Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Celso Eduardo Tuna / Banca: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Eduardo Godoy Júnior / Resumo: Atualmente, governos de todo o mundo estão se preocupando pelos efeitos das economias, indústrias e políticas no meio ambiente, criando regulações para fomentar a utilização de tecnologias menos poluidoras. No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é o ente federal de promover a implementação de fontes renováveis para a geração de eletricidade. A ANEEL mediante a resolução Nº 482/2012 permite aos usuários finais a instalação de tecnologias renováveis para produzir eletricidade para suas cargas elétricas, incrementando assim a porcentagem de energias alternativas na matriz energética nacional, considerando também os projetos renováveis de grande escala. Neste trabalho, realizou-se um estudo para conhecer a viabilidade da implementação de sistemas híbridos de geração de energia elétrica (SHGEEE) em edifícios, utilizando energia eólica e solar fotovoltaica. A metodologia para a análise técnica consistiu em obter o consumo de energia elétrica de edifícios residenciais de baixa, média e alta renda no Brasil, para assim com base nos recursos eólicos e solares de Fortaleza (CE) e Lagoa Santa (MG), realizar o balanço energético anual e desta forma dimensionar os SHGEE para seis cenários estudados. Baseado nos resultados técnicos, a metodologia econômica analisou a viabilidade financeira de implementar no Brasil os seis SHGEE dimensionados utilizando engenharia econômica para conhecer o investimento dos projetos, os custos da energia elétrica gerada pelas plantas híbri... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, governments around the world are worried about the effects of economies, industries and environment policies, making them to create regulations to encourage the use of less polluting technologies. In Brazil, the National Electric Energy Agency (ANEEL) is the federal entity to promote the implementation of renewable sources for generating electricity. ANEEL Resolution No. 482/2012 allows end users to install renewable energy sources to produce electricity for their electrical charges, increasing the percentage of alternative energy in the national energy matrix, in addition of renewable projects of large scale. In this work was made a study to know the feasibility of implementing hybrid electricity generation systems SHGEE in buildings, using wind power and solar photovoltaic energy. The methodology for the technical analysis consisted in obtaining the electricity consumption of a low, medium and high income residential building in Brazil, thus based on wind and solar resources in Fortaleza (Ceara State) and Lagoa Santa (Minas Gerais State), performing annual energy balance for dimensioning SHGEE for six scenarios studied. Considering the technical results, the economic methodology analyzed the financial feasibility of implementing in Brazil six SHGEE sized applying economic engineering and determining the project investments, the costs of electricity generated by hybrid plants and the payback period of the investment. In the environmental analysis determined the amo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Leandro Cardoso de Morais / Resumo: O Brasil se destaca na produção do ferro e aço, e principalmente na utilização de fontes renováveis como insumos energéticos para sua produção. O biocoque possui potencial para utilização de biomassas como insumos energéticos em alto fornos, em substituição aos tradicionais combustíveis fósseis, carvão e coque, porém, ainda é um material pouco conhecido cientificamente. O objetivo foi encontrar os parâmetros adequados para a produção, em escala laboratorial, do biocoque de casca e serragem da madeira de eucalipto. Também verificar suas principais características térmicas e físico-químicas, antes e após a produção do biocoque. Foi usado a casca e serragem de eucalipto para a produção do biocoque. Os materiais passaram por analises de umidade, analise imediata, analise elementar, poder calorífico, densidades, resistência mecânica, estabilidade dimensional, termogravimetria, microscopia MEV, espectroscopia FTIR e EDS, difratometria de raio-x e análises cinética. O biocoque para ambos os materiais foram prensados com força de 10 toneladas sob 180 °C de temperatura por 10 minutos, apresentando características físico-químicas adequadas para o uso. Os biocoques tiveram caracteristicas físicas adequadas a necessidade de uso com alta resistência mecânica, com aproximadamente 10 MPa para ambos os materiais e durabilidade acima de 99 %. A densidade aparente (1.350 kg.m-3) foi aumentada aproximadamente cinco vezes comparado ao valor inicial para o material particulado. Os materiais apres... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by Filipe dos Santos (fsantos@pucsp.br) on 2017-10-04T11:03:51Z No. of bitstreams: 1 Jefferson Lisboa Melo.pdf: 3417543 bytes, checksum: 2263162ffc072452182f6e90daae8f7a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T11:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jefferson Lisboa Melo.pdf: 3417543 bytes, checksum: 2263162ffc072452182f6e90daae8f7a (MD5) Previous issue date: 2017-09-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The objective of this study is analyze the economic impacts of wind power plant imple-mentation in Bahia State, Brazil. Impact indicators are direct and indirect job creation, carbon emission levels, leases and taxes incomes. The study is based on theoretical research about renewable energies, more specifically in wind power and technological innovation in this sector. As research method, this study uses a descriptive approach, and qualitative content analysis of selected public documents. The evaluation of indi-cators presented social and economic benefits due to wind power plant implementation at Bahia State cities, and highlighted an outstanding increase of IFDM (index com-posed by employment, incomes, education, and health rates). Another important result was the legacy to the community, due to educational and cultural projects related to wind power plant development / O objetivo deste trabalho é analisar os impactos econômicos da implantação de par-ques eólicos no Estado da Bahia. Os indicadores de impacto são geração de empre-gos diretos e indiretos, níveis de emissão de carbono, renda gerada pelos arrenda-mentos e o recolhimento de tributos. O trabalho respalda-se em levantamento teórico sobre as energias renováveis e se aprofunda em energia eólica e a inovação tecnoló-gica do setor. Metodologia da pesquisa: descritiva com método qualitativo com análise de conteúdo nos documentos públicos coletados para o estudo. A análise dos indica-dores mostrou a ocorrência de benefícios econômicos e sociais decorrentes da im-plantação dos parques eólicos nos municípios na Bahia, destacando o expressivo au-mento do índice IFDM (composto por indicadores de emprego e renda, educação e saúde). Outro resultado importante, o legado para a comunidade decorrente de proje-tos culturais e educacionais associados à implantação dos parques

O setor agropecuário gera uma enorme quantidade de resíduos que constituem um grave problema ambiental quando não são corretamente dispostos ou reaproveitados. A busca pela sustentabilidade nesse setor e os problemas associados à crise energética e ao aquecimento global incentivam o uso de resíduos agropecuários como fonte de energia. Porém, a instalação de uma central para a geração da bioenergia requer altos investimentos e volume de resíduos. Estes acabam sendo estímulos para a cooperação entre produtores rurais. No Brasil, a geração conjunta de energia por meio de fontes renováveis é autorizada pela Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi identificar alternativas de parcerias estratégicas entre propriedades rurais para a geração de bioenergia. O estudo foi realizado em propriedades rurais criadoras de bovinos e/ou suínos, associadas a uma cooperativa agroindustrial, localizadas no município de Castro-Paraná-Brasil. A metodologia baseou-se na criação de um cenário de parcerias, levando em consideração as variáveis consumo de energia, potencial de geração de bioenergia e localização geográfica das propriedades rurais. O potencial de geração de bioenergia foi calculado por meio de uma média entre os índices obtidos na literatura. O método Elbow definiu o número ideal de agrupamentos. Os cenários de parcerias foram criados pelo algoritmo kmeans, por meio do software de geoprocessamento QGIS e do software estatístico SPSS. Foram obtidos três cenários de parcerias entre as propriedades rurais. A sobreposição deles resultou em um cenário final de parcerias, composto por três agrupamentos. As propriedades que constituem o agrupamento 1 tem potencial para atender 36% de sua demanda energética; as propriedades do agrupamento 2 tem potencial para atender 32% de sua demanda energética; e, por fim, as propriedades do agrupamento 3 tem potencial para atender 72% de sua demanda energética. A metodologia desenvolvida neste trabalho possibilitou encontrar alternativas de parcerias para a geração de bioenergia entre as propriedades rurais estudadas, podendo ser replicada em outras amostras. A produção conjunta de bioenergia contribui com a sustentabilidade e a segurança energética do setor rural. / The agricultural sector generates a lot of residues. These residues are a serious environmental problem when they are not properly disposed or reused. The search for sustainability in this sector and the problems associated with the energy crisis and global warming encourage the use of agricultural waste as an energy source. However, the installation of a plant for the generation of bioenergy requires high investments and volume of waste. These are stimuli for cooperation between rural producers. In Brazil, the joint generation of energy through renewable sources is authorized by the National Electric Energy Agency. In this sense, the objective of this work was to identify alternatives of strategic partnerships between rural properties for the generation of bioenergy. The study was carried out on cattle and/or pigs farms, associated to an agroindustrial cooperative, located in the municipality of Castro-Paraná-Brazil. The methodology was based on the creation of a partnership scenario. The variables energy consumption, bioenergy generation potential and geographic location of rural properties were taken into account. The bioenergy generation potential was calculated by means of a mean between the indices obtained in the literature. The Elbow method defined the optimal number of clusters. The partnership scenarios were created by the k-means algorithm, using the QGIS geoprocessing software and the SPSS statistical software. Three scenarios of partnerships between rural properties were obtained. The overlap of the scenarios generated a final scenario of partnerships, composed of three groups. The group 1 has the potential to meet 36% of its energy demand; the group 2 has the potential to meet 32% of its energy demand; and, finally, the group 3 has the potential to meet 72% of its energy demand. The methodology developed in this work made it possible to find alternative partnerships for the generation of bioenergy among the rural properties studied. This methodology can be applied in other samples. The joint production of bioenergy contributes to the sustainability and energy security of the rural sector.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-06-13T19:19:31Z : No. of bitstreams: 1 sampaio_lp_dr_ilha.pdf: 5024543 bytes, checksum: 5c05eda31a0216dcb9e46269873a29e3 (MD5) / Considerando a necessidade do controle de fluxo de energia elétrica nos cenários futuros de Geração Distribuída (GD), local e/ou regionalizado, este trabalho de doutorado propõe uma metodologia de controle do fluxo de potências ativa e reativa, aplicada para inversores monofásicos e trifásicos conectados à rede de distribuição em baixa tensão, utilizando as técnicas de controles baseadas nas desigualdades matriciais lineares (LMI) em conjunto com conceitos da Ɗ-Estabilidade e realimentação de estados como critério de linearização dos sistemas. O controle do fluxo de potências é baseado nas curvas de transferência de potências P-ω e Q-V (análogas a P-f (Potência Ativa-Frequência) e Q-V (Potência Reativa-Tensão)), num sistema de controle multimalhas. A metodologia multimalhas empregada no trabalho utiliza a técnica de realimentações de estados, melhorando o desempenho do controlador e atenuando possíveis distúrbios e perturbações que venham a ocorrer no sistema. Além disso, a metodologia proposta tem o objetivo de obter o melhor controlador com o menor ganho dentro da região esquerda do plano-s especificada durante o projeto, apresentando respostas rápidas com oscilações mínimas. O trabalho apresenta resultados de simulações e experimentais considerando um protótipo monofásico com uma potência nominal de 1000VA e um protótipo trifásico com uma potência nominal de 3000VA, com a finalidade de demonstrar e analisar o funcionamento das técnicas de controle propostas. / Considering the necessity of local and/or regionalized electric energy control flow in the future scenario of Distributed Generation (DG), this doctorate work proposes a methodology of control for active and reactive electric powers, applied to single and three-phase grid-tie inverters at low-voltage electrical distribution networks, using the techniques of control based on Linear Matrix Inequalities (LMI) along with the concepts of Ɗ-stability and feedback state as a criterion of linearization systems. The power flow control is based on power transfer curves P-ω and Q-V (similar to P-f (Active Power - Frequency) and Q-V (Reactive Power - Voltage)), in a multi-loop control system. The multi-loop control applied in this work uses the technique of feedback states in order to improve the performance of controller and to attenuate possible disturbs and perturbations that could happen in the system. Moreover, the proposed methodology has the objective to obtain the best controller with the lowest gain in the left-half s-plane region specified during the design, showing fast responses with minimal oscillations. This work presents the simulation and experimental results considering a single-phase prototype with 1000VA rated power and a three-phase prototype with 3000VA rated power, in order to demonstrate and analyze the proposed control operation.

The use of biodiesel as a fuel has showed a high potential all over the world. In spite of the possible environmental benefits of the vegetable oil use to conversion into biodiesel as a substitute for the diesel, barrels in the economic and ethic points of view, as soil and water use in competition with food cultures and to other technical purposes, motivated the search of alternative raw material for biodiesel production. Among the studied alternatives, the reutilization of residual animal and vegetable oils and fats from food frying processes has shown to be attractive, because the consumption of fried and pre fried food has increased in the last years, causing rise in production of OGRF´s ( Fried Residual Fats and Oils). In this work transesterification reactions of vegetables oils and fats used in frying processes was studied for biodiesel production with immobilized lipases. The samples of OGRF´s were collected in commercial establishments in Maceió city. These samples were characterized concerning its acidity index, iodine index, cinematic viscosity, specific mass, fat acid composition. A study on temperature in which the lipase (Novozym 435) presents better enzymatic activity, in the range between 40-60ºC, was carried out. The alcoholysis reaction was catalyzed by immobilized commercial lipase Novozym 435, the experiments were done according to an factorial experimental design 24-1 where the variables study were: temperature (40-60°C), reaction time (24-72h), enzyme concentration (5-10%) and oil-ethanol rate (1:3-1:9). The determination of yield in ethyl esters (biodiesel) was accomplished by gas chromatography. Among these results, the higher yield was obtained in higher conditions of temperature, enzyme concentration, reaction time and oil: ethanol rate. / A utilização de biodiesel como combustível tem apresentado um potencial promissor no mundo inteiro. Apesar dos possíveis benefícios ambientais no emprego de óleos vegetais para conversão em biodiesel como substituto ao diesel, barreiras do ponto de vista econômico e ético, como concorrência do uso do solo e água com culturas alimentares e para outros fins técnicos, motivaram a busca de matérias-primas alternativas para produção deste biocombustível. Dentre as alternativas estudadas, a reutilização de óleos e gorduras vegetais e animais residuais de processos de fritura de alimentos tem se mostrado atraente, pois o consumo de alimentos fritos e pré-fritos tem aumentado nos últimos anos, provocando um aumento na produção de OGRF’s (Óleos e Gorduras Residuais de Fritura). Neste trabalho estudaram-se reações de alcoólise de óleos e gorduras comestíveis usados em frituras para produção de biodiesel catalisada por lipase imobilizada. As amostras de OGRF’s foram coletadas em estabelecimentos comerciais da cidade de Maceió. Estas amostras foram então caracterizadas quanto aos índices de acidez e de iodo, viscosidade cinemática, massa específica e composições em ácidos graxos. Um estudo para se determinar a temperatura em que a enzima (Novozym 435) apresenta melhor atividade, na faixa compreendida entre 40-60°C, foi realizado. A reação de alcoólise foi catalisada pela lipase comercial imobilizada Novozym 435. Os experimentos foram realizados de acordo com um planejamento experimental fatorial fracionário 24-1 onde as variáveis estudadas foram temperatura (40-60°C), tempo de reação (24-72h), concentração de enzimas (5-10%) e razão óleo:etanol (1:3-1:9). A determinação do rendimento em ésteres etílicos (biodiesel) foi realizada por cromatografia gasosa. Dentre os resultados, o maior rendimento (87,3%) foi obtido nas condições de maiores temperatura, concentração enzimas, tempo reacional e razão óleo:etanol.

The concern about fossil fuel reserves depletion, pollution due to extensive use of conventional fuels and stricter standards for emission are the forces that drive research on alternative fuels. Amongst these are the biodiesel in which the use of vegetable oils has become an attractive to replace diesel from petroleum because of its physico-chemical characteristics and no toxic emissions. This work aimed to study the effect of diferente variables on conversion of peanut oil to biodiesel; determine the influence of temperature and pH in the purification process in order to optimize the amount of water used and study the thermodynamic equilibrium of the system biodiesel-glycerine-alcohol (decreasing the production of effluents). The process of production and purification of peanut biodiesel obtained by transesterification was studied. In this reaction was used sodium hydroxide (NaOH) as a basic catalyst, anhydrous ethanol and peanut crude oil (non-degummed) in a pilot production unit. In the purification process was used sulphuric acid diluted in distilled water and drying agent (magnesium sulphate). A 22 factorial design was performed to determine the influence of chemical variables on the amount of water required for thepurification. The variables for the production process were: temperature (30o, 70oC), stirring speed (150 rpm, 350 rpm), molar ratio oil/alcohol (1:4 and 1:10), amount of catalyst (0,5% and 1,5%) and reaction time (0,5 h, 2 h). For the purification process the variables analysed were: temperature (30o and 70oC) and pH (2 and 5). For the study of the system´s thermodynamic equilibrium was used purified biodiesel, jacketed glass reactor with circulating water, titration with biodiesel and glycerine. The evaluation parameter for the production process is the conversion to biodiesel determined by gaseous chromatography and for the purification process were the amount of water utilized and the determination of the influence of the temperature on the system´s thermodynamic equilibrium. The conversion to biodiesel varied between total saponification to a conversion of 87%. In the purification was observed that the effect of the pH variable could be ignored and the effect of the temperature and the interaction of the temperature and pH can be considered. The thermodynamic equilibrium of the system biodiesel/glycerine/alcohol and the tie lines did not have its behaviour influenced by the different temperatures, not influencing the miscibility of the mixture. / A preocupação com o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis, a poluição devido ao grande uso de combustíveis convencionais e as normas rigorosas em relação às emissões são as forças que impulsionam as pesquisas com combustíveis alternativos. Dentre estes, temos o biodiesel no qual o uso de óleos vegetais tem se tornado uma alternativa atrativa em substituição ao diesel do petróleo devido às suas características físico-químicas e emissões não tóxicas. Esse trabalho teve como objetivos estudar o efeito de diferentes variáveis na conversão do óleo de amendoim a biodiesel; determinar a influência da temperatura e do pH no processo de purificação, a fim de otimizar a quantidade de água utilizada e, estudar o equilíbrio termodinâmico do sistema biodiesel-glicerina-álcool (diminuindo a produção de efluentes). Foi estudado o processo de produção e purificação do biodiesel de amendoim, obtido através da reação de transesterificação. Nessa reação foi utilizado hidróxido de sódio (NaOH) como catalisador básico, etanol anidro e óleo de amendoim bruto (não-degomado) em uma unidade piloto de produção. No processo de purificação foi utilizado ácido sulfúrico diluído em água destilada e agente dessecante (sulfato de magnésio). Um planejamento fatorial 2² foi realizado a fim de se determinar a influência das variáveis químicas na quantidade de água requerida para a purificação. As variáveis para o processo de produção foram: temperatura (30° e 70°C), velocidade de agitação (150 rpm e 350 rpm), razão molar óleo/álcool (1:4 e 1:10), quantidade de catalisador em massa (0,5% e 1,5%) e tempo de reação (0,5 h e 2 h). Para o processo de purificação foram analisadas as variáveis: temperatura (30° e 70°C) e pH (2 e 5). Para o estudo do equilíbrio termodinâmico foi utilizado o biodiesel purificado, reator de vidro com camisa de circulação de água, titulação com glicerina e biodiesel. O parâmetro de avaliação para a produção é o rendimento em biodiesel determinado por cromatografia gasosa e para o processo de purificação, a quantidade de água utilizada e a determinação da influência da temperatura no equilíbrio termodinâmico do sistema. A conversão a biodiesel variou de total saponificação até uma conversão de 87%. Na purificação, foi observado que o efeito da variável pH pode ser desprezado e o efeito da temperatura e da interação dessas duas variáveis pode ser considerado. O equilíbrio termodinâmico do sistema biodiesel/glicerina/álcool e suas tie lines não sofreram influência de comportamento nas diferentes temperaturas estudadas, não influenciando na miscibilidade da mistura.

This study aims to evaluate thermoelectric energy potential in Alagoas’s and Brazil’s sugaralcohol sector by using biomass gasification technology integrated with natural gas, taking into account the current energy scenario and its tendency. The indiscriminate use of fossil energy caused serious effects in the environment; the global warming is one of consequences. Otherwise, it is a matter of fact that the energy demand will still be growing in the next years and that economic factors will continue to be decisive in the choice of energy resources. The types of energy resource which can support the energetic demand in a more efficient, economic, sustainable way, surely, will be options applied more often. The use of sugar-cane biomass energy is an option to electric energy generation, which is already employed in sugar-alcohol sector, nonetheless, it still has a large potential to be explored. The technologies employed in this sector are able to generate 26 kWh/tc (kilo watt-hour per sugar-cane crushed) on average, however, these technologies are considered inefficient when compared to sugar-cane biomass gasification technology, which are able to generate more than 300 kWh/tc. Nevertheless this technology is not commercial available. In this study, it will be explained the electric energy generation principles of biomass gasification and verified that the use of this technology together with natural gas can provide technical and economic advantages, which can accelerate the viability of the commercial use of this technology. / Este trabalho tem como objetivo quantificar o potencial de geração de energia termelétrica no setor sucroenergético alagoano e brasileiro através da tecnologia de gaseificação da biomassa integrada ao gás natural, levando em consideração o cenário energético atual e suas tendências. O uso indiscriminado da energia de origem fóssil trouxe consigo severos efeitos ao meio ambiente, tendo como uma das conseqüências o aquecimento global. Por outro lado, é fato que a demanda energética continuará a crescer nos próximos anos e que fatores econômicos continuarão a ser decisivos na escolha das fontes de energia. Nesse sentido, alternativas energéticas que possam atender a demanda de energia de forma mais eficiente, econômica e sustentável, certamente, serão opções aplicadas com maior intensidade. O aproveitamento da energia da biomassa da cana-de-açúcar é uma alternativa para geração de energia elétrica já empregada no setor sucroalcooleiro, entretanto, ainda possui um vasto potencial a ser explorado. As tecnologias empregadas nesse setor são capazes de gerar em média 26 kWh por tonelada de cana (tc), sendo estas ineficientes quando comparadas a tecnologia de gaseificação da biomassa da cana-de-açúcar que pode produzir 300 kWh/tc. Entretanto, esta tecnologia ainda não é comercialmente utilizada. No presente trabalho serão abordados os princípios de geração de energia elétrica através da gaseificação da biomassa e verificado que o uso desta tecnologia integrada ao gás natural implica em vantagens técnicas e econômicas que podem acelerar a viabilidade do uso comercial desta tecnologia.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-08-25T17:49:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4509982 bytes, checksum: 1ddc3e8d6d2fd98d0186c187ff37a974 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T17:49:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4509982 bytes, checksum: 1ddc3e8d6d2fd98d0186c187ff37a974 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O etanol tem sido considerado um promissor biocombustível para substituir combustíveis fósseis. O uso estratégico de eucalipto, bagaço e palha de cana-de-açúcar em tecnologias de segunda geração para a produção de etanol foi estudada neste trabalho, usando vários processos de pré-tratamentos seguidos por sacarificação e fermentação simultâneas (SFS). No artigo I é apresentada a caracterização química de eucalipto, bagaço e palha de cana-de-açúcar antes e após os pré-tratamentos hidrotérmico (H 2 O), ácido diluído (4,5% H 2 SO 4 ) e alcalino (15% NaOH). Foi determinado que o significativo teor de sílica presente em bagaço e palha da cana-de- açúcar causaram superestimação da lignina Klason nessas biomassas. O novo método para reportar a composição química das biomassas, baseado no completo balanço de massas, foi sugerido e provou ser útil para avaliar ambas, matéria-prima e biomassa pré- tratada. A formação de pseudo-extrativos na madeira de eucalipto e pseudo-lignina no bagaço e na palha foi observada como resultado dos pré-tratamentos. O Artigo II apresenta a caracterização química e estrutural das xilanas isoladas a partir de eucalipto, bagaço e palha usando dois métodos, sendo eles: deslignificação com ácido peracético seguida por extração com dimetilsulfóxido e deslignificação com clorito de sódio seguida por extração com dimetilsulfóxido. A xilana obtida a partir do eucalipto foi identificada como do tipo O-acetil-4-O-metilglucuronoxilana, contendo 39 unidades de grupos acetilas e 11 ácidos 4-O-metilglucurônicos para cada 100 unidades de xilose na cadeia principal. Além disso, um ácido 4-O-metilglucurônico foi também substituído por uma unidade de galactosil terminal. A xilana obtida a partir de bagaço e palha foi do tipo arabinoxilana, que apresentou proporcionalmente 100 unidades de xiloses: 29 unidades de grupos acetilas: 5 unidades de arabinofuranosil para o bagaço e proporcionalmente 100 unidades de xiloses: 8 unidades de grupos acetilas: 6 unidades de arabinofuranosil para a palha. O Artigo III descreve o efeito dos pré-tratamentos hidrotérmico e ácido diluído (1,5%, 3,0% e 4,5% de H 2 SO 4 ) na composição química das biomassas e sua subsequente conversão em etanol. Observou-se que a redução no pH dos pré-tratamentos favoreceu a remoção de lignina e carboidratos. O eucalipto apresentou a maior produção de etanol após o pré-tratamento hidrotérmico, mas com rendimento relativamente baixo. Após os pré-tratamentos ácidos, bagaço e palha mostraram maiores produções de etanol que o eucalipto. O pré-tratamentos realizados com 4,5% de H 2 SO 4 foi o mais eficiente. O Artigo IV avalia o efeito da carga alcalina durante os pré-tratamentos alcalinos (5%, 10% e 15% NaOH) na composição química das biomassas e sua subsequente conversão em etanol. Observou-se que as maiores cargas alcalinas propiciaram as maiores remoções de lignina e carboidratos. Para pré- tratamentos alcalinos, o bagaço provou ser a biomassas mais promissora para produção de etanol. O pré-tratamento com 15% de NaOH foi o mais eficiente. O Artigo V apresenta a otimização do pré-tratamento de extração alcalina a frio (EAF) referente à temperatura (20oC, 30oC e 40oC), tempo de reação (10, 35 e 60 min.) e concentração de NaOH (70, 90 e 110 g L -1 ) com foco na remoção de xilanas das biomassas e subsequente conversão das biomassas deficientes em xilanas em etanol. As condições ótimas para a remoção de xilanas de madeira de eucalipto, bagaço e palha da cana-de- açúcar foram respectivamente: 40oC, 60 min. e 70 g L -1 de NaOH; 33oC, 60 min. e 110 g L -1 de NaOH; e 31oC, 55 min. e 110 g L -1 de NaOH. Nessas condições de pré- tratamentos, considerável quantidade de lignina também foi removida das biomassas. Para a madeira de eucalipto, a formação de pseudo-extrativos foi observada durante os pré-tratamentos de EAF. A palha da cana-de-açúcar pré-tratada por EAF foi a biomassa mais promissora para a produção de etanol de segunda geração. Para os pré-tratamentos de EAF, os maiores rendimentos em etanol foram obtidos para bagaço e palha da cana- de-açúcar que para a madeira de eucalipto. Em resumo, os resultados acumulados por essa tese de doutorado sugeriram que bagaço e palha são biomassas aplicáveis à produção de etanol de segunda geração. O uso dessas biomassas lignocelulósicas cria a possibilidade de integrar primeira e segunda plataformas para a produção de etanol, transformando resíduo em produto principal. / The ethanol has been considered a promising biofuel to replace fossil-based fuels. The strategic use of eucalyptus, sugarcane bagasse and sugarcane straw in second generation technology to ethanol production was investigated in this work, by performing various pretreatment processes followed by simultaneous saccharification and fermentation (SSF). In article I it is presented the chemical characterization of eucalyptus, sugarcane bagasse and straw before and after hydrothermal (H 2 O), diluted acid (4.5% H 2 SO 4 ) and alkaline (15% NaOH) pretreatments. It was determined that the significant amount of silica present in sugarcane bagasse and straw led to overestimation of Klason lignin of these biomasses. A novel approach to report the chemical composition of biomasses, based on the complete mass balance, was suggested and proved to be useful to assess both, raw materials and pretreated biomasses. The formation of pseudo-extractives in eucalyptus wood and pseudo-lignin in bagasse and straw as result of pretreatments was observed. Article II presents the chemical and structural characterization of xylans isolated from eucalyptus, bagasse and straw via two different methods, namely: peracetic acid delignification followed by dimethyl sulfoxide extraction and sodium chlorite delignification followed by dimethyl sulfoxide extraction. The xylan obtained from eucalyptus was identified as an O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan type, containing 39 acetyl groups units and 11 4-O-methylglucuronic acids per 100 units of xylose on the backbone. In addition, one 4-O-methylglucuronic acid was also substituted by one terminal galactosyl unit. The xylan obtained from bagasse and straw was an arabinoxylan type, which contained 100 xylose units: 29 acetyl groups units: 5 arabinofuranosyl units for bagasse, proporcionally, and 100 xylose units: 8 acetyl groups units: 6 arabinofuranosyl units for straw, proporcionally. Article III describes the effect of hydrothermal and diluted acid (1.5, 3.0 and 4.5% H 2 SO 4 ) pretreatments on the chemical composition of biomasses and their subsequent conversion into ethanol. It was observed that lowering pretreatment pH resulted in improved lignin and carbohydrates removal. The eucalyptus presented the highest ethanol production after hydrothermal pretreatment, but with relative low yield. After acid pretreatments, bagasse and straw showed higher ethanol productions then eucalyptus. The pretreatment performed at 4.5% H 2 SO 4 was the most efficient. Article IV assesses the effect of alkaline charge during alkaline (5, 10 and 15% NaOH) pretreatments on the chemical composition of biomasses and their subsequent conversion into ethanol. It was observed that higher alkaline charge provided the highest lignin and carbohydrates removal. For the alkaline pretreatments, the bagasse proved to be the most promising biomass for ethanol production. The pretreatment with 15% NaOH was the most efficient. Article V presents an optimization of the cold alkaline extraction (CAE) pretreatment regarding temperature (20oC, 30oC and 40oC), reaction time (10, 35 and 60 min) and NaOH concentration (70, 90 and 110 g L -1 ), focusing on xylan removal from biomasses and subsequent conversion of the xylan-depleted biomasses into ethanol. The optimal conditions for xylan removal from eucalyptus wood, sugarcane bagasse and sugarcane straw were, respectively: 40oC, 60 min and 70 g L -1 NaOH; 33oC, 60 min and 110 g L -1 NaOH; and 31oC, 55 min and 110 g L -1 NaOH. Under these pretreatments conditions, substantial amounts of lignin were also removed from the biomasses. For the eucalyptus wood, the formation of pseudo-extractives was observed during the CAE pretreatments. The sugarcane straw pretreated with CAE was the most promising biomass for production of second generation ethanol. For the CAE pretreatments, higher ethanol yields were achieved with sugarcane bagasse and straw in relation to eucalyptus wood. In summary, the results accumulated from this doctoral thesis suggested that bagasse and straw are suitable biomasses for production of second generation ethanol. The use of these lignocellulosic biomasses creates the possibility of integrating first and second platforms for ethanol production, which turns residues into main product.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-01Bitstream added on 2014-06-13T20:22:32Z : No. of bitstreams: 1 alves_af_dr_botfca.pdf: 3009487 bytes, checksum: 7d842f6597ccf4cbd7f7ebb8d5925852 (MD5) / A necessidade de oferecer alternativas para energização de propriedades rurais de pequeno porte com eficiência, confiabilidade e custo acessível, motivou a realização desta pesquisa, cujo enfoque principal foram os sistemas fotovoltaicos e a busca por um melhor desempenho destes sistemas a partir de estratégias de posicionamento dos painéis solares em direção ao Sol. Este trabalho apresenta o desenvolvimento experimental de um conjunto posicionador automático para módulos fotovoltaicos e a avaliação do funcionamento deste conjunto considerando-se o aumento na geração de energia elétrica em função da complexidade de implementação e do consumo de energia pelo próprio sistema de movimentação, além de seus custos de implantação. Foi projetado e implementado um dispositivo eletromecânico simplificado, capaz de sustentar e movimentar um módulo fotovoltaico ao longo do dia e ao longo do ano, sempre mantendo sua superfície direcionada em posição perpendicular aos raios solares incidentes. Utilizaram-se motores de passo, controlador lógico programável e componentes de baixo custo, que resultaram em um conjunto de manutenção simplificada,sem uso de sensores e com otimização dos movimentos, devido ao ajuste de inclinação do painel ser realizado somente uma vez ao dia. A avaliação do ganho na geração de energia elétrica baseou-se na coleta dos dados elétricos (tensão e corrente) e ambientais (insolação e temperatura) de dois sistemas fotovoltaicos com as mesmas características, instalados lado a lado, sujeitos às mesmas condições de insolação, temperatura e carga elétrica, sendo um fixo e outro móvel. A partir dos resultados obtidos concluiu-se pela viabilidade da proposta, não apenas pelo êxito no aumento da geração de energia, mas também pela boa relação custo/benefício, indicando que o sistema posicionador desenvolvido mostra-se vantajoso... / The need to offer alternatives of electricity supply to the small rural properties, providing them with efficiency, reliability and accessible cost, has motivated the development of this research, whose main approach was photovoltaic systems and the search for better performance of these systems with the solar panels positioning toward the sun. This work presents the experimental development of an automatic positioning system for photovoltaic modules and the evaluation of this system’s behavior taking in account the increase in generation of electric energy as a function of the complexity of implementation and the consumption of energy by the movement system itself, and its costs of implantation also. It was designed and built a simplified electromechanical device, which is able to support and to move a photovoltaic module along the day and along the year, always keeping its surface aimed to the sun rays. Stepper motors, programmable logic controller and low cost components were used, and these have resulted on a simplified maintenance set, with no sensors and optimization of movements, due the adjustment of panel’s inclination take place only once a day. The methodology adopted to evaluate the gain in the electricity generation was based on the acquisition of electrical data (voltage and current) and environmental data (insolation and temperature) from two photovoltaic systems whose have identical physical and electrical characteristics and were installed side by side, submitted to the same conditions of insolation, temperature and electric load. One of the solar panels was mounted on a fixed mechanical structure, and the other one on a mobile structure.The obtained results demonstrate the feasibility of the proposed mobile system, not only because of the real increase observed in electric energy generation, but also by the excellent cost effectiveness obtained... (Complete abstract click electronic access below)