisms. There was interaction (p-value> 0.05) between AD and ARS in D1 for CH4 influx, and AD were significant at D125, in which the CH4 efflux was higher in AD presence. The presence of large amount of N in the ARS does not seem to affect the soil methanotrophic community. The GEE C-equivalent emission was affected by AD and by ARS, with interaction between the factors. There was no significant difference in accumulated CO2 efflux through the alkaline method. The ARS N was probably percolated to deeper soil areas, not affecting the decomposition rate of oat straw. No correlation has been established between the alkaline and chromatographic methods for CO2 efflux recording. It is concluded with this work that ARS land spread is a key factor for the soil GEE increased emissions and that the global warming potential increases with ARS dose applied. / O desenvolvimento do setor agropecuário está diretamente relacionado ao aquecimento global e é grande contribuinte na emissão de gases de efeito estufa (GEE). As atividades agrícolas que mais contribuem para essas emissões são o manejo do solo e o uso de fertilizantes. Sabendo que a região oeste do Paraná possui histórico de aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) no solo, aplicada para a fertilização de grandes culturas, e que estudos sobre a emissão de GEE, a partir dessa atividade, são escassos no país, objetivou-se com este trabalho quantificar a emissão de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), oriundos da aplicação de ARS e fertilizante mineral (AD) na cultura da soja. O experimento foi conduzido no Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola NEEA da UNIOESTE em LATOSSOLO com histórico de cinco anos de aplicação de ARS. A captura dos gases se deu pelo método da câmara estática e a emissão de CO2 foi quantificada pelo método alcalino no ciclo da soja. Juntamente com a coleta dos gases, foram registradas a temperatura e a umidade do solo em todas as parcelas em estudo. As análises dos gases foram feitas por cromatografia gasosa e o CO2 do método alcalino foi quantificado por titulometria. O experimento foi em arranjo fatorial 4 x 2 em blocos ao acaso com 3 repetições. Os fatores avaliados foram ARS nos níveis 0, 100, 200 ou 300 m³ ha-1, e AD nos níveis ausência (A) e presença (P). Para a análise estatística da emissão de GEE, C-equivalente e CO2 por captura alcalina testou-se a interação entre os fatores por meio da ANOVA. Os resultados significativos foram comparados pelo teste de Tukey a 5% de significância. Para as correlações testaram-se os diferentes tratamentos. O efluxo de CO2 foi significativo (p-value<0,05) principalmente para o fator ARS, assim como de N2O na maioria dos dias amostrados, em que os tratamentos com 0 m3 ha-1 de ARS demonstraram os menores efluxos. Os maiores efluxos foram registrados nos tratamentos com o maior nível de ARS (300A e 300P). Para ambos os gases, não houve diferenciação do efluxo entre os tratamentos em D125 e D128. Tal fato é devido à decomposição das plantas de soja, que fornece carbono (C) e nitrogênio (N) aos microrganismos. Houve interação (p-value>0,05) entre AD e ARS em D1 para os fluxos de CH4; em D125 foram significativos para AD, em que o fluxo de CH4 foi maior na presença de AD. A presença de grande quantidade de N presente na ARS parece não afetar a comunidade metanotrófica do solo. A emissão de GEE em C-equivalente foi afetada tanto pela fertilização mineral quanto pela aplicação de ARS, apresentando interação entre os fatores. Não houve diferença significativa para a emissão de CO2 acumulado por meio do método alcalino. O N presente na ARS, provavelmente, foi percolado para zonas mais profundas do solo, não afetando as taxas de decomposição da palha de aveia. Não foi estabelecida correlação entre os métodos alcalino e cromatográfico para registro da emissão de CO2. Concluiu-se neste trabalho que a aplicação da ARS é um fator chave para o aumento da emissão de GEE pelo solo e que o potencial de aquecimento global é maior quando se aplica ARS no solo.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Priscila_texto.pdf: 1440192 bytes, checksum: 020e7fe3fc653232ee8db5ae1340c1fb (MD5) Previous issue date: 2011-07-23 / Agriculture is one of the major contributors for the emission of greenhouse gases (GHG), being directly related to global warming. Soil and fertilizer management is the agricultural activity that contributes most to emissions. Considering that the western region of Paraná state has a history of land application of swine wastewater (ARS) for crop fertilization, and that studies of GHG emissions from this activity are scarce in our country, the objective of this research is to quantify the carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emission from ARS and mineral fertilizer (AD) application in soybean culture. The experiment was conducted in drainage lysimeters at the Experimental Center of Agricultural Engineering from Western Paraná State University (UNIOESTE). The static chamber method was used to capture the gases, and CO2 emission was measured by the alkaline method at soybean cycle. At the time of the gas collections, temperature and moisture analyses were performed in all plots. Gas analyses were by gas chromatography, and the alkaline CO2 was quantified by titration method. The experiment was arranged in a 4x2 factorial randomized blocks with three replications. The factors evaluated were ARS at doses of 0, 100, 200 or 300 m³ ha-1, and AD levels absence (A) and presence (P). Interactions between SW and SF factors were tested and performed by ANOVA for statistical analysis of GHG, C-equivalent and alkaline CO2 emission. The significant results were compared by Tukey test at 5% significance level. For the correlations, treatments were tested. The CO2 efflux was significant (p-value < 0.05) mainly for the factor ARS, as the N2O one in most sample days. Treatments with 0 m3 ha-1 showed the lowest effluxes and the largest were recorded in treatments with the highest level of ARS (300P and 300A). For both gases, there was no differentiation on the effluxes in D125 and D128 between treatments. This is due to soybean plants decomposition, which provides carbon (C) and nitrogen (N) for micro-organisms. There was interaction (p-value> 0.05) between AD and ARS in D1 for CH4 influx, and AD were significant at D125, in which the CH4 efflux was higher in AD presence. The presence of large amount of N in the ARS does not seem to affect the soil methanotrophic community. The GEE C-equivalent emission was affected by AD and by ARS, with interaction between the factors. There was no significant difference in accumulated CO2 efflux through the alkaline method. The ARS N was probably percolated to deeper soil areas, not affecting the decomposition rate of oat straw. No correlation has been established between the alkaline and chromatographic methods for CO2 efflux recording. It is concluded with this work that ARS land spread is a key factor for the soil GEE increased emissions and that the global warming potential increases with ARS dose applied. / O desenvolvimento do setor agropecuário está diretamente relacionado ao aquecimento global e é grande contribuinte na emissão de gases de efeito estufa (GEE). As atividades agrícolas que mais contribuem para essas emissões são o manejo do solo e o uso de fertilizantes. Sabendo que a região oeste do Paraná possui histórico de aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) no solo, aplicada para a fertilização de grandes culturas, e que estudos sobre a emissão de GEE, a partir dessa atividade, são escassos no país, objetivou-se com este trabalho quantificar a emissão de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), oriundos da aplicação de ARS e fertilizante mineral (AD) na cultura da soja. O experimento foi conduzido no Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola NEEA da UNIOESTE em LATOSSOLO com histórico de cinco anos de aplicação de ARS. A captura dos gases se deu pelo método da câmara estática e a emissão de CO2 foi quantificada pelo método alcalino no ciclo da soja. Juntamente com a coleta dos gases, foram registradas a temperatura e a umidade do solo em todas as parcelas em estudo. As análises dos gases foram feitas por cromatografia gasosa e o CO2 do método alcalino foi quantificado por titulometria. O experimento foi em arranjo fatorial 4 x 2 em blocos ao acaso com 3 repetições. Os fatores avaliados foram ARS nos níveis 0, 100, 200 ou 300 m³ ha-1, e AD nos níveis ausência (A) e presença (P). Para a análise estatística da emissão de GEE, C-equivalente e CO2 por captura alcalina testou-se a interação entre os fatores por meio da ANOVA. Os resultados significativos foram comparados pelo teste de Tukey a 5% de significância. Para as correlações testaram-se os diferentes tratamentos. O efluxo de CO2 foi significativo (p-value<0,05) principalmente para o fator ARS, assim como de N2O na maioria dos dias amostrados, em que os tratamentos com 0 m3 ha-1 de ARS demonstraram os menores efluxos. Os maiores efluxos foram registrados nos tratamentos com o maior nível de ARS (300A e 300P). Para ambos os gases, não houve diferenciação do efluxo entre os tratamentos em D125 e D128. Tal fato é devido à decomposição das plantas de soja, que fornece carbono (C) e nitrogênio (N) aos microrganismos. Houve interação (p-value>0,05) entre AD e ARS em D1 para os fluxos de CH4; em D125 foram significativos para AD, em que o fluxo de CH4 foi maior na presença de AD. A presença de grande quantidade de N presente na ARS parece não afetar a comunidade metanotrófica do solo. A emissão de GEE em C-equivalente foi afetada tanto pela fertilização mineral quanto pela aplicação de ARS, apresentando interação entre os fatores. Não houve diferença significativa para a emissão de CO2 acumulado por meio do método alcalino. O N presente na ARS, provavelmente, foi percolado para zonas mais profundas do solo, não afetando as taxas de decomposição da palha de aveia. Não foi estabelecida correlação entre os métodos alcalino e cromatográfico para registro da emissão de CO2. Concluiu-se neste trabalho que a aplicação da ARS é um fator chave para o aumento da emissão de GEE pelo solo e que o potencial de aquecimento global é maior quando se aplica ARS no solo.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-08-20T16:23:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EmissaoDioxidoCarbono.pdf: 3953349 bytes, checksum: 77d54967e6ae8bd89ea45b1b1653f131 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-08-24T13:14:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EmissaoDioxidoCarbono.pdf: 3953349 bytes, checksum: 77d54967e6ae8bd89ea45b1b1653f131 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-24T13:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EmissaoDioxidoCarbono.pdf: 3953349 bytes, checksum: 77d54967e6ae8bd89ea45b1b1653f131 (MD5) Previous issue date: 2011 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / A aplicação de técnicas menos agressivas ao meio ambiente, como o uso de sistemas alternativos (corte e trituração), no lugar dos sistemas convencionais (corte-e-queima), além de favorecer o equilíbrio dos ciclos biogeoquímicos em áreas florestais, contribui para a mitigação das mudanças climáticas. O objetivo deste estudo foi estimar a emissão e o estoque de carbono do solo em sistemas de produção agropecuária em unidades rurais familiares do Nordeste paraense. Os estudos foram conduzidos em área de agricultor familiar no Município de Mãe do Rio, com temperatura média anual de 25 a 28°C, precipitação pluviométrica acimade 2500 mm e com solo predominante do tipo Latossolo Amarelo distrófico de textura média a argilosa. Foram selecionados 3 sistemas de uso da terra (cultivo com Schizolobium amazonicum, roça e silvipastoril) e mais uma área de referencia (floresta secundária), com 4 parcelas, medindo 20 m x 20 m cada. Foram avaliados a emissão de CO2 do solo, estoque de carbono no solo, estoque da liteira no solo e estoque de carbono na liteira. Os dados foram submetidos à Análise de Variância (ANOVA) e à comparação das médias pelo teste de Tukey, ao nível de 5%. Em todos os sistemas avaliados, as maiores emissões de CO2 do solo, observadas no período chuvoso, foram no sistema silvipastoril (5,02 Wmol CO2 m-2 s-1), em comparação à área da floresta secundária (3,56 Wmol CO2 m-2 s-1). De todas as áreas estudadas a maior emissão anual foi encontrada no sistema silvipastoril. O estoque de carbono no solo foi maior na área da floresta secundária, com total de 157± 31,10 Mg ha-1 (0-100 cm). O maior estoque de liteira no solo encontrado foi para a fração da liteira não-lenhosa, em todos os sistemas agropecuários e floresta secundária. O maior estoque de carbono na liteira não-lenhosa total foi observada no mês de janeiro/2010, com média geral de 4,31± 3,0 Mg ha-1, em todos os sistemas avaliados. Os sistemas de uso da terra que não utilizam o fogo no preparo da área, como os sistemas alternativos de corte-e-trituração, além de contribuirem para a mitigação das mudanças climáticas, ajudam na manutenção do funcionamento adequado dos ciclos biogeoquímicos nos ecossistemas terrestres. / Use of agricultural conservation practices such as slash-and-mulch, as an alternative to slash-and-burn, is less harmful to biogeochemical cycling and helps to mitigate climate change. The aim of this study was to estimate soil carbon emission and stocks in smallholder agricultural units in Northeast of Pará. The study was carried out in the municipality of Mãe do Rio. Average annual temperature in this area varied from 25 to 28 °C and rainfall typically is higher than 2500 mm; predominant soil is Yellow Dystrophic Oxisol with texture varying from medium to clayey. In this research, we selected three land use systems (Schizolobium amazonicum plantation, Manihot esculenta crop, and silvopastoral), which were compared with a reference area (regrowth forest); we established four 20 m x 20 m plots in each system. We measured monthly soil CO2 efflux as well as soil carbon stock and aboveground litter carbon stock. Analysis of variance was used to test the effects of land use systems and regrowth forest effects on carbon emission and stock; Tukey test at 5% was used to compare treatment means. The silvopastoral system showed the highest monthly soil CO2 emissions, which were observed during the rainy season; this system also had the largest annual emission. Soil carbon stock was significantly higher in the regrowth forest was 157 ± 31,10 Mg ha-1 (0-100 cm). Litter stock was higher for the non-woody fraction than the woody fraction for both land use and regrowth forest systems. The largest stock of carbon in non-woody litter (overall mean = 4.31 ± 3,0 Mg ha-1) was observed in January 2010. Our results suggest that the land use systems that do not use fire in land preparation, such as the slash-andmulch system, helped to maintain carbon biogeochemical cycling.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T15:06:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T16:45:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T16:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) Previous issue date: 2014-04-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Grandes aplicações utilizando fluidos supercríticos relacionados ao fracionamento de produtos naturais têm sido estudadas nas últimas décadas. Este trabalho teve como objetivo a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases de sistemas binários e multicomponentes de constituintes relacionados a indústria de óleos vegetais (ácidos graxos, triglicerídeos, esqualeno, α-tocoferol e ésteres etílicos e metílicos de ácidos graxos) com dióxido de carbono supercrítico, utilizando as equações de estado cúbicas de Soave-Redich-Kwong (SRK) e Peng-Robinson (PR) com as regras de mistura Quadrática e de Mathias-Klotz-Prausnitz, para construir uma base de dados de parâmetros de interação binária entre estes constituintes e entre estes constituintes com o dióxido de carbono, com destaque para as interações relacionadas aos compostos bioativos. As equações de PR e SRK mostraram eficiência na correlação dos dados de equilíbrio dos sistemas binários. Para a maioria dos sistemas binários o ajuste dos dados experimentais com as regras de mistura com dois parâmetros de interação binária obtiveram bons resultados e equivalentes quando comparados com as regras de mistura com três parâmetros. Para sistemas multicomponentes, quando a correlação dos dados experimentais com o programa PE, empregando ambas as equações com a regra de mistura quadrática obteve convergência, foram obtidos melhores resultados para descrição do equilíbrio de fases e para a representatividade da análise termodinâmica da separação através dos coeficientes de distribuição. Para o sistema CO2 (1)/Ácido Oleico (2)/Ácido Linoleico (3) a predição do equilíbrio com a utilização de uma matriz de parâmetros de interação de sistemas binários se mostrou equivalente em relação ao uso de parâmetros de interação de sistemas multicomponentes. Em relação ao sistema CO2 (1)/ Metil Miristato (2)/ Metil Palmitato (3) os resultados obtidos a partir do cálculo do equilíbrio utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários, quanto com os parâmetros de interação do sistema multicomponente, apresentaram desvios médios semelhantes para a temperatura de 323,15K. Para o sistema CO2 (1)/ Esqualeno (2)/ Trioleína (3)/ Ácido Oleico (4), os melhores resultados foram obtidos pela regra de mistura Quadrática com os parâmetros de interação do sistema multicomponentes. Em relação ao sistema PFAD0 (CO2 (1)/ Ácido Oleico (2)/ Ácido Palmítico (3)/ Esqualeno (4), os resultados obtidos utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários mostraram desvios médios abaixo de 8%. O cálculo do ELV para o sistema CO2 (1)/ Metil Miristato(2)/ Metil Palmitato (3)/ Metil Oleato (4)/ Metil Estearato(5) ,com os programas PE2000 e EDEflash utilizando a EDE SRK com a regra de mistura Quadrática, utilizando a matriz de parâmetros de interação obtidos de sistemas binários mostraram resultados similares. Em relação ao sistemas multicomponente CO2 (1)/ Etil Palmitato (2)/ Etil Estearato (3)/ Etil Oleato (4)/ Etil Linoleato (5) (ésteres etílicos do óleo de dendê), a predição do ELV, utilizando a matriz de parâmetros de interação dos sistemas binários, ajustados com a EDE SRK combinada com a regra de mistura Quadrática, apresentaram resultados com desvios abaixo de 4%, em ambas as fases, para a isoterma de 333,15 K. / Large applications using supercritical fluids related to the fractionation of natural products have been studied in recent decades. This work had as objective the thermodynamic modeling of phase equilibrium of binary and multicomponent systems of vegetable oils related compounds (fatty acids, triglycerides, squalene, α-tocopherol and methyl and ethyl esters of fatty acids) with supercritical carbon dioxide, using the cubic equations of state of Soave-Redich-Kwong (SRK) and Peng-Robinson (PR), with the Quadratic and Mathias-Klotz-Prausnitz mixing rules, to build a database of binary interaction parameters between these constituents and between these constituents with carbon dioxide, with an emphasis on the interactions related to bioactive compounds. The equations of PR and SRK showed efficiency in correlation of binary systems equilibrium data. For most binary systems experimental data fit, with the mixing rules with two binary interaction parameters, obtained good results and cash equivalents when compared with the mixing rules with three parameters. For multicomponent systems, when the experimental data were correlated with the PE program, employing both equations with quadratic mixing rule, shown convergence, best results for phase equilibrium description and the representativeness of the thermodynamic analysis of separation through the distribution coefficients were obtained. For the CO2 (1)/(2) oleic acid/linoleic acid (3) system, the prediction of equilibrium with an interaction parameters matrix of binary systems proved equivalent in relation to the use of multicomponent systems interaction parameters. In relation to the CO2 (1)/Methyl Myristate (2)/Methyl Palmitate (3) system the results obtained from the calculation using the interaction parameters matrix of binary systems, as with the parameters of interaction of multicomponent system, showed average deviation similar to the temperature of 323.15 K. For the CO2 (1)/Squalene (2)/(3)/Triolein oleic acid (4) system, the best results were obtained by the Quadratic mixing rule with the multi-component system interaction parameters. In relation to the CO2 (1)/(2) oleic acid/Palmitic acid (3)/Squalene (4) system, the results obtained using the interaction parameters matrix of binary systems showed average deviations below 8%. The calculation of the ELV for the CO2 (1)/Methyl Myristate (2)/Methyl Palmitate (3)/Methyl Oleate (4)/Methyl Stearate (5) system, with the EDEflash and PE program with Quadratic mixture rule, using the interaction parameters matrix from binary systems showed similar results. For the CO2 (1)/Ethyl Palmitate (2)/ Ethyl Stearate(3)/ Ethyl Oleate (4)/ Ethyl Linoleate (5) (palm oil ethyl esters) system, the prediction of the ELV with the SRK combined with Quadratic mixing rule, using the interaction parameters matrix from binary systems, presented results with deviations below 4% in both phases at 333.15 K.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T19:51:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoUnidadeTransferencia.pdf: 5766543 bytes, checksum: fcf8315abf2ab82857983c0462d36d66 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-25T22:07:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoUnidadeTransferencia.pdf: 5766543 bytes, checksum: fcf8315abf2ab82857983c0462d36d66 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T22:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoUnidadeTransferencia.pdf: 5766543 bytes, checksum: fcf8315abf2ab82857983c0462d36d66 (MD5) Previous issue date: 2013-02 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O refino de bauxita utilizando o processo Bayer produz de 0,7 a 2,0 t do resíduo conhecido como lama vermelha e cerca de 1,0 t de CO2 para cada tonelada de alumina produzida. O resíduo de bauxita apesar de não ser particularmente tóxico, apresenta riscos ao meio ambiente devido ao grande volume e a sua reatividade. De acordo com a tecnologia mais recente tem parte da umidade removida e é empilhado em depósitos impermeáveis especialmente construídos. Mais de 95% do resíduo de bauxita que já foi produzido no mundo (2,6 Bt até 2007) foi descartada, principalmente em depósitos em terra. Esta tese mostra o projeto, a construção e a operação de uma unidade de transferência de massa gás líquido em escala piloto com o objetivo de testar a redução da reatividade do resíduo de bauxita através da reação com gás de combustão. Como ganho adicional há a redução da emissão de dióxido de carbono e dióxido de enxofre. Esta unidade, composta por três reatores, foi projetada de modo a consumir o mínimo de energia, utilizar os efluentes da maneira mais eficiente possível e minimizar o custo de investimento. Foram realizados 25 experimentos com duração de 80 a 520 minutos cada um. Os gases foram analisados com o uso de sensores eletroquímicos e infravermelho não dispersivo na entrada e saída. O pH foi mensurado durante e após a reação de modo a avaliar os resultados curto e longo prazo bem como a estabilidade das reações. Foi demonstrada a viabilidade de reagir o resíduo de bauxita com os gases provenientes da combustão de fontes fósseis da própria refinaria sem processamento prévio com o pH de estabilização atingindo 10,5. / The bauxite refining using the Bayer process produces 0.7 to 2.0 tons of the residue known as red mud and about 1.0 ton of CO2 for each ton of alumina produced. The bauxite residue, although not particularly toxic, poses risks to the environment due to its large volume and reactivity. According to the latest technology, part of the moisture is removed and it is stacked on sealed areas specially constructed. More than 95% of the bauxite residue that has been produced (2.6 Bt until 2007) was discarded, especially in ponds on land. This thesis shows the design, construction and operation of a pilot scale gas liquid mass transfer unity with the objective of testing the reduction of the reactivity of the bauxite residue through a reaction with flue gas. As an additional gain, there is a reduction of carbon dioxide and sulfur dioxide emissions. This unity, with three reactors, was designed in order to consume minimal power, process the effluent as efficiently as possible and minimize the investment cost. Twenty-five experiments were realized with duration from 80 to 520 minutes each. The gases were analyzed at the entry and exit with electrochemical cells and non-dispersive infrared sensors. The pH was monitored during and after the reaction in order to evaluate the short and long-term results as well as the stability of the reactions. It was demonstrated the viability of reacting the bauxite residue with the flue gas from the refinery without previous processing with the stabilization pH reaching 10.5.

A construção civil é responsável por relevante impacto ao meio ambiente, da extração das materiais-primas até a disposição dos seus resíduos em aterros. A avaliação do ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta que possibilita a estimativa dos impactos ambientais potenciais do setor de forma sistemática. A simplificação da ACV, pelo uso de dados secundários e redução do escopo do estudo, facilita sua implementação como ferramenta de promoção da sustentabilidade. O objetivo dessa dissertação é estimar faixas dos cinco principais indicadores do setor de blocos de concreto do mercado brasileiro pela simplificação da ACV: consumo de materiais, energia incorporada, emissão de CO2, água e geração de resíduos. Este estudo foi o piloto do Projeto ACV Modular, iniciativa do Conselho Brasileiro de Construção Sustentável em parceria da Associação Brasileira de Cimento Portland e da Associação Brasileira da Indústria de Blocos de Concreto. O inventário foi desenvolvido com 33 fábricas localizadas em diferentes regiões do Brasil, estas sendo responsáveis por aproximadamente 50% da produção nacional. Os produtos selecionados foram blocos para pavimentação e alvenaria (estruturais e de vedação) considerados mais representativos no mercado. A fronteira do sistema adotada foi do berço ao portão da fábrica. O indicador de consumo de materiais não foi apresentado para garantir a confidencialidade dos dados das empresas, pois o teor de cimento foi dado direto informado no formulário. O indicador de resíduos não pode ser gerado devido a diferentes interpretações adotadas pelos fabricantes ao registrar seus dados. O indicador de água, apesar de incluir todo o consumo informado pela fábrica, apresentou valores muito baixos, alguns próximos a zero. O consumo de cimento, não o teor de clínquer, foi responsável por parcela significativa do CO2 e da energia incorporada do bloco, com participação de 62 a 99% das emissões de CO2. Assim, entre as empresas analisadas, mesmo com igual rota tecnológica, os insumos utilizados, a formulação do concreto, a eficiência de compactação da vibro prensa e o sistema produtivo tiveram maior influência nos indicadores de materiais, energia e CO2. / The civil construction is responsible for significant environmental impact from the extraction of raw materials to the disposal of their waste in landfills. The life cycle assessment (LCA) is a tool that enables the estimative of the potential environmental impacts of a sector systematically. Simplification of LCA, the use of secondary data and reduce the scope of the study, facilitates its implementation as a tool for promoting sustainability. The purpose of this dissertation is to estimate ranges of the five main indicators of the concrete block industry in the Brazilian market by simplifying the LCA: consumption of materials, embodied energy, CO2 emissions, water and waste generation. This study was the pilot of Modular LCA Project, an initiative of the Brazilian Council for Sustainable Construction (CBCS) in partnership with the Brazilian Portland Cement Association (ABCP) and the Brazilian Association of Concrete Blocks Industry (BlocoBrasil). The inventory was raised from 33 factories located in different regions of Brazil, that accounting for approximately 50% of national production. The products selected were paving and masonry blocks considered most representative in the market. The boundary system adopted was from cradle to factory gate. The indicator material consumption has been omitted to ensure the confidentiality of company data, as the cement content was raised directly by the companies. The waste indicator cannot be generated due to different interpretations adopted by companies to register their data. The water indicator, although it includes all the consumption reported by the factory, showed very low values, some near zero. Cement consumption, not the clinker content, accounted for a significant portion of CO2 emission and embodied energy, accounting 62-99% of CO2. Thus, among the analyzed factories, even with the same technological route, the inputs, the concrete formulation, the compression efficiency of vibro press and the production system had a greater influence on indicators of materials, energy and CO2.

A questão em torno do aquecimento global vem preocupando a sociedade mundial,sendo que os governantes e ambientalistas têm intensificado estudos e aplicações de medidas para tentar minimizar os efeitos das emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. O setor de transporte é o segundo maior consumidor de energia, pois é muito dependente de combustíveis fósseis, que emitem quantidade elevada de CO2. O setor sucroenergético é um importante gerador de divisas para o país, sendo que a receita em 2010 foi de R$ 50 bilhões e as exportações alcançaram US$ 13,8 bilhões. O açúcar é um importante produto da pauta agrícola, o país exporta aproximadamente 70% da sua produção. O etanol é um importante gerador de energia, e consegue minimizar as suas emissões durante seu ciclo produtivo em até 90%, quando comparado a gasolina, seu principal concorrente. Dada a importância do transporte nas emissões de gases de efeito estufa e a possibilidade da mudança de modalidade reduzir essas emissões, o objetivo desta tese é estimar os benefícios da redução das emissões de CO2, a partir da mudança da matriz de transporte,para o setor sucroenergético. Para tanto foi utilizada a metodologia de programação linear, utilizando a otimização para a minimização das emissões e do custo de transporte. O softwar eutilizado foi o GAMS e quatro diferentes cenários para ambos os produtos foi traçado. O primeiro e o segundo foi modelado para a safra 2010/2011 e foi considerada a atual malha de transporte, sendo que a diferença entre os dois foi que no primeiro realizou-se a imposição da quantidade máxima de carga utilizando a intermodalidade com base no que foi escoado no ano 2010 e no segundo liberou-se esse volume. O objetivo é captar qual seria a configuração ideal tanto em termos econômicos como ambiental, caso não houvesse problemas estruturais e de infraestrutura para a utilização mais intensa de mais de um modal de transporte. No terceiro e quarto cenário foi utilizada uma estimativa para a safra 2020/2021, sendo que a diferença entre as duas modelagens foi que no terceiro manteve-se a mesma infraestrutura atualmente observada e no último expandiu-se as rotas intermodais passíveis de serem utilizadas considerando todas as obras de transporte apresentadas pela iniciativa privada, governo federal e as inseridas no Plano de Aceleração do Crescimento I e II. Os resultados apontaram um trade-off entre custo e emissão quando se compara os resultados da minimização das emissões e da minimização dos custos no mesmo cenário. No entanto, quando se confronta os resultados obtidos entre os cenários propostos verifica-se que é possível reduzir tanto os custos quanto as emissões para ambos os produtos. Para a safra 2020/2021, a simples possibilidade de se utilizar mais intensamente modais de transporte diferentes do rodoviário possibilitaria atingir em apenas três anos a redução de 6,6 milhões de toneladas de CO2 e R$ 3,3 bilhões no escoamento do açúcar e etanol. A mitigação através da mudança de modal poderia inserir o setor no mercado de carbono e conquistar mercados preocupados em obter produtos sustentáveis. / Global warming is a major and growing concern around the world, with governments and environmentalists intensifying studies involving measures aimed at minimizing the effects of greenhouse gas emissions into the atmosphere. Among major sectors, transportation is the second largest energy user and it remains highly dependent on fossil fuels that emit high amounts of CO2. The sugarcane industry is an important source of export revenues for Brazil: while total revenues for 2010 reached US$ 25 billion, about US$ 13.8 billion of that was generated by exports. Sugar is a key agricultural product on the Brazilian export agenda, with about 70% of production shipped to other countries. Ethanol, also produced from sugarcane, is a major ingredient of the countrys energy mix, which can also minimize emissions through its lifecycle by up to 90% compared to gasoline, its main competitor at the pump. Given the importance of transportation in greenhouse gas emissions and the possibility of diversifying transportation systems to achieve emission reductions, the goal of this thesis is to estimate the benefits the sugar-energy industry of reducing CO2 emissions through a diversification of transportation methods utilized by the industry. A methodology that relies on linear programming was used, aimed at optimization in order to minimize emissions and transportation costs. GAMS, a widely used software in linear programming, was utilized to construct four different scenarios for both products. Scenarios one and two covered the 2010/2011 harvest and considered the current transportation network, the difference being that scenario one considered a fixed cargo ceiling and various transport modes while scenario two, the cargo ceiling was eliminated. The idea was to arrive at an ideal configuration in both economic and environmental terms, considering no structural or infrastructure obstacles to more intense utilization of different modes of transport. Scenarios three and four relied on a long-range estimate for the 2020/2021 sugarcane harvest, the main difference between the two models being that model three is based on the same infrastructure that currently exists while model four considers an expansion of possible routes involving various transport modes that could be used, considering all transportation-related projects launched by private contractors and the federal government, including those that are a part of the governments Accelerated Growth Plans I and II, also known as PAC. The results point to a tradeoff between costs and emissions, when the results of minimizing emissions and costs within the same scenario are compared. However, when results between the proposed scenarios are pitted against one another, it can be concluded that it is possible to cut costs as well as emissions for both sugar and ethanol. In the 2020/2021 harvest, the simple possibility of utilizing a variety of road transport modes that dont involve road transportation would allow for a 6.6 million ton reduction in CO2 emissions, with a R$3.3 billion savings in cost of shipping sugar and ethanol. Mitigation through change transportation mode changes could finally insert the industry in carbon markets, while conquering markets where a greater concern with sustainability already exists.

Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consulta / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-04-08T19:15:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) tese_9214_Pedro Junior Zucatelli - verso final.pdf: 4865384 bytes, checksum: 570b50189e5399bc757b7e56ec6fff81 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T13:42:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) tese_9214_Pedro Junior Zucatelli - verso final.pdf: 4865384 bytes, checksum: 570b50189e5399bc757b7e56ec6fff81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T13:42:31Z (GMT). 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Neste contexto, o Sequestro Geológico de Carbono (ou Carbon Capture and Storage – CCS) é uma atividade promissora que visa contribuir para a redução da emissão dos gases causadores do efeito estufa e a mitigação das alterações climáticas, por meio da captura, transporte e armazenamento de CO2 em formações geológicas adequadas (aquíferos salinos, reservatórios de hidrocarbonetos e reservatórios de carvão). Portanto, inserida neste cenário, esta Dissertação teve como objetivo analisar o potencial técnico do sequestro geológico de CO2 na Bacia do Espírito Santo onshore e offshore abordando os ambientes geológicos propícios para a aplicação de projetos de CCS, as fases que compõem estes projetos, seus investimentos e custos operacionais. Além disso, foi realizada a modelagem matemática da potencialidade de armazenamento assim como a estimativa de rentabilidade financeira com a execução do projeto de armazenamento por meio da venda do óleo extra produzido pela técnica de recuperação avançada de petróleo e pela comercialização dos Créditos de Carbono. Para isso, este projeto teve como estratégia metodológica: a xviii pesquisa exploratória e a revisão da literatura relacionada com o tema, a coleta de dados secundários, via análise de documentos, e a coleta de dados primários, via entrevistas com experts e participações em congressos nacionais e internacionais voltados para o tema. Sendo assim, conclui-se que os projetos de CCS são possíveis de implantação no estado do Espírito Santo, isto porque além da estrutura geológica dos reservatórios de petróleo e gás da bacia capixaba contribuir para bons resultados (pois, na maioria dos casos, são reservatórios areníticos com presença de rocha selante), o potencial dos aquíferos salinos capixabas e o potencial dos campos de hidrocarbonetos estudados nesta dissertação (Campo de Golfinho, Inhambú, Fazenda Alegre, Cação, Canapu, Cangoá, Peroá e Camarupim) merecem destaque nacional; entretanto, a falta de maturidade dos setores privado e público, com relação ao gerenciamento dos projetos desta natureza e ao seu uso em larga escala, impede o avanço de tais tecnologias no estado do Espírito Santo e, por consequência, no Brasil. / According to the Kyoto Protocol, planning an ecologically sustainable future is the greatest challenge of the 21st Century. Current patterns of energy resources and energy use are shown detrimental to the welfare of mankind in the long run. The integrity of essential natural systems is already at risk because of the climate change caused by the intense emission of greenhouse gases into the atmosphere. In this context, the Carbon Capture and Storage (CCS) technology is a promising activity that aims to reduce the emission of gases responsible by the greenhouse effect and climate change mitigation through CO2 capture, transport and storage in suitable geological formations (saline aquifers, coal reservoirs, oil and gas reservoirs). Therefore, inserted in this context, this dissertation has how objective analysis of the technical potential for carbon capture and geological sequestration of Espírito Santo onshore and offshore basin addressing amenable geologic environments to the application of CCS projects, phases that make up these projects, their investments and operational costs and the development of mathematical modeling for the calculations regarding the storage capability and calculation of estimated financial profitability along with its execution through the sale of extra oil produced by the advanced recovery technique of oil and the sale of carbon credits. For that, this project had how methodological strategy: the exploratory research and review of the literature on the subject, the collection of secondary data, via document analysis, and xx collecting primary data via interviews with experts and participation in national and international congress geared for the theme. Therefore, it is concluded that CCS projects are possible deployment in the state of Espírito Santo, this is because in addition to the geological structure of oil and gas reservoirs in the Espírito Santo basin contribute to good results (as, in most cases, are sandstone reservoirs with presence of seal rock), the potential of saline aquifers and the potential of hydrocarbon fields studied in this dissertation (Golfinho, Inhambú, Fazenda Alegre, Cação, Canapu, Cangoá, Peroá and Camarupim) deserve national recognition; however, the lack of maturity of the private and public sectors, with respect to the management of projects of this nature and their widespread use, prevents the advancement of such technologies in the state of Espírito Santo and therefore in Brazil.