SANTOS, F. S. M. Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas. 2014. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Pesca) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-20T20:09:14Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T18:41:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5) Previous issue date: 2014 / CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixação CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology. / O CO2 lançado na atmosfera pela atividade antropogênica é considerado o maior agente causador da mudança climática. No mundo todo, as usinas termoelétricas são as maiores fontes estacionárias de emissões de CO2. Segundo algumas previsões, até 2100, os efeitos climáticos podem se tornar irreversíveis com consequências desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, é essencial a pesquisa de formas de fixação do CO2 através da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integração entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matéria-prima pode ser implementada dentro do princípio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resíduo de uma indústria é usado como matéria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mínimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliação técnico-econômica do potencial de rotas tecnológicas para reciclagem das emissões de CO2 em termoelétricas a gás natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenários alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota está inserida no contexto da geração de energia ou produtos químicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produção do biohidrogênio. A avaliação foi levada a efeito através da simulação computacional utilizando o simulador de plantas químicas AspenHysys. Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor. O cenário 2 analisou a contribuição da biomassa algal, através do processo de gaseificação, para a geração de gás de síntese, a ser utilizado para aumentar a eficiência de geração de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliação técnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorável, associada a uma pequena geração adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatórios (em torno de 64%) e uma avaliação ambiental desfavorável. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatórios (em torno de 76%), nenhuma emissão de CO2 além da geração de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliação econômica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta três diferentes cenários: reciclagem ou não dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenários) e acréscimo de créditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenário). Os dois primeiros cenários mostraram-se economicamente desfavoráveis, porém o terceiro cenário demonstrou a possibilidade de viabilidade econômica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produção de biohidrogênio a partir de fontes renováveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilização das microalgas como mecanismo de biofixação das emissões de CO2 de termoelétricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispõe de condições climáticas adequadas para a implantação desse tipo de tecnologia.

SEGUNDO, V.C.V. Emissão de óxido nitroso associado ao uso de ureia no cultivo de melão amarelo. 2015. 36 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia) Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Fabíola Bezerra (fabbezerra@yahoo.com.br) on 2016-05-17T16:56:37Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_vcvsegundo.pdf: 696919 bytes, checksum: 52ee47e83d899199c4aad9bea55d0d32 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabíola Bezerra (fabbezerra@yahoo.com.br) on 2016-05-17T17:00:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_vcvsegundo.pdf: 696919 bytes, checksum: 52ee47e83d899199c4aad9bea55d0d32 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-17T17:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_vcvsegundo.pdf: 696919 bytes, checksum: 52ee47e83d899199c4aad9bea55d0d32 (MD5) Previous issue date: 2015 / The melon is a vegetable of great importance for the Brazilian Northeast: the region largest national producer. However, to obtain high productivity requires the use of inputs that can be harmful to the environment; of these, nitrogen fertilizers. These fertilizers release nitrous oxide, a greenhouse gas responsible for global warming. Given the importance of climate change, this paper proposes to assess the emission of nitrous in oxide yellow melon 'Goldex' cultivation fertilized with nitrogen fertilizer, at 5 and 15 days after transplanting. The experiment was conducted in a completely randomized design (CRD) with five replications. The four treatments were defined as follows: 0 (control), 1.0; 1.5 to 2 times the amount of nitrogen is recommended for each stage of this culture mentioned above. The variables analyzed were leaf area, leaf number, shoot dry weight, dry weight of the fruit, dry mass of roots, nitrous oxide flow, total soil nitrogen, plants and N (NH4+ and NO3-) soil. The variables related to plant development were subjected to regression analysis and descriptive analyzes were used (mean ± standard error) for checking the nitrous oxide flow behavior. The treatments significantly affected leaf area, leaf number, dry weight of shoots, dry mass of roots, nitrogen from the shoot, nitrogen from the root of the plants and soil nitrogen. For these variables the quadratic regression model was the best fit to explain the variation of the same from the absence and presence of nitrogen fertilization. Nitrous oxide flow had irregular temporal behavior during the phase of seedlings and growing during the flowering phase. The balance of applied N revealed that only a small portion of the nutrient was recovered. The application of nitrogen in higher than recommended dosages, did not increase the production of melon. Similarly, the calculation of the emission factor showed that the emissions of nitrous oxide (N2O) in the treatments did not reach values harmful to the environment. / O meloeiro é uma hortaliça de grande importância para o Nordeste brasileiro: a região maior produtora nacional. Entretanto, para a obtenção de alta produtividade é necessário utilizar insumos que podem ser prejudiciais ao meio ambiente; dentre estes, os fertilizantes nitrogenados. Esses fertilizantes liberam óxido nitroso, um dos gases de efeito estufa responsável pelo aquecimento global. Dada a importância das mudanças climáticas, este trabalho propõe avaliar a emissão de óxido nitroso em cultivo de meloeiro amarelo ‘Goldex’ adubado com fertilizante nitrogenado, aos 5 e 15 dias após o transplantio. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado (DIC), com cinco repetições. Os quatro tratamentos foram assim definidos: 0 (controle), 1,0; 1,5 e 2 vezes a quantidade de nitrogênio recomendada para cada estádio dessa cultura, acima referido. As variáveis analisadas foram área foliar, número de folhas, massa seca da parte aérea, massa seca dos frutos, massa seca da parte radicular, fluxo de óxido nitroso, nitrogênio total do solo, das plantas e N (NH4+ e NO3-) do solo. As variáveis relativas ao desenvolvimento vegetal e ao nitrogênio da planta e do solo foram submetidas à análise de regressão e análises descritivas foram utilizadas (média ± erro padrão) para verificar o comportamento do fluxo de óxido nitroso. Os tratamentos afetaram significativamente a área foliar, número de folhas, massa seca da parte aérea, massa seca da parte radicular, nitrogênio da parte aérea e parte radicular das plantas e do solo. Para estas variáveis o modelo de regressão quadrático foi o que melhor se ajustou para explicar a variação das mesmas a partir da ausência e presença de adubação nitrogenada. O fluxo de óxido nitroso teve comportamento temporal irregular durante a fase de plântulas e crescente durante a fase de floração. A aplicação de nitrogênio, em dosagens superiores à recomendada, não aumentou a produção do meloeiro. Da mesma forma, o cálculo do fator de emissão mostrou que a emissão do óxido nitroso (N2O), nos diferentes tratamentos, não atingiu valores prejudiciais ao ambiente

Em solos cultivados com arroz irrigado, a adoção de determinadas práticas de manejo pode minimizar as emissões de metano (CH4) e de óxido nitroso (N2O), sem causar a redução da produtividade deste cereal. Três estudos foram conduzidos visando avaliar o efeito de sistemas de cultivo do solo (preparo convencional-PC, cultivo mínimo-CM, e plantio direto-PD; Estudo I), do aporte de resíduos de diferentes plantas de cobertura de inverno (pousio, azevém e azevém+cornichão) e da drenagem do solo (Estudo II), e de sistemas de manejo da água de irrigação (intermitente e contínuo; Estudo III) sobre as emissões de CH4 e de N2O de solos sob sistemas de produção de arroz irrigado no Sul do Brasil. Com base nas emissões de CH4 e de N2O e dos seus respectivos potenciais de aquecimento global (PAG; 25 e 298), foi calculado o PAG parcial (PAGp; CO2 equivalente). Os sistemas em CM e em PD, avaliados em duas safras, promoveram mitigação das emissões de CH4 do solo, sobretudo na safra 2007/2008, quando a redução das emissões de CH4 atingiu 42% no solo sob CM. Em contrapartida, as emissões de N2O foram maiores nos sistemas em CM e em PD, especialmente na safra 2009/2010 (0,22 e 0,49 kg de N-N2O ha-1). A antecipação das operações de preparo de solo (CM), ou a não realização destas (PD), promoveu a mitigação do PAGp sem ocasionar redução na produtividade do arroz. O aporte de resíduos vegetais resultou no aumento das emissões de CH4, cujos valores superaram em aproximadamente 10 vezes às emissões verificadas no solo sob pousio. As emissões de N2O foram potencializadas quando da inserção de resíduos de leguminosa (cornichão) no solo. A realização da drenagem do solo, que no estudo II tinha por finalidade reduzir o efeito da toxidez por ferro sobre as plantas de arroz, reduziu o PAGp praticamente pela metade (~ 3.500 kg CO2 equivalente ha-1) em comparação ao solo não drenado (6.691 kg CO2 equivalente ha-1). A realização da drenagem do solo no Estudo III suprimiu em 41% as emissões de CH4 do solo, enquanto que a emissão de N2O do solo foi quase três vezes superior (2,32 kg N-N2O ha-1) ao sistema de irrigação contínuo (0,85 kg N-N2O ha-1). Mesmo com o incremento das emissões de N2O do solo devido a drenagem, o PAGp foi minimizado em 24% quando da realização desta prática. Variáveis do solo como a temperatura e o teor de Fe2+ tiveram correlação positiva com as emissões de CH4 e negativas com as emissões de N2O, sendo que o teor de Mn2+ também influenciou negativamente emissões de N2O do solo. Por outro lado, as emissões de N2O tiveram relação positiva com os teores de NO3- e NH4+ da solução do solo. Práticas como drenagem e sistemas de CM e PD tem potencial de reduzir consideravelmente o PAGp em sistemas de produção de arroz irrigado no Sul do Brasil. / The adoption of some agricultural practices may keep high grain production and decrease the global warming potential (GWP) of rice production systems by decreasing soil methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions. Three studies were performed aiming to evaluate the potential of soil management systems (Study I; conventional tillage-CT, minimum tillage-MT, and no till-NT), winter cover crops (fallow, ryegrass, and ryegrass+birdsfoot trefoil) and soil drainage (Study II), and water regimes (Study III; continuous and intermittent) on soil CH4 and N2O emissions, as well as partial GWP [(pGWP = (CH4x25) + (N2Ox298)] and rice grain yield, in subtropical region of South Brazil. In comparison to CT, MT and NT decreased soil CH4 emissions mainly in the first crop season (42% of reduction). On the other hand, these systems showed higher soil N2O emissions (0,22 e 0,49 kg N-N2O ha-1) than CT (0,17 kg N-N2O ha-1). Fall tillage (known as minimum tillage) or no-tillage resulted in a net mitigation of greenhouse gases (<pGWP) than CT system, at same time that kept same rice grain yields. In comparison to fallow system, crop residues input by cover-crops increased CH4 emission by several times, as well soil N2O emissions were increased by leguminous cover-crop. Soil drainage, performed in the Study II aiming to supress iron toxicity to rice plant, decreased strongly CH4 emissions (almost 50%) with contrary effect on soil N2O emissions. Same results were observed in the intermitent water regime in the Study III (decreased 41% of CH4 emission), and in the both cases, the soil drainage determined lowest pGWP values, with no observed effects on rice yields. Air temperature and soil Fe2+ were the mains driven variables controlling soil CH4 emissions, with negative effect on soil N2O emissions. On the other hand, NO3- and NH4+ also drove soil N2O emissions. Agricultural practices as minimum tillage and no till, and soil drainage decrease global warming potential of South Brazilian rice production systems mainly due to its effect decreasing soil methane emissions that surpass their effects increasing soil nitrous oxide fluxes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-21T05:48:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O trabalho inicialmente se propõe a examinar a eficiência dos profissionais da Área de Engenharia, que tiveram disciplinas que auxiliem a Gestão Ambiental, tanto no curso de Graduação como em Cursos de Pós-Graduação. Foram examinadas 09 (nove) Usinas da Região Metropolitana de Curitiba, identificados seus profissionais e comparados seus desempenhos através de pesquisa. Acreditamos que o desenvolvimento tecnológico é um processo inevitável, bem como os impactos ambientais. Entretanto o Gerenciamento Ambiental, dentro de um contexto de educação que se baseia na Multi e Inter Disciplinaridade apresenta a oportunidade de potencializar a produção, eufemismo para "lucro", ao mesmo tempo que minimiza os impactos negativos ao meio ambiente e à comunidade. Assim, o estudo se propõe a verificar a influência da Universidade na Gestão Ambiental, através do ensino nos cursos de Engenharia da Área Tecnológica, ensino este que deve incluir os aspectos sociais, políticos e críticos da vida humana em sociedade. No capítulo 4 iniciamos o estudo das Usinas no contexto do Efeito Estufa e apresentamos propostas de Gestão.

Orientador : Michael Mannich / Coorientador : Cristóvão Vicente Scapulatempo Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 16/03/2017 / Inclui referências e apêndices / Resumo: A carência de medidas de fluxos de gases de efeito estufa (GEE), junto com as incertezas referentes às extrapolações de emissões pontuais para emissões totais, resultam em conclusões imprecisas referente a participação de reservatórios no clima global. O modelo matemático CICLAR é usado para simular fluxos de CO2 e CH4 por 45 anos no reservatório de Capivari, Paraná, Brasil. O modelo é estruturado em compartimentos de diferentes formas de carbono, como o carbono inorgânico dissolvido (CID) e o carbono orgânico particulado vivo (COPL). Processos químicos de transferência de massa entre compartimentos são modelados como reações de primeira ordem e de saturação que são controladas por parâmetros numéricos. O valor destes parâmetros são calibrados através da minimização de diferenças entre dados observados e modelados através de algoritmos de calibração. O algoritmo metaheuristico de Otimização Multi-objetivo por Enxame de Particulas Combinada de Pareto (CPMOPSO), que combina técnicas de seleção de líderes, mutações e subenxames, foi desenvolvido e aplicado como método de otimização. O algoritmo de calibração automática utiliza dados provenientes da calibração manual. Quatro cenários foram analisados: o avaliativo, que usa os primeiros 30 e os últimos 15 anos de dados do reservatório para calibrar e validar o modelo; e o retrospective, o prospectivo e o ideal, que usam 9 anos de dados, distribuídos de maneiras diferentes, para calibrar o modelo. A qualidade dos resultados da calibração foi positivamente considerada através do uso do cenário avaliativo. Os resultados da calibração sob os cenários retrospectivo e prospectivo mostraram que o algoritmo tende a superestimar emissões de metano se dados mal distribuídos são utilizados. A otimização sob o cenário ideal obteve melhores resultados e mostrou que a disposição dos dados tem maior impacto do que a quantidade sobre a calibração. Todas as soluções sob todos os cenários obtiveram soluções com coeficientes de Nash-Sutcliffe superiores a 0.95 para o período de calibração. As distribuições acumuladas das médias dos Potenciais de Aquecimento Global (GWP) mostraram que a maioria das soluções calibradas classificam o reservatório como um sumidouro de dióxido de carbono equivalente, absorvendo até 90 Gg de CO2 eq. Estimativas alternativas de estoque de carbono foram utilizadas para calibrar o modelo em um escopo em que nenhuma solução prévia é conhecida. São feitas considerações adicionas referentes a aplicação de métodos de análise de incertezas e agregação Bayesiana para melhor aferir múltiplos conjuntos de parâmetros. Palavras-chaves: Modelagem matemática. Dinâmica do carbono. Gases de efeito estufa. Potencial de aquecimento global. Enxame de partículas. Dominância de Pareto. / Abstract: The low availability of measured greenhouse gas (GHG) fluxes for lakes and reservoirs, coupled with uncertainties regarding extrapolating total reservoir emissions from point measurements, result in inaccurate conclusions regarding the role of reservoirs in the global climate. The Carbon Cycle in Lakes and Reservoirs (CICLAR) model is used to study potential contributions, through carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) emissions, of the Capivari reservoir, Brazil, since its construction in 1970. The model is structured in compartments for different carbon forms, such as dissolved inorganic carbon (DIC) and live particulate organic carbon (POCL), and model chemical processes as first order reactions controlled by numerical parameters. The values of these parameters are calibrated by minimizing differences between original and modeled data through an optimization algorithm. The Combined Pareto Multi-objective Particle Swarm Optimization (CPMOPSO) metaheuristic algorithm, which combines leader selection, mutation and subswarm techniques, is developed and successfully used as the optimization technique. The automated calibration algorithm uses data originated from the manual calibration. Four calibration scenarios are used to analyze the impact of data disposition in the calibration results: the evaluative scenario that has the initial 30 years to calibrate and the final 15 to validate the model; and the retrospective, prospective and ideal scenarios, that uses 9 years of data differently distributed. The evaluative data scenario is used to assess the quality of the calibration results, which successfully fit the validation data. The retrospective and prospective scenario are used to analyze the performance of the calibration under unevenly spread data, and the results show that the model had a bias to overestimate methane emissions. The calibration under the ideal scenario is used to show that having evenly spread data has a bigger impact on calibration results than having larger amounts of data. All calibrated solutions for all scenarios present Nash-Sutcliffe coefficient values higher than 0.95 for the calibration period. The cumulative distribution of average Global Warming Potential (GWP) indexes shows that most calibrated solutions estimated that the Capivari reservoir is a sinkhole for equivalent carbon dioxide and that it can absorb up to 90 Gg of equivalent CO2. Alternative carbon stock estimations are used to calibrate the model under a framework in which the results cannot be validated due to no previous solutions being known. Further consideration are drawn regarding the application of uncertainty analysis and Bayesian aggregation methods to better assess the combination of multiple set of parameters. Keywords: Mathematical modeling. Carbon dynamics. Greenhouse gases. Global warming potential. Particle swarm optimization. Pareto dominance.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-15Bitstream added on 2014-06-13T20:07:12Z : No. of bitstreams: 1 abreu_gc_dr_guara.pdf: 4181088 bytes, checksum: eb2a9fc2114d10d93d945c3ea5bf9361 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O uso de biomassa renovável para a produção de carvão vegetal é uma das alternativas atuais de obtenção de agente redutor na siderurgia e possui características de neutralidade nas emissões de gases efeito estufa, uma vez que absorve o CO2 emitido durante o crescimento das florestas. O uso do carvão vegetal no processo de fabricação do sinter (sinterização) não é empregado atualmente na prática observada. Além disto, a sinterização consiste, dentro da siderurgia, em uma das etapas com maior potencial de impacto ambiental. Testes em escala piloto para produção de sinter foram conduzidos buscando avaliar diferentes participações de carvão vegetal na mistura de combustíveis com o intuito de quantificar o desempenho operacional e de qualidade de produto, bem como as variáveis ambientais decorrentes das emissões atmosféricas do processo. Foram avaliados os principais parâmetros ambientais, dentre eles, as emissões de dioxinas e furanos. Como resultados, obteve-se que é possível uma participação de até 50% de carvão vegetal na mistura de combustíveis com qualidade aceitável do sinter produto obtido, implicando em uma redução de até 50% nas emissões de gases efeito estufa, mesmo com maior emissão relativa de CH4. Uma redução de até 50% nas emissões de dioxinas e furanos também foi observada / Renewable biomass use for charcoal production is one of the current alternatives aiming the reduction agent supply at steel making process. This alternative has the greenhouse gases emission neutrality characteristics once it uses the emitted CO2 during the trees growing period. The use of charcoal at sinter making process is not commonly applied at current practices. In addition, sinter making process consists, among the other steel making steps, as one of the most potential environmental impact. Laboratory tests for sinter making were conducted aiming the evaluation of different participations of charcoal in fuel mix in order to quantify the operational performance and product quality as well as environmental variables resulting from process atmospheric emissions. The main environmental parameters were evaluated, among them, dioxins and furans. As a result, it was found that a participation of 50% of charcoal in the fuel mix is possible with acceptable quality of the final sinter product, and a reduction of greenhouse gases up to 50% even though a higher CH4 relative emission. Reductions of 50% at dioxins and furans emissions were also observed

O solo pode atuar como um dreno ou fonte de gases de efeito estufa (GEE) dependendo do sistema de manejo utilizado. A presente pesquisa teve como objetivo identificar sistemas de manejo que apresentem baixo potencial de aquecimento global (PAG). Dois experimentos de longa duração (19 e 22 anos) conduzidos na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), foram avaliados quanto ao efeito dos sistemas de preparo (convencional e plantio direto), sistemas de cultura (aveia/milho, ervilhaca/milho, aveia+ ervilhaca/milho+caupi, guandu+milho e lablab+milho) e da adubação nitrogenada (0 e 180 kg-1 N ha-1) nas emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) nas safras 2003/2004 e 2004/2005. Calculou-se também o PAG dos diferentes sistemas de manejo baseado nas emissões destes GEE, nos custos energéticos das operações e dos insumos agrícolas, e no balanço de C no solo. Um índice de sustentabilidade dos sistemas de manejo, baseado na razão entre o PAG e o rendimento de grãos de milho, foi proposto. O suprimento parcial de N pela inclusão de leguminosas, em sistemas de rotação de culturas, mostrou-se uma alternativa potencial para mitigar as emissões de N2O em comparação ao suprimento total desse nutriente por fertilizantes nitrogenados (uréia), sendo que ambas práticas tiveram reflexo negativo quanto à absorção de CH4 pelo solo. Embora tenha ocorrido aumento da emissão de N2O nos sistemas com leguminosas, em comparação ao sistema aveia/milho, a emissão de N2O neste mesmo sistema com adubação nitrogenada foi superior à verificada nos sistemas com leguminosas, cujos resultados sugerem uma influência da qualidade do resíduo vegetal nas emissões de N2O. Os preparos de solo tiveram pouco efeito nas emissões de N2O e CH4, enquanto o PD teve um efeito positivo no acúmulo de C no solo, além de apresentar menores custos energéticos em comparação ao preparo convencional. A análise da sustentabilidade dos sistemas de manejo indicou que, mesmo nas condições de ambiente subtropical úmido em que este estudo foi realizado, o uso do plantio direto e de leguminosas torna possível produzir alimentos sem que haja contribuição da atividade agrícola ao aquecimento global. Por outro lado, o PD associado a culturas com baixo aporte de resíduos, e o preparo convencional independente das culturas utilizadas, mostrou-se de baixa sustentabilidade. / Soils can act as a sink or source of greenhouse gases (GHG) depending of the adopted soil management system. This study aimed to identify soil management systems with potential to mitigate the global warming. Two long-term (19 and 22 years) experiments in the South of Brazil were evaluated over the effect of tillage systems (no-tillage and conventional tillage), cover crops based maize cropping systems (oat, vetch, oat+vetch/cowpea, pigeon pea and lablab), and mineral N fertilization (0 and 180 kg N ha-1) on the nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions in the 2003/2004 and 2004/2005. The global warming potential (GWP) of the different soil management systems was calculated based on the fluxes of these GEE, the costs of agricultural practices and on the C balance in the soil. A sustainability index of soil management systems, based on the ratio between GWP and the maize yield, was proposed. The legume cover crops were a good alternative to supply N to maize and to mitigate the N2O emissions in comparison to the application of mineral fertilizer (urea), while these two practices decreased the CH4 absorption by the soil. Despite legume cover crops had increased the N2O emissions in comparison to the oat/maize system, the N2O emission in this cropping system with urea application was several times higher than under legume crops. The results of N2O emissions suggest the nitrification process as an important source of N2O to the atmosphere. Tillage systems had a small effect on the N2O and CH4 emissions, while no-tillage had a positive effect on the C accumulation in soil in comparison to the conventionally tilled soil. The sustainability analysis of the soil management systems indicated that, even under moist tropical climatic conditions of this study, no-tillage and legume cover crops become feasible to produce food and fiber with no negative contribution of the agriculture to the global warming. On the other hand, no-tillage, with low crop residues addition, or conventional tillage, with any cropping systems, showed low sustainability.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-01T19:09:40Z No. of bitstreams: 1 2017_JulianaHiromiSato.pdf: 3533460 bytes, checksum: ac67c4e9a479192c5e1f4dca135644ad (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-06-27T20:17:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_JulianaHiromiSato.pdf: 3533460 bytes, checksum: ac67c4e9a479192c5e1f4dca135644ad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T20:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_JulianaHiromiSato.pdf: 3533460 bytes, checksum: ac67c4e9a479192c5e1f4dca135644ad (MD5) Previous issue date: 2017-06-27 / A integração lavoura-pecuária (ILP) é um sistema que tem sido cada vez mais implementado em várias regiões no Brasil. O acúmulo de matéria orgânica do solo (MOS) e a mitigação de emissão de gases de efeito estufa (GEE) são benefícios dos sistemas integrados. O óxido nitroso (N2O) é um dos principais gases do efeito estufa e sua emissão para a atmosfera é influenciada por diversos fatores, entre eles a disponibilidade de carbono (C) orgânico no solo. Para compreender como o C interfere na emissão desse gás em um sistema integrado, o presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a emissão de N2O do solo em sistema de integração lavoura-pecuária após 24 anos de duração de experimento e relacionar essas emissões com as frações da MOS em condições tropicais no Cerrado brasileiro. A pesquisa foi desenvolvida na Embrapa Cerrados, em Planaltina, DF, em um experimento instalado em 1991, cujo delineamento estatístico foi em blocos casualizados, com duas repetições. Os agrossistemas estudados foram: integração lavoura-pecuária sob plantio direto (ILP-PD), lavoura contínua sob plantio convencional (LC-PC), lavoura contínua sob plantio direto (LC-PD), e o Cerrado nativo como área de referência. No Capítulo I foram monitoradas as emissões de N2O nos diferentes agroecossistemas em um ano de avaliação, onde houve sucessão de culturas nas áreas agrícolas nesse período (sorgo consorciado com braquiária Piatã– soja – milho), e foram relacionadas com as co-variáveis edafoclimáticas (Nmineral – nitrato e amônio; espaço poroso saturado por água - EPSA). Conclui-se nesse capítulo que os maiores fluxos de N2O foram observados após a fertilização e os eventos de precipitação. Também foi possível verificar um efeito combinado do manejo do solo com a rotação de culturas nas emissões de N2O. Nos sistemas com lavoura contínua, as emissões foram maiores do que no sistema integrado durante o ciclo do sorgo e safrinha, em virtude da decomposição dos resíduos da cultura da soja, de baixa relação C/N e rica em N, principalmente dos nódulos com rizóbios. No Capítulo II, considerando que a MOS e a agregação do solo interferem na emissão de N2O, objetivou-se caracterizar as frações da MOS nos diferentes agroecossistemas. As emissões de N2O foram monitoradas por um ano e meio (~509 dias). Foram determinados os teores totais de carbono orgânico (COT) e nitrogênio (NT) e as frações da MOS: carbono oxidado por permanganato de potássio (CL), carbono da biomassa microbiana (CBM), carbono orgânico particulado (COP), carbono orgânico associado aos minerais (COAM), substâncias húmicas e suas relações (humina – HUM, ácido fúlvico – AF e ácido húmico – AH), carbono inerte (CI) e carbono e nitrogênio associado aos macro e microagregados (C-MACRO, C-MICRO, N-MACRO e N-MICRO). Os resultados desse capítulo mostraram que a emissão acumulada de N2O foi maior no LC-PC (4,56 kg ha-1 ), intermediária no LC-PD (3,73 kg ha-1 ) e no ILP-PD (1,75 kg ha-1 ), e menor no Cerrado (0,63 kg ha-1 ) em um ano e meio de monitoramento. A análise de componentes principais realizada entre o N2O acumulado no período avaliado e as frações de carbono demonstraram maior associação entre a menor emissão, que foi verificada no Cerrado, com as frações CBM, COAM e HUM, essas duas últimas representando as frações estáveis da MOS. A avaliação do acúmulo de frações de C nos diferentes agroecossistemas demonstra que apesar do Cerrado nativo apresentar maior população microbiana e altos teores de C total, há predominância das frações estáveis, que são menos disponíveis para a microbiota. Isso ajuda a explicar as menores taxas de mineralização, e consequentemente, a menor produção de N2O. Entre os sistemas agrícolas, as menores emissões de N2O foram verificadas no ILP-PD, o sistema que mais se aproximou da área de referência (Cerrado nativo). No geral, os maiores teores de C nas frações estáveis e em agregados também foram verificados no ILP-PD, confirmando seu potencial como sistema mitigador de emissão de N2O e acumulador de carbono no solo. / The integrated crop-livestock (CLS) is a system which is increasingly being implemented in various regions of Brazil. The build-up of soil organic matter (SOM) and the mitigation of greenhouse gases (GHG) are benefits of the integrated systems. The nitrous oxide (N2O) is one of the major gases responsible for the greenhouse effect and its emission into the atmosphere is influenced by a number of factors, among which is the availability of organic carbon (C) in the soil. To better comprehend how C interferes in the emission of this gas in an integrated system, the present study was developed with the objective of evaluating N2O soil emission in a crop-livestock integrated system after a 24-year experiment and relate these emissions to SOM fractions in tropical conditions in the Brazilian Cerrado. The research was developed at Embrapa Cerrados, in Planaltina, DF, in an experiment installed in 1991, with statistical outline in randomized blocks, with two repetitions. The studied areas consisted of a system of continuous cropping under no tillage (CC-NT), a system of continuous cropping with annual heavy disc harrow (CC-CT), an integrated crop-livestock system under no tillage (CLSNT) and an adjacent area of native Cerrado as reference. In Chapter I, N2O emissions in the different agroecosystems were monitored in a one-year evaluation, with culture sequences in agricultural areas during this period (sorghum intercropped with Brachiaria brizantha cv. Piatã - soy – maize), and were related to the soil and climate co-variables (N-mineral – nitrate and ammonium; water filled pore space - WFPS). This chapter concludes that the larger N2O fluxes were observed after fertilization and precipitation events. It was also possible to verify a combined effect of soil management and crop rotation in N2O emissions. In continuous crop systems, the emissions were greater than that of the integrated system during the sorghum and interim harvest cycle, due to the decomposition of residues of soy crops, which presents a low C/N ratio and is rich in N in rhizobia. In Chapter II, considering that SOM and soil aggregation interfere in N2O emissions, the objective was to characterize SOM fractions in the different crop systems. N2O emissions were monitored for a year and a half (~509 days). The total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and SOM fractions were determined: permanganate oxidizable carbon (COxP), microbial biomass carbon (CMIC), particulate organic carbon (POC), mineral-associated organic carbon (MOC), humic fractions (humic acid – HA, fulvic acid – FA, humin – HUM), inert carbon (IC), Carbon and nitrogen levels in macro and microaggregates (C - MACRO, C - MICRO, N-MACRO and N-MICRO). The results of this chapter showed that the cumulative N2O emission was greater in the CC-CT (4.56 kg ha-1 ), intermediary in the CC-NT (3.73 kg ha-1 ) and the CLS-NT (175 kg ha-1 ), and lesser in the Cerrado (0.63 kg ha-1 ) during the year-and-a-half monitoring. The analysis of main components between the cumulative emission of N2O in the evaluated period and the carbon fractions showed greater association between the lower emissions, which was verified in the Cerrado, and the CMIC, MOC and HUM fractions, the last two representing SOM stable fractions. The evaluation of C fractions accumulation in the different crop systems demonstrates that although the native Cerrado presents a larger microbial population and high levels of total C, there is a predominance of stable fractions, which are less available to the microbiota. This helps explain the lower mineralization rates and, consequently, the lower N2O production. Among the crop systems, the N2O emissions were verified in the CLS-NT, system which more closely resembled the reference area (native Cerrado). In general, the greatest levels of C in stable fractions and in aggregates were also verified in the CLS-NT, confirming its potential as system which mitigates N2O emissions and propitiates carbon accumulation in the soil.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade, Departamento de Economia, 2017. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-18T17:14:11Z No. of bitstreams: 1 2017_MariaDanieledeJesusTeixeira.pdf: 4673639 bytes, checksum: 88050afb240f473479d59826b296a58b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-31T21:20:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MariaDanieledeJesusTeixeira.pdf: 4673639 bytes, checksum: 88050afb240f473479d59826b296a58b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T21:20:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MariaDanieledeJesusTeixeira.pdf: 4673639 bytes, checksum: 88050afb240f473479d59826b296a58b (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / As mudanças climáticas constituem uma das maiores preocupações que o mundo enfrenta. A menos que sejam tomadas medidas para conter o aumento das emissões de gases de efeito estufa, graves perturbações para o clima, os ecossistemas e as economias do mundo podem ocorrer. Entretanto, o corte nas emissões de GEE é algo complexo e difícil de efetivar, requer um portfólio extenso de políticas, instituições e tecnologias assim como mudança de comportamento e de padrões de consumo e investimento. A mobilização eficiente de recursos financeiros constitui uma parte imprescindível para o cumprimento das metas de mitigação de emissões de GEE. Nesta perspectiva, esta tese tem o objetivo de elaborar um referencial crítico para investimento/financiamento de ações e projetos para mitigação e adaptação das mudanças climáticas, onde os atores principais possam ser identificados, setores-chaves sejam destacados e diretrizes claras possam ser delineadas. Para tanto, as interfaces da macroeconomia ambiental e as mudanças climáticas são analisadas, assim como, o papel das instituições financeiras nesta temática, a incorporação da variável ambiental nas decisões de financiamento e a importância do investimento para o crescimento e desenvolvimento de um país. Por meio da elasticidade de demanda-emissão dos setores produtivos, obtida via matriz insumo-produto do Brasil, foi possível identificar setores chave para investimento: o florestal, o agropecuário, o transporte e a indústria. Diante dos resultados encontrados, destacaram-se fluxos e fontes de financiamentos, assim como elaboração de um cenário hipotético para estimação da necessidade de investimento nos setores florestal e agropecuário levando em consideração as metas de emissão estabelecidas pelo governo e os impactos na matriz produtiva do país. Um dos aspectos mais relevantes da tese consiste em incitar a reflexão sobre o papel do investimento na desaceleração das mudanças climáticas. Se for realizado de forma eficiente, levando em consideração os aspectos ambientais, direcionados em setores mais custo-efetivos por meio de instituições com boa governança e normas claras, os recursos trarão melhores resultados o que impactará tanto o bem-estar nacional como global. / Climate change is one of the biggest concerns the world faces. Unless action is taken to contain the increase in greenhouse gas emissions, serious disturbances to the world's climate, ecosystems and economies may occur. However, cutting GHG emissions is complex and difficult to implement, requiring an extensive portfolio of policies, institutions and technologies, as well as changing behaviour and consumption patterns. The efficient mobilization of financial resources constitutes an essential part for the achievement of GHG emission mitigation goals. In this perspective, this thesis aims to elaborate a critical reference to analyse investment/financing actions and projects related to adaptation and mitigation of climate change, seeking to identify the main actors, as well as highlight key sectors and outline clear guidelines. In order to do so, the thesis analyses the interfaces between environmental macroeconomics and climate change, the importance of investment for a country's growth and development, the role of financial institutions in these actions, and the incorporation of the environmental variable into investment decisions. Through the demand-emission elasticity of the productive sectors, obtained through the input output matrix of Brazil, it was possible to identify key sectors for investment, such as the forestry sector, the agriculture and livestock sector, transportation and industry. In the light of the results, flows and sources of financing were highlighted, as well as the elaboration of a hypothetical scenario to estimate the need for investment in the forestry and agricultural sectors, taking into account the emission targets set by the government and the impacts on the country's production matrix . One of the most important aspects of this thesis is to stimulate reflection on the role of investment in the slowdown of climate change. If it is done efficiently, taking into consideration the environmental aspects, targeted at more cost-effective sectors through institutions with good governance and clear standards, resources will bring better results, which will affect both national and global well-being.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016. / Submitted by Patrícia Nunes da Silva (patricia@bce.unb.br) on 2017-10-30T15:31:26Z No. of bitstreams: 1 2016_IsisLimadosSantos.pdf: 1342046 bytes, checksum: f5cfa35969062e52b99597ad0a395efd (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva (patricia@bce.unb.br) on 2017-10-31T15:12:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_IsisLimadosSantos.pdf: 1342046 bytes, checksum: f5cfa35969062e52b99597ad0a395efd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T15:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_IsisLimadosSantos.pdf: 1342046 bytes, checksum: f5cfa35969062e52b99597ad0a395efd (MD5) / As alterações que ocorrem na conversão de ambientes naturais sob Cerrado em áreas agrícolas afetam diretamente a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) e, consequentemente, a dinâmica do nitrogênio (N). Como resultado, ocorre elevação das emissões de óxido nitroso (N2O) do solo para atmosfera. A adoção de agroecossistemas conservacionistas como o plantio direto (PD), com rotações culturais, tem sido proposta como uma estratégia para mitigar as emissões de N2O decorrentes da agricultura que utiliza o preparo convencional do solo (PC). O PD que preconiza o maior acúmulo de resíduos vegetais, em quantidade e qualidade, mediante a rotação e sucessão de culturas utilizadas em cada região agrícola, resulta na formação de diversos compostos orgânicos que são genericamente separados em frações lábeis e estáveis da MOS. Contudo, ainda não está claro como essas frações da MOS, a sazonalidade pluviométrica do Cerrado e os ciclos de rotações culturais de diferentes agroecossistemas interagem e se relacionam com as emissões de N2O do solo. Para compreender melhor essa dinâmica, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar os agroecossistemas convencionais e conservacionistas nos fluxos de N2O e no acúmulo de frações da MOS, em experimento de longa duração, sob influência da sazonalidade do Cerrado. Para tanto, o N2O emitido do solo sob PC, PD (dois sistemas com diferenças na rotação e sucessão de culturas) e o Cerrado nativo foi monitorado por um ano, através do uso de câmaras estáticas fechadas, juntamente, com a determinação das co-variáveis edafoclimáticas: nitrato, amônio, umidade do solo, espaço poroso saturado por água e temperatura do solo. Também foram determinados os teores e estoques totais de C e N orgânico e as seguintes frações da matéria orgânica do solo: carbono inerte, carbono oxidado por permanganato de potássio, carbono da biomassa microbiana, carbono particulado, substâncias húmicas (ácido húmico, ácido fúlvico e humina) e carbono associado aos macro e microagregados. A pesquisa foi desenvolvida na Embrapa Cerrados, em Planaltina, DF, em um experimento instalado em 1996, cujo delineamento estatístico foi em blocos casualizados, com três repetições. O Cerrado nativo foi utilizado como ambiente de referência. O PC apresentou os maiores picos de N2O, principalmente, no período seco do ano, com maior emissão acumulado (1,36 kg N2O ha-1), com 75% do total, durante o pousio. Entre os agroecossistemas estudados as emissões acumuladas de N2O do solo foram influenciadas pela sazonalidade das precipitações pluviométricas, sistemas de manejo, rotação de culturas, assim como, pela interação entre esses fatores. Os sistemas integrados sob PD, quando comparados ao monocultivo de soja sob PC, contribuíram para a mitigação de emissões de N2O. O PD com rotação milho/guandu apresentou a menor emissão acumulada (0,48/0,15 kg N2O ha-1, respectivamente), sendo uma alternativa viável para reduzir as emissões de N2O. Por meio de análise de componentes principais, observou-se, de maneira geral, uma separação do PC dos demais sistemas de uso do solo, como consequência da maior emissão de N2O por esse sistema associada aos baixos teores de C nas diversas frações da MOS. Conclui-se que sistemas de manejo do solo que incrementam C de forma equilibrada entre frações lábeis e estáveis da MOS, como ocorre no plantio direto, além de criar mecanismos de proteção desse C em agregados e apresentam baixa emissão de N2O do solo. / The changes in agricultural areas resulting from the conversion of natural environments in the savanna-like vegetation directly affect the dynamics of soil organic matter (SOM) and consequently nitrogen (N) dynamics. As a result, the soil-to-atmosphere emissions of nitrous oxide (N2O) increase. Conservation agriculture in agroecosystens have been proposed, e.g., no tillage (NT) with crop rotation, as a strategy to reduce the N2O emissions generated by conventional tillage (CT) agriculture. In NT systems, the cumulative quantity and quality of plant residues is higher, due to region-specific crop rotation and succession, resulting in the formation of different organic compounds, generally separated into labile and stable SOM fractions. However, the interactions and relationships of N2O soil emissions with these SOM fractions, the rainfall seasonality of the Cerrado and crop rotation cycles in different agro-ecosystems are still poorly understood. To shed light on these dynamics, this study addressed the changes in N2O fluxes and accumulation of SOM fractions in conventional and conservation agricultural ecosystems in a long-term experiment, influenced by the seasonality of the Cerrado. To this end, N2O emissions from soil under CT and NT (systems with differences in crop rotation and succession) and from native Cerrado vegetation were monitored for one year with the use of static closed chanbers for quantitative measurement, aside from assessments of soil and climate co-variables: nitrate, ammonium, soil moisture, water-filled pore space, and soil temperature. The total pools of organic carbon (C) and N were also determined, as well as the SOM fractions: inert carbon, potassium permanganate oxidized C, microbial biomass C, particulate C, humic substances (humic acid, fulvic acid and humin), and carbon associated with macro- and micro-aggregates. The study was carried out at Embrapa Cerrados, in Planaltina, Distrito Federal, as part of an experiment installed in 1996, arranged in a randomized block design with three replications. The native vegetation was used as reference environment. The highest N2O peaks were observed under CT, mainly in the dry season, with highest cumulative emissions (1.36 kg N2O ha-1), 75% of the total, in the fallow period. In the studied agroecosystems, the cumulative N2O emissions from the soil were influenced by rainfall seasonality, management systems, crop rotation, as well as by interactions between these factors. Integrated systems under NT, compared to CT soybean monoculture, contributed to reduce N2O emissions. Cumulative emissions were lowest from NT maize/pigeon pea rotation (0.48/0.15 kg N2O ha-1, respectively), which is a viable alternative to reduce N2O emissions. Principal component analysis generally differentiated CT from the other land use systems, indicating higher N2O emissions and low C content in the various SOM fractions of this system. It was concluded that in soil management systems that increase C equally in the labile and stable SOM fractions, as in the case of no tillage, N2O soil emissions are low, apart from creating C protection mechanisms in aggregates.