As emissões anuais de dióxido de Carbono (CO2), considerado o gás efeito estufa mais importante (GEE), aumentaram em torno de 80% entre 1970 e 2004. Esse aumento ocorre, principalmente, devido ao uso de combustíveis de origem fóssil e as atividades agrícolas tal como mudança no uso da terra. Dentre os sistemas agrícolas as práticas de manejo adotadas constituem importantes ferramentas na mitigação da emissão dos GEE para atmosfera. Os solos agrícolas podem funcionar como fonte ou reservatório de GEE. A emissão de CO2 do solo é considerada a segunda maior componente do ciclo global do carbono sendo por tanto relevante nas variações climáticas. O cultivo do solo por métodos tradicionais que englobam aração e gradagem assim como outros métodos de preparo podem influenciar sobre as emissões de CO2, acelerando a mineralizacão do carbono orgânico do solo. O presente trabalho teve como objetivo quantificar as emissões de CO2 derivadas de diferentes sistemas de preparo do solo utilizados na cana-de-açúcar, assim como avaliar a contribuição da incorporação da palhada na emissão de CO2. A pesquisa foi desenvolvida em área de plantio pertencente à Usina Iracema (Município de Iracemápolis-SP). O solo é um Latossolo vermelho escuro, a colheita da cana-de-açúcar é realizada sem queima da palhada. Os sistemas de preparo avaliados foram: Preparo convencional (PC); preparo mínimo (PM); preparo Usina Iracema (PU). Adicionalmente, avaliou-se uma parcela sem qualquer alteração a qual foi utilizada como tratamento controle (TC). Os resultados indicaram interação significativa (p<0,001) entre preparo, palha e tempo após o preparo, sugerindo que o tempo após preparo é importante quando é avaliado o efeito do preparo sobre a emissão de CO2. Incrementos no fluxo de CO2 foram observados nos dias em que ocorreram operações de preparo e em que se apresentaram eventos chuvosos na área. A emissão acumulada ao longo do período de avaliação nos sistemas de preparo com palha foram maiores no PC, na ordem de 881,6 g m-2 de CO2, valor 34% superior ao encontrado no PU (583,2 g m-2 ) e 39% acima do PM (537 g m-2). Entretanto, quando a palha foi retirada observou-se que a emissão em PC foi superior (p<0,05) da encontrada no sistema PM e TC, mas não diferiu da observada no PU. Ao comparar a emissão acumulada encontrada no PC com o valor do TC encontrou-se que 238 g m-2 de CO2 foram emitidas a atmosfera devido às operações de preparo executadas; quantidade equivalente a 649 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,68% do C do solo estocado em uma profundidade de 30 cm. O sistema PU emitiu 133,7 g m-2 de CO2 (364,6 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,38% do estoque de C na camada 0- 30 cm). A incorporação da palha no PC gerou incremento na emissão de CO2 de 162 g m2, valor equivalente a 441,8 kg ha-1 de C-CO2 o 7,8% do total de C associado a resíduos da cana-de-açúcar. / The annual emissions of carbon dioxide (CO2), considered the greenhouse gas (GHG) more important, increased around 80% between 1970 and 2004. This increment mainly due to the use of fossil fuels, and agriculture as emissions from land use change. Land use management is an important tool to GHG emissions decrease. Agricultural soils can be a source or reservoir of greenhouse gases balance. The CO2 emission from the soil is considered the second largest component of the global carbon cycle by being relevant in climate variations. Traditional soil tillage and other land use management may influence on CO2 emissions, since it accelerates the mineralization of soil organic carbon. This study aimed to quantify the CO2 from different tillage systems used in cane sugar and, to evaluate the influence of the trash soil incorporation in the CO2 emission processes. The study was conducted at Iracema sugarcane mill area (Municipality of Iracemápolis-SP). The soil was an Oxisol; and the harvesting was mechanized, sugarcane unburned field. The tillage systems evaluated were: conventional tillage (CT), minimum tillage (MT); Iracema tillage (IT.) Additionally, it was evaluated a area without disturbance in which was left as control (NT). The results indicate significant interaction (p <0.001) between tillage, trash and time after tillage, it is suggesting that the time after preparation is important when we evaluate the effect of tillage on CO2 emissions. Increases in the CO2 flux were observed when it was done tillage operations and rainfall events. The accumulated CO2 emission across the study period in the tillage system with trash on soil were higher in CT, in order of 881.6 g m2 of CO2, 34% higher than the value found in the IT (583.2 g m-2) and 39% higher than found in PM (537 g m-2). However, when the trash were removed it was observed that the issuance of CT was higher (p <0.05) found in the MT system and NT, but differed from that observed in the IT. By comparing the accumulated emission found in the CT with the value of NT it was found that 238 g m-2 were issued to the atmosphere from the tillage operations performed; amount equivalent to 649 kg ha-1 C-CO2 or 0,68% C stock in soil to a depth of 30 cm. The IT system caused CO2 emission of 133.7 g m-2 (364.6 kg ha-1 C-CO2 or 0.38% of C stock in the layer 0-30 cm). The incorporation of trash in the CT generated increase in CO2 emissions of 162 g m-2, equivalent to 441.8 kg ha-1 C-CO2 or 7.8% of the total C associated with trash from sugar cane.

The primary aim of this thesis is to propose a method to develop the process synthesis and optimization of the production of syngas and ammonia, as well as other byproducts such as marketable CO2, in synthetic nitrogen fertilizers (SNF) complexes. The baseline analysis relies on a typical 1000 t/day ammonia production plant composed of syngas production, purification (CO2 capture) and compression systems, along with an industrial ammonia synthesis unit. Initially, exergy and exergoeconomy analyses are used to identify the most important sources of energy consumption and irreversibility associated to the operation units of the integrated plant. From these results, a variety of alternatives for the improvement of the performance at the plantwide and component level are thoroughly examined along the different chapters. Due to the large amount of possible configurations and interrelations, the optimization process may become a formidable engineering task to be solved by using merely trial and error approaches. Accordingly, a systematic approach, based on the combination of heuristics, thermodynamic principles and mathematical programming is used to identify, evaluate, and determine the best configurations in terms of exergy consumption, degree of energy integration, process irreversibility, atmospheric CO2 emissions and operating costs. In this way, the process synthesis and optimization include not only the modification of the main process parameters but also the arrangement of the chemical plant components, suitably integrated to the waste heat recovery and cogeneration systems. Several aspects concerning: (i) the choice of the syngas purification system, (ii) the nature of the energy resources consumed, (iii) the exploitation of the thermodynamic potential at higher temperatures, (iv) the increase of the pre-combustion carbon capture by introducing chemically recuperated concepts, (v) the gradual variation of operating conditions by applying Le Châtelier and Counteraction principles, as well as (vi) the environmental benefits of using alternative energy sources to decarbonize the SNF sector are analyzed in the light of the reduced room of improvement found in modern conventional ammonia production facilities. The results show significant potentials for decreasing the exergy intensity and environmental impact of those facilities. This allows issuing relevant recommendations for revamping the existing plants or embracing new approaches that attempt to minimize the economic costs, the process inefficiencies and mitigate the environmental impact produced. An efficiency increase of about 8-10% can be achieved by using more efficient combined cycle cogeneration systems with an affordable marginal investment cost. Alternative configurations with enhanced pre-combustion carbon capture, using either a CRGT system or upgraded biomass residues, may help cutting down the overall CO2 emissions in the syngas production in 20-28% or even promoting the decarbonization of the SNF sector at net rates of atmospheric CO2 depletion close to -2.3 tCO2/tNH3, respectively. The reduction of the process irreversibility has been also reduced by 10-13% in an industrial ammonia synthesis unit through the application of dual pressure systems and the introduction of a purge gas treatment process. / Sem resumo

As emissões globais de dióxido de carbono cresceram em mais de 100% desde 1971 (IEA, 2013), sendo que o aumento foi mais acentuado no período entre 2000 e 2010 (IPCC, 2014). O Brasil ocupa o 13º lugar no ranking mundial dos principais países emissores de gases de efeito estufa (IEA, 2012) e, portanto, é indispensável que alternativas de redução das emissões nacionais sejam estudadas, entre elas, a adoção de modos de transporte mais sustentáveis. Apesar do modo ferroviário ser energeticamente mais eficiente que o rodoviário (ICF CONSULTING, 2009), a extensão da malha ferroviária brasileira é reduzida, sendo necessário associar o transporte ferroviário a etapas de coleta e distribuição da carga por rodovia, o que pode significar maiores gastos energéticos. Em vista disso, este trabalho teve por objetivo propor uma metodologia para estimativa da redução de emissões de dióxido de carbono por meio do transporte intermodal em comparação ao exclusivamente rodoviário. O modelo de emissões desenvolvido é versátil para aplicação em múltiplas situações, não restringindo a região brasileira de estudo e a carga ferroviária. Basicamente, é necessário conhecer o percurso utilizado, bem como o consumo de combustível em litros/tku por trecho ferroviário, além do fator de consumo de combustível médio na rodovia. A metodologia foi aplicada especificamente ao transporte de soja brasileira para exportação. O problema foi abordado em escala nacional, sendo que as origens da carga foram detalhadas por município e as distâncias rodoviárias foram calculadas com a ferramenta Google Maps. Para cada município produtor de soja foram estimadas as emissões associadas às duas alternativas de transporte, sendo a visualização dos resultados realizada por meio de heat map, elaborado em função do potencial de economia de emissões (%) de cada município. Com base nesse mapa, foram apontadas as regiões geográficas do país, onde o transporte intermodal apresenta maiores ganhos ambientais. Por fim, os resultados foram confrontados com o mapa de economias obtido por CRAIG et al. (2012) para os Estados Unidos, sendo o impacto da distância ao terminal de embarque e da distância total da rota na economia de emissões analisado. / Global carbon dioxide emissions have more than doubled since 1971 (IEA, 2013), increasing at a higher rate between 2000 and 2010 (IPCC, 2014). Brazil occupies the 13th position in the ranking of the worlds largest greenhouse gases emitters (IEA, 2012) and, therefore, it is essential to consider alternatives regarding emissions reduction at national level, including sustainable transport systems. Although rail is more fuel efficient than truck (ICF CONSULTING, 2009), the Brazilian rail network is concentrated in a few regions, requiring association of the rail transport to pre- and post-haulage by road, that might lead to higher energy consumption. Thus, this research aimed to develop a methodology to estimate the potential reduction of carbon dioxide emissions due to intermodal transportation when compared to trucking. The emissions model is versatile in terms of possible applications, since it is not restricted to a specific Brazilian region or any good type transported. Basically, it is necessary to know the general route, the fuel consumption in liter/tku for each rail stretch and the average fuel consumption factor of the truck. This method was applied specifically to the Brazilian soybean exportations. The approach of the problem was at the national level and the origins of the cargo corresponded to all the soybean producing towns. Furthermore, road distances were calculated using the Google Maps tool. For each town, emissions were estimated considering both transportation alternatives: intermodal and trucking. Then, the results were presented in a heat map, elaborated in function of the potential carbon savings (%) for each town. Based on this map, the regions where the intermodal route means environmental gains were indicated. Finally, the results were compared to the American carbon savings map created by CRAIG et al. (2012), addressing the impact of terminal distance and total distance travelled on emissions savings.

As emissões anuais de dióxido de Carbono (CO2), considerado o gás efeito estufa mais importante (GEE), aumentaram em torno de 80% entre 1970 e 2004. Esse aumento ocorre, principalmente, devido ao uso de combustíveis de origem fóssil e as atividades agrícolas tal como mudança no uso da terra. Dentre os sistemas agrícolas as práticas de manejo adotadas constituem importantes ferramentas na mitigação da emissão dos GEE para atmosfera. Os solos agrícolas podem funcionar como fonte ou reservatório de GEE. A emissão de CO2 do solo é considerada a segunda maior componente do ciclo global do carbono sendo por tanto relevante nas variações climáticas. O cultivo do solo por métodos tradicionais que englobam aração e gradagem assim como outros métodos de preparo podem influenciar sobre as emissões de CO2, acelerando a mineralizacão do carbono orgânico do solo. O presente trabalho teve como objetivo quantificar as emissões de CO2 derivadas de diferentes sistemas de preparo do solo utilizados na cana-de-açúcar, assim como avaliar a contribuição da incorporação da palhada na emissão de CO2. A pesquisa foi desenvolvida em área de plantio pertencente à Usina Iracema (Município de Iracemápolis-SP). O solo é um Latossolo vermelho escuro, a colheita da cana-de-açúcar é realizada sem queima da palhada. Os sistemas de preparo avaliados foram: Preparo convencional (PC); preparo mínimo (PM); preparo Usina Iracema (PU). Adicionalmente, avaliou-se uma parcela sem qualquer alteração a qual foi utilizada como tratamento controle (TC). Os resultados indicaram interação significativa (p<0,001) entre preparo, palha e tempo após o preparo, sugerindo que o tempo após preparo é importante quando é avaliado o efeito do preparo sobre a emissão de CO2. Incrementos no fluxo de CO2 foram observados nos dias em que ocorreram operações de preparo e em que se apresentaram eventos chuvosos na área. A emissão acumulada ao longo do período de avaliação nos sistemas de preparo com palha foram maiores no PC, na ordem de 881,6 g m-2 de CO2, valor 34% superior ao encontrado no PU (583,2 g m-2 ) e 39% acima do PM (537 g m-2). Entretanto, quando a palha foi retirada observou-se que a emissão em PC foi superior (p<0,05) da encontrada no sistema PM e TC, mas não diferiu da observada no PU. Ao comparar a emissão acumulada encontrada no PC com o valor do TC encontrou-se que 238 g m-2 de CO2 foram emitidas a atmosfera devido às operações de preparo executadas; quantidade equivalente a 649 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,68% do C do solo estocado em uma profundidade de 30 cm. O sistema PU emitiu 133,7 g m-2 de CO2 (364,6 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,38% do estoque de C na camada 0- 30 cm). A incorporação da palha no PC gerou incremento na emissão de CO2 de 162 g m2, valor equivalente a 441,8 kg ha-1 de C-CO2 o 7,8% do total de C associado a resíduos da cana-de-açúcar. / The annual emissions of carbon dioxide (CO2), considered the greenhouse gas (GHG) more important, increased around 80% between 1970 and 2004. This increment mainly due to the use of fossil fuels, and agriculture as emissions from land use change. Land use management is an important tool to GHG emissions decrease. Agricultural soils can be a source or reservoir of greenhouse gases balance. The CO2 emission from the soil is considered the second largest component of the global carbon cycle by being relevant in climate variations. Traditional soil tillage and other land use management may influence on CO2 emissions, since it accelerates the mineralization of soil organic carbon. This study aimed to quantify the CO2 from different tillage systems used in cane sugar and, to evaluate the influence of the trash soil incorporation in the CO2 emission processes. The study was conducted at Iracema sugarcane mill area (Municipality of Iracemápolis-SP). The soil was an Oxisol; and the harvesting was mechanized, sugarcane unburned field. The tillage systems evaluated were: conventional tillage (CT), minimum tillage (MT); Iracema tillage (IT.) Additionally, it was evaluated a area without disturbance in which was left as control (NT). The results indicate significant interaction (p <0.001) between tillage, trash and time after tillage, it is suggesting that the time after preparation is important when we evaluate the effect of tillage on CO2 emissions. Increases in the CO2 flux were observed when it was done tillage operations and rainfall events. The accumulated CO2 emission across the study period in the tillage system with trash on soil were higher in CT, in order of 881.6 g m2 of CO2, 34% higher than the value found in the IT (583.2 g m-2) and 39% higher than found in PM (537 g m-2). However, when the trash were removed it was observed that the issuance of CT was higher (p <0.05) found in the MT system and NT, but differed from that observed in the IT. By comparing the accumulated emission found in the CT with the value of NT it was found that 238 g m-2 were issued to the atmosphere from the tillage operations performed; amount equivalent to 649 kg ha-1 C-CO2 or 0,68% C stock in soil to a depth of 30 cm. The IT system caused CO2 emission of 133.7 g m-2 (364.6 kg ha-1 C-CO2 or 0.38% of C stock in the layer 0-30 cm). The incorporation of trash in the CT generated increase in CO2 emissions of 162 g m-2, equivalent to 441.8 kg ha-1 C-CO2 or 7.8% of the total C associated with trash from sugar cane.

As emissões globais de dióxido de carbono cresceram em mais de 100% desde 1971 (IEA, 2013), sendo que o aumento foi mais acentuado no período entre 2000 e 2010 (IPCC, 2014). O Brasil ocupa o 13º lugar no ranking mundial dos principais países emissores de gases de efeito estufa (IEA, 2012) e, portanto, é indispensável que alternativas de redução das emissões nacionais sejam estudadas, entre elas, a adoção de modos de transporte mais sustentáveis. Apesar do modo ferroviário ser energeticamente mais eficiente que o rodoviário (ICF CONSULTING, 2009), a extensão da malha ferroviária brasileira é reduzida, sendo necessário associar o transporte ferroviário a etapas de coleta e distribuição da carga por rodovia, o que pode significar maiores gastos energéticos. Em vista disso, este trabalho teve por objetivo propor uma metodologia para estimativa da redução de emissões de dióxido de carbono por meio do transporte intermodal em comparação ao exclusivamente rodoviário. O modelo de emissões desenvolvido é versátil para aplicação em múltiplas situações, não restringindo a região brasileira de estudo e a carga ferroviária. Basicamente, é necessário conhecer o percurso utilizado, bem como o consumo de combustível em litros/tku por trecho ferroviário, além do fator de consumo de combustível médio na rodovia. A metodologia foi aplicada especificamente ao transporte de soja brasileira para exportação. O problema foi abordado em escala nacional, sendo que as origens da carga foram detalhadas por município e as distâncias rodoviárias foram calculadas com a ferramenta Google Maps. Para cada município produtor de soja foram estimadas as emissões associadas às duas alternativas de transporte, sendo a visualização dos resultados realizada por meio de heat map, elaborado em função do potencial de economia de emissões (%) de cada município. Com base nesse mapa, foram apontadas as regiões geográficas do país, onde o transporte intermodal apresenta maiores ganhos ambientais. Por fim, os resultados foram confrontados com o mapa de economias obtido por CRAIG et al. (2012) para os Estados Unidos, sendo o impacto da distância ao terminal de embarque e da distância total da rota na economia de emissões analisado. / Global carbon dioxide emissions have more than doubled since 1971 (IEA, 2013), increasing at a higher rate between 2000 and 2010 (IPCC, 2014). Brazil occupies the 13th position in the ranking of the worlds largest greenhouse gases emitters (IEA, 2012) and, therefore, it is essential to consider alternatives regarding emissions reduction at national level, including sustainable transport systems. Although rail is more fuel efficient than truck (ICF CONSULTING, 2009), the Brazilian rail network is concentrated in a few regions, requiring association of the rail transport to pre- and post-haulage by road, that might lead to higher energy consumption. Thus, this research aimed to develop a methodology to estimate the potential reduction of carbon dioxide emissions due to intermodal transportation when compared to trucking. The emissions model is versatile in terms of possible applications, since it is not restricted to a specific Brazilian region or any good type transported. Basically, it is necessary to know the general route, the fuel consumption in liter/tku for each rail stretch and the average fuel consumption factor of the truck. This method was applied specifically to the Brazilian soybean exportations. The approach of the problem was at the national level and the origins of the cargo corresponded to all the soybean producing towns. Furthermore, road distances were calculated using the Google Maps tool. For each town, emissions were estimated considering both transportation alternatives: intermodal and trucking. Then, the results were presented in a heat map, elaborated in function of the potential carbon savings (%) for each town. Based on this map, the regions where the intermodal route means environmental gains were indicated. Finally, the results were compared to the American carbon savings map created by CRAIG et al. (2012), addressing the impact of terminal distance and total distance travelled on emissions savings.

O cimento está entre os materiais mais utilizados no mundo moderno e sua produção deverá crescer nos próximos 40 anos. Esta crescente produção será responsável pela emissão de um grande volume de CO2 na atmosfera, atualmente a indústria cimenteira é responsável mundialmente por 10% das emissões totais de CO2 e pode chegar a 30% em 2050. Portanto, a academia e a indústria estão desenvolvendo estratégias para reduzir este impacto ambiental, uma dessas estratégias é a substituição do clínquer por materiais cimentícios suplementares (MCSs). Para esta estratégia ser efetiva é necessário que estes materiais possuam: (i) viabilidade econômica; (ii) disponibilidade e; (iii) viabilidade técnica. Hoje os materiais suplementares mais utilizados são a escória de alto forno e a cinza volante, mas o aumento na produção do cimento não foi acompanhado pela oferta destes materiais. Assim, outros materiais suplementares estão sendo utilizados pela indústria, como é o caso das pozolanas naturais e artificiais. Portanto o objetivo deste trabalho é estimar a disponibilidade e distribuição geográfica de alguns materiais cimentícios suplementares no Brasil e avaliar a eficiência de seis cimentos pozolânicos comerciais e compará-los com um cimento com alto teor de clínquer quanto a reatividade, demanda de água e indicadores ambientais. Todos os materiais foram fisicamente e quimicamente caracterizados; pastas e argamassas foram analisadas em termos de reatividade, demanda de água e resistência mecânica; finalmente, foram estimados indicadores ambientais e de eficiência. Para pastas e argamassas sem dispersante o cimento com alto teor de clínquer e aqueles com adição de terra diatomácea demandaram mais água que os demais para um mesmo espalhamento, já com adição de superplastificante o cimento REF foi o que demandou mais água. O cimento com alto teor de clínquer foi o mais reativo em todas as idades e apresentou os melhores resultados do indicador de fração de água combinada e indicador de intensidade de ligante. Já para o indicador intensidade de carbono os melhores resultados foram obtidos para os cimentos com alto teor de substituição. No entanto, o estudo mostra que a redução do teor de clínquer não está diretamente relacionada à redução do impacto ambiental do cimento em seu uso, esta redução de impacto também está associada com a eficiência do ligante quanto a sua reatividade e demanda de água. / The cement is one of the most used materials in the modern world and its production should grow in the next 40 years. This growing production will be responsible for issuing a large volume of CO2 on the atmosphere, nowadays the cement industry is responsible worldwide for 10% of the total emissions of CO2 and it can reach 30% in 2050. Therefore, academia and industry are developing strategies to reduce this environmental impact, one of these strategies is the substitution of clinker by supplementary cementitious materials (SCMs). For this strategy to be effective it is necessary that these materials possess: (i) economic viability; (ii) availability and; (iii) technical feasibility. Today the most used supplementary materials are the blast furnace slag and fly ash, but the increase in the production of cement was not accompanied by the supply of these materials. Therefore, other supplementary materials are being used by the industry, as is the case of natural and artificial pozzolans. So, the aim of this work is to estimate the availability and geographic distribution of some supplementary cementitious materials in Brazil and evaluate the efficiency of six Portland pozzolan blended cements and compare them with a cement with high clinker content as to reactivity, water demand and environmental indicators. All materials were physically and chemically characterized; pastes and mortars were analyzed in terms of reactivity, water demand and mechanical strength; finally, environmental and efficiency indicators were estimated. For pastes and mortars without dispersant the cement with high content of clinker and those with the addition of diatomaceous earth ordered more water than the others to achieve the same spread, already with the addition of superplasticizer the cement REF was the one that ordered more water than the others. The cement with high clinker content was the most reactive in all ages and presented the best results of the binder efficiency indicator and binder intensity indicator. For the carbon intensity indicator, the best results were obtained for cements with high replacement content. However, the study shows that the reduction of the clinker content is not directly related to the reduction of the environmental impact of the cement in its use, this reduction is also associated with the binder efficiency in means of reactivity and water demand.

O cimento está entre os materiais mais utilizados no mundo moderno e sua produção deverá crescer nos próximos 40 anos. Esta crescente produção será responsável pela emissão de um grande volume de CO2 na atmosfera, atualmente a indústria cimenteira é responsável mundialmente por 10% das emissões totais de CO2 e pode chegar a 30% em 2050. Portanto, a academia e a indústria estão desenvolvendo estratégias para reduzir este impacto ambiental, uma dessas estratégias é a substituição do clínquer por materiais cimentícios suplementares (MCSs). Para esta estratégia ser efetiva é necessário que estes materiais possuam: (i) viabilidade econômica; (ii) disponibilidade e; (iii) viabilidade técnica. Hoje os materiais suplementares mais utilizados são a escória de alto forno e a cinza volante, mas o aumento na produção do cimento não foi acompanhado pela oferta destes materiais. Assim, outros materiais suplementares estão sendo utilizados pela indústria, como é o caso das pozolanas naturais e artificiais. Portanto o objetivo deste trabalho é estimar a disponibilidade e distribuição geográfica de alguns materiais cimentícios suplementares no Brasil e avaliar a eficiência de seis cimentos pozolânicos comerciais e compará-los com um cimento com alto teor de clínquer quanto a reatividade, demanda de água e indicadores ambientais. Todos os materiais foram fisicamente e quimicamente caracterizados; pastas e argamassas foram analisadas em termos de reatividade, demanda de água e resistência mecânica; finalmente, foram estimados indicadores ambientais e de eficiência. Para pastas e argamassas sem dispersante o cimento com alto teor de clínquer e aqueles com adição de terra diatomácea demandaram mais água que os demais para um mesmo espalhamento, já com adição de superplastificante o cimento REF foi o que demandou mais água. O cimento com alto teor de clínquer foi o mais reativo em todas as idades e apresentou os melhores resultados do indicador de fração de água combinada e indicador de intensidade de ligante. Já para o indicador intensidade de carbono os melhores resultados foram obtidos para os cimentos com alto teor de substituição. No entanto, o estudo mostra que a redução do teor de clínquer não está diretamente relacionada à redução do impacto ambiental do cimento em seu uso, esta redução de impacto também está associada com a eficiência do ligante quanto a sua reatividade e demanda de água. / The cement is one of the most used materials in the modern world and its production should grow in the next 40 years. This growing production will be responsible for issuing a large volume of CO2 on the atmosphere, nowadays the cement industry is responsible worldwide for 10% of the total emissions of CO2 and it can reach 30% in 2050. Therefore, academia and industry are developing strategies to reduce this environmental impact, one of these strategies is the substitution of clinker by supplementary cementitious materials (SCMs). For this strategy to be effective it is necessary that these materials possess: (i) economic viability; (ii) availability and; (iii) technical feasibility. Today the most used supplementary materials are the blast furnace slag and fly ash, but the increase in the production of cement was not accompanied by the supply of these materials. Therefore, other supplementary materials are being used by the industry, as is the case of natural and artificial pozzolans. So, the aim of this work is to estimate the availability and geographic distribution of some supplementary cementitious materials in Brazil and evaluate the efficiency of six Portland pozzolan blended cements and compare them with a cement with high clinker content as to reactivity, water demand and environmental indicators. All materials were physically and chemically characterized; pastes and mortars were analyzed in terms of reactivity, water demand and mechanical strength; finally, environmental and efficiency indicators were estimated. For pastes and mortars without dispersant the cement with high content of clinker and those with the addition of diatomaceous earth ordered more water than the others to achieve the same spread, already with the addition of superplasticizer the cement REF was the one that ordered more water than the others. The cement with high clinker content was the most reactive in all ages and presented the best results of the binder efficiency indicator and binder intensity indicator. For the carbon intensity indicator, the best results were obtained for cements with high replacement content. However, the study shows that the reduction of the clinker content is not directly related to the reduction of the environmental impact of the cement in its use, this reduction is also associated with the binder efficiency in means of reactivity and water demand.

The ship emission already occupy the eighth position in the world biggest emitters ranking. This happens because the ship operations have a huge demand variation therefore in order to reduce the ship emissions is required an efficient operation of the generators. This work aims at integrating advanced storage systems into the operation of diesel generators. The variation of the operation point has a direct interference on the emissions and on the diesel consumption, this variation is allowed through the frequency and voltage control. The use of lithium batteries for various operation points of the generators is analyzed. The use of an energy storage system allowed the operation of the generators in a better operation point therefore there was a reduction in diesel consumption and in CO2 emissions when the diesel generators. The main result of this work could also shed light in the operation of isolated power systems equipped with advanced storage systems and diesel generators. / As emissões dos navios já ocupam a oitava posição entre os países com maior emissão no mundo. Isso pode ser explicado pelo fato de que as operações dos navios têm uma grande variação de demanda de potência, com isso a operação inteligente dos geradores a diesel é fundamental para a redução das emissões. A abordagem desenvolvida nesse trabalho integra o uso de sistemas de armazenamento avançados na operação dos geradores a diesel. A variação do ponto de operação dos geradores a diesel interfere diretamente no consumo e nas emissões, essa variação só é possível por meio do controle de frequência e tensão providos pelo sistema de armazenamento de energia. Nesse trabalho foram analisados o uso de baterias de lítio para diferentes pontos de operação do gerador a diesel. O uso das baterias possibilitou a operação dos geradores num melhor ponto de carga com isso houve uma redução das emissões e do consumo de combustível. Os resultados encontrados nesse trabalho podem ser extrapolados qualitativamente para outros sistemas de potência offshore, como plataformas de petróleo e de perfuração, que operem com sistemas de baterias avançadas e geradores a diesel.

Este estudo estima e compara as emissões de CO2 entre os dois modos de transporte intermodais mais utilizados no Brasil, para cargas com origem e destino ao município de Manaus, Estado do Amazonas. O primeiro é denominado cabotagem porta-a-porta, tem o contêiner como unidade de transporte e é caracterizado pela utilização da navegação em rios e/ou oceano como modalidade principal, complementado por caminhões para os trechos rodoviários na origem e destino. O segundo modo de transporte consiste na combinação do modo fluvial com rodoviário, conhecido no mercado brasileiro como rodo-fluvial. Nesse modal, a unidade de transporte é usualmente a carreta-baú, que percorre uma parte do trajeto sobre uma barcaça (trecho fluvial) e outra parte conectada a um cavalo-mecânico (trecho rodoviário). Através da aplicação dos métodos de cálculo baseados na energia ou atividade (energy-based or activity-based approach) foi possível realizar uma comparação das emissões de forma bastante compreensiva. Na literatura existem diversos estudos que destacam a eficiência do modal aquaviário em relação ao modal rodoviário. No entanto, esses estudos analisam as emissões sem considerar todas as etapas envolvidas, como coleta e entrega, e movimentação portuária. Dessa forma, esses estudos podem estar deixando de computar quantidades importantes de emissões quando fazem essas comparações. Nesse estudo, a comparação contempla todas as etapas e permite que ao analisarmos os resultados, possamos entender exatamente em qual etapa do processo as emissões são mais significativas. Os resultados apurados apontam uma clara vantagem ambiental do modal cabotagem porta-a-porta, emitindo até 40% menos CO2 que o modal rodo-fluvial no trecho entre Manaus e São Paulo. De igual forma, mostra-se também mais eficiente mesmo em trechos de menor distância, como entre Manaus e Recife, onde as emissões na cabotagem porta-a-porta são 54% inferiores ao modal rodo-fluvial. Quando comparado com rotas puramente rodoviárias, como entre Porto Alegre e Recife, a cabotagem porta-a-porta emite 63% menos CO2 que o modal alternativo. / This study estimates and compares CO2 emissions between the two modalities of intermodal transport most used in Brazil for cargo with origin and destination to the municipality of Manaus, State of Amazonas. The first is called door-to-door cabotage, has the container as a transport unit and is characterized by the use of river and/or ocean navigation as the main modality, complemented by trucks for the road sections at the origin and destination. The second mode is the combination of the fluvial and road modal, known in the Brazilian market as a fluvial highway. In this modality, the transport unit is usually the trailer, which travels part of the route on a barge (river sections) and another part connected to a tractor (road sections). Through the application of the energy-based or activity-based approach, it was possible to compare the emissions in a very comprehensive way. In the literature there are several studies that highlight the efficiency of the waterway modal in relation to the road modal. However, these studies analyze emissions without considering all the steps involved, such as pick-up and delivery and port handling. Thus, these studies may be failing to compute significant amounts of emissions when making such comparisons. In this study, the comparison contemplates all the steps and allows that when analyzing the results, we can understand exactly at which stage of the process the emissions are more significant. The results obtained indicate a clear environmental advantage of the modal cabotage door-to-door, emitting up to 40% less CO2 than the combined fluvial and road modal in the stretch between Manaus and São Paulo. Similarly, it is also shown to be more efficient even in smaller distances, such as between Manaus and Recife, where the emissions in the door-to-door cabotage are 54% lower than the alternative (fluvial-road) modal. When compared to purely road routes, such as between Porto Alegre and Recife, the door-to-door cabotage emits 63% less CO2 than the alternative modal.

The ship emission already occupy the eighth position in the world biggest emitters ranking. This happens because the ship operations have a huge demand variation therefore in order to reduce the ship emissions is required an efficient operation of the generators. This work aims at integrating advanced storage systems into the operation of diesel generators. The variation of the operation point has a direct interference on the emissions and on the diesel consumption, this variation is allowed through the frequency and voltage control. The use of lithium batteries for various operation points of the generators is analyzed. The use of an energy storage system allowed the operation of the generators in a better operation point therefore there was a reduction in diesel consumption and in CO2 emissions when the diesel generators. The main result of this work could also shed light in the operation of isolated power systems equipped with advanced storage systems and diesel generators. / As emissões dos navios já ocupam a oitava posição entre os países com maior emissão no mundo. Isso pode ser explicado pelo fato de que as operações dos navios têm uma grande variação de demanda de potência, com isso a operação inteligente dos geradores a diesel é fundamental para a redução das emissões. A abordagem desenvolvida nesse trabalho integra o uso de sistemas de armazenamento avançados na operação dos geradores a diesel. A variação do ponto de operação dos geradores a diesel interfere diretamente no consumo e nas emissões, essa variação só é possível por meio do controle de frequência e tensão providos pelo sistema de armazenamento de energia. Nesse trabalho foram analisados o uso de baterias de lítio para diferentes pontos de operação do gerador a diesel. O uso das baterias possibilitou a operação dos geradores num melhor ponto de carga com isso houve uma redução das emissões e do consumo de combustível. Os resultados encontrados nesse trabalho podem ser extrapolados qualitativamente para outros sistemas de potência offshore, como plataformas de petróleo e de perfuração, que operem com sistemas de baterias avançadas e geradores a diesel.