FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Como o processo de gaseificaÃÃo do glicerol adquire um balanÃo energÃtico desfavorÃvel, à sugerida a operaÃÃo de um gaseificador como dispositivo de heat recovery. Nesse contexto, um reator de leito fixo à operado com gases de exaustÃo a uma temperatura de 820ÂC como fonte de energia e injeÃÃo eletrÃnica contÃnua de glicerol e Ãgua. O reator de leito fixo foi construÃdo com aÃo inox AISI 310 e com capacidade volumÃtrica de 3,73 litros e como material poroso do leito a alumina com 1,5 mm de diÃmetro. O experimento utilizou termopar do tipo K, sensor de pressÃo piezoresistivo e controle de vazÃo mÃssica com sensor de alta precisÃo do tipo Coriolis. A composiÃÃo dos gases do produto, a demanda energÃtica da gaseificaÃÃo e a eficiÃncia global do processo foram analisadas em funÃÃo da temperatura variando de 600 a 800 ÂC e a percentagem de glicerol na mistura variando de 30 a 90%. Para determinar a viabilidade do projeto foi realizado um estudo energÃtico do processo utilizando o software EES (Engineering Equation Solver). Apesar de o reator ter sido construÃdo com pequenas dimensÃes o objetivo do trabalho à obter resultados qualitativos para a gaseificaÃÃo do glicerol com praticidade, sem variÃveis de risco e dificuldades envolvidas em sistemas de grande porte. O experimento mostrou uma boa conversÃo dos produtos em hidrogÃnio com valores acima de 50% em 750ÂC e proporÃÃo de 70% de glicerol em Ãgua e um gasto energÃtico de 36 MJ/g com uma eficiÃncia do processo prÃxima a 100%. / As the gasification process of glycerol acquires an unfavorable energy balance, the operation of a gasifier in heat recovery mode is suggested. In this context, a fixed bed reactor was operated with exhaust gases at a temperature of 820ÂC as energy source and continuous electronic injection of glycerol and water. The fixed bed reactor was build with AISI 310 stainless steel and counted with a volumetric capacity of 3,713 liters and alumina with 1,5mm of diameter as the material of the porous bed. The experiments used K type thermocouples, piezoresistive pressure sensors and mass flow control based on a high precision Coriolis sensor. The exhaust gases composition, the energy demand for gasification and the overall efficiency of the process were analyzed in a temperature range from 600 to 800ÂC and a glycerol percentage at the mixture ranging from 30 to 90%. To determine the viability of the project, an energy study of the process was performed using the software EES (Engineering Equation Solver). Although the reactor was built using small dimensions, the objective of this work is to obtain qualitative results for the gasification of glycerol with practicality, without risk variables and difficulties involved in large systems. The experiment showed a good conversion of products in hydrogen, presenting a conversion above 50% at a temperature of 750ÂC and with a proportion of 70% of glycerol in water and an energy waste of 36MJ/g with gasification efficiency nearby 100%.

A literatura destacada nesta pesquisa considerou que, no contexto organizacional, a inovação teve seu papel reforçado na função de contribuir para o desenvolvimento sustentável. Nesse sentido, o quadro das mudanças climáticas suscita o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis e a obtenção de matérias-primas limpas. Dessa forma, esta pesquisa teve como foco de investigação a análise de como ocorre o processo de inovação na cadeia produtiva do plástico verde, ao se substituir um recurso não renovável (a nafta) por um renovável (etanol da cana-de-açúcar), a partir da organização focal sob a ótica da sustentabilidade. Para tanto, a pesquisa foi classificada como exploratória e descritiva e a natureza dos dados versou sobre a abordagem qualitativa. Este trabalho teve como método central o estudo de caso, que compreendeu a realização de treze entrevistas ao longo da cadeia produtiva do plástico verde (considerando a Braskem como a organização focal). A partir da perspectiva da organização focal, o diamante da inovação total foi aplicado ao objeto de estudo desta pesquisa. As características do plástico verde extrapolam a inovação de natureza tecnológica, a sustentabilidade do produto está também atrelada ao uso da matéria-prima renovável (etanol da cana-de-açúcar), evidenciando o fato de o dióxido de carbono ser capturado da atmosfera ao longo do cultivo da cana, permanecendo fixado durante o ciclo de vida do produto. O desenvolvimento dos biopolímeros justifica-se pela finitude do petróleo e de o mesmo agravar as emissões dos gases do efeito estufa. Esse desenvolvimento se deve também às vantagens climáticas tidas para produção de cana-de-açúcar e à extensão de terras disponíveis para o cultivo no território brasileiro. Com base na discussão teórica de que a organização focal é capaz de induzir a inovação em suas cadeias produtivas, buscou-se verificar quais efeitos à montante e à jusante foram desencadeados pela Braskem ao considerar a inovação do plástico verde. Dos spillovers à montante, visualizou-se que, para a produção do plástico verde, a substituição da matéria-prima provocou mudanças expressivas na cadeia suprimentos. A cana-de-açúcar conferiu à cadeia, por meio da captação do dióxido de carbono, a redução das emissões dos gases do efeito estufa. Infere-se que o Código de Conduta para os Fornecedores de Etanol da Braskem foi o principal efeito à montante desencadeado. Os principais efeitos à jusante fomentados pela organização focal conferem a importância ambiental sugerida pelo produto. Clientes potenciais foram identificados pela organização focal e, para os mesmos, foi criado o selo I’m green™, podendo ser considerado um dos principais spillovers à jusante. Na maioria dos casos, a utilização do plástico verde agrega valor aos produtos, o que pode se tornar um diferencial competitivo para as organizações que o utilizam. No caso estudado, evidenciou-se que, a partir de exemplos de ações e práticas, a política de sustentabilidade da organização focal é alicerçada nas três principais dimensões da sustentabilidade. Ademais, a partir da análise do diamante da inovação total, das características do plástico verde e das ações discutidas nos elos em termos de inovação e de sustentabilidade, pode-se avançar na discussão teórica inferindo que o plástico verde pode ser considerado uma inovação sustentável. / The literature highlighted in this research considered that, in an organizational context, innovation has strengthened its role in the function of contributing to sustainable development. Thereby, the climate change scenario adds to the development of sustainable technologies and achievement of clean raw materials. This research has focused on the analysis of how the innovation process occurs in the green plastic supply chain, by replacing a non-renewable resource (naphtha from oil) for a renewable one (ethanol from sugarcane), from the focal organizational, considering the sustainability perspective. Therefore, this research was classified as exploratory and descriptive, due to its qualitative nature. The central method used was a case study; it included thirteen interviews related to the green plastic supply chain (considering Braskem as the focal organization). From the perspective of the focal organization, the diamond of the total innovation was applied to the research. The characteristics of green plastic extrapolate the nature of technological innovation. The sustainability of the product is also linked to the use of renewable input (ethanol from sugar cane), highlighting the fact that the carbon dioxide is captured from the atmosphere over the cultivation of sugarcane, remaining fixed during the life cycle of the product. The biopolymers development is justified by the oil finiteness and its aggravating the greenhouse gas emissions. This development is also due to climate advantages obtained by the production of sugarcane and the amount of available land for cultivation in Brazil. Based on the theoretical discussion of the focal organization, it is able to induce innovation in their supply chains, determining which upstream and downstream effects were initiated by Braskem to consider the green plastic innovation. Based on upstream spillovers, it was visualized that, for the green plastic production, the replacement of the raw material caused significant changes in the supply chain. The sugarcane gave to the chain, by the capture of carbon dioxide, the reduction of greenhouse gas emissions. It is inferred that the Conduct Code for Braskem Ethanol Suppliers was the main upstream factor that triggered these outcomes. The main downstream effects developed by the focal organization are related to the environmental importance suggested by this product. Potential clients have been identified by the focal organization and, for them, the I’m green™ mark was created, which can be considered a major downstream spillover. In most cases, the use of green plastic adds value to the products, which can become a competitive advantage for organizations that use it. In the case studied, it became clear that, from examples of actions and practices, the sustainability policy of the focal organization is sustained on the three main dimensions of sustainability. Moreover, from the analysis of the diamond of the total innovation, the characteristics of the green plastic and the actions discussed in innovation and sustainability perspectives, it can advance the theoretical discussion inferring that the green plastic can be considered a sustainable innovation.

The production of energy alternative can provide economic development and employment opportunities, especially in agricultural areas. The work seeks as main objectives the rising and the statistical treatment of the data of winds of the State of Sergipe. As specific objectives still seek the simulation of the annual energy generated starting from an aerogenerating for rural use, and the simulation of the amount of water capable of being pumped through a low cost bomb and potency.The values of the meteorological variables were obtained in stations automatic meteorological and you stipulate distributed in the State. These elements served as base for rising of the medium speeds of wind, the schedules of better use of the system aeolian. The statistical treatment for determination of the behavior of the winds in the researched municipal districts was beacon in the calculation of averages, variances, distribution of frequencies and of the function of distribution of probability Rayleigh, case peculiar of the distribution Weibull, thoroughly diffused in studies of potential aeolian. These analyses allowed to extract all the information starting from the obtained gross data of the stations and they were simulate in the software Statistica 7.0. The period of the day in that were registered to largest medium speeds it is the period of the afternoon understood between 12:00 hours and 18:00 hours for all the researched municipal districts, being this period chosen for the simulations in software. As the use and simulations of the system aeolian to assist the needs of agricultural electric feeding were used as model for the tests a turbine aeolian with potency of 400 W, simulated in the Software EOLOSOFT of NUTEMA-PUCRS and all the municipal districts presented conditions of wind speed capable to supply the essential provisioning, mainly in what it tells respect the provisioning of water for consumption and irrigation. It was not white of this work the study of economic viability of the system aeolian in relation to the cost of the turbine and accessories of the system for maker. / A produção de energia alternativa pode prover desenvolvimento econômico e oportunidades de emprego, especialmente em áreas Rurais. O trabalho visa como objetivos principais o levantamento e o tratamento estatístico dos dados de ventos do Estado de Sergipe. Como objetivos específicos visa ainda a simulação da energia anual gerada a partir de um aerogerador para uso rural, e a simulação da quantidade de água capaz de ser bombeada através de uma bomba de baixo custo e potência. Os valores das variáveis meteorológicas foram obtidos em estações agrometeorológicas automáticas e convencionais distribuídas no Estado. Estes elementos serviram de base para levantamento das velocidades médias de vento, os horários de melhor aproveitamento do sistema eólico. O tratamento estatístico para determinação do comportamento dos ventos nos municípios pesquisados balizou-se no cálculo de médias, variâncias, distribuição de freqüências e da função de distribuição de probabilidade Rayleigh, caso particular da distribuição Weibull, amplamente difundida em estudos de potencial eólico. Estas análises permitiram extrair todas as informações a partir dos dados brutos obtidos das estações e foram simuladas no software Statistica 7.0. O período do dia em que foram registradas a maiores velocidades médias é o período da tarde compreendido entre 12:00 horas e 18:00 horas para todos os municípios pesquisados, sendo este período escolhido para as simulações em software. Quanto a utilização e simulações do sistema eólico para atender as necessidades de alimentação elétrica rural foi utilizado como modelo para os testes uma turbina eólica com potência de 400 W, simulada no Software EOLOSOFT do NUTEMA-PUCRS e todos os municípios apresentaram condições de velocidade de vento capaz de fornecer o abastecimento essencial, principalmente no que diz respeito a abastecimento de água para consumo e irrigação. Não foi alvo deste trabalho o estudo de viabilidade econômica do sistema eólico em relação ao custo da turbina e acessórios do sistema por fabricante.

The global warming caused by emission of greenhouse gases, especially CO2 (carbon dioxide) comes from fossil fuels and the destruction of forests through deforestation and burning, has generated major changes in the environment, getting to interfere with natural phenomena. Alternative energy and less polluting sources have been identified as one of the solutions to mitigate the problem. Brazil, to meet the commitment made in Kyoto Protocol and has advanced technology to produce ethanol from sugar cane, has increased its acreage, often replacing traditional cultures, in order to maintain the leadership in the international market. The present study aimed to point out other possible raw materials for production of ethanol in the Northeast region s biodiversity, particularly in Sergipe, with the utilization of waste and underexploited biomass in order to add value, while the folk traditions, as an alternative development for the region within the principles of sustainability. In Sergipe, estimated the potential for ethanol production from cassava wastewater, waste generated in the processing of cassava flourmills in the city of Campo do Brito, we determinated the number of possible micro-distilleries to be operating; verified the production possibility in a 10 years period. It was studied the potential to get ethanol from the waste of sisal fiber came from the most producers municipalities in the State of Bahia, where determinated the number of possible micro-distilleries and economic feasibility. It was estimated the production potential of ethanol from mesquite and the capability to roll out micro-distilleries in the Northeast. According to the results, was found the feasibility of ethanol production from these biomasses available in the Northeast as an alternative source of cleaner energy. / O Aquecimento Global causado pela emissão de Gases de Efeito Estufa, principalmente o CO2 (dióxido de carbono) oriundo dos combustíveis fósseis, e a destruição das florestas através de desmatamentos e queimadas, gerou grandes transformações no Meio Ambiente, chegando a interferir nos fenômenos naturais. Energias Alternativas menos poluentes e renováveis têm sido apontadas como uma das soluções para mitigar o problema. O Brasil, para atender o compromisso firmado no Protocolo de Kyoto e por possuir tecnologia avançada para a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, vem ampliando sua área de plantio, muitas vezes substituindo culturas tradicionais, na tentativa de manter a liderança do mercado internacional. Assim, o presente trabalho objetivou apontar outras matérias-primas possíveis de obtenção de etanol dentro da biodiversidade da região Nordeste, em particular Sergipe, com aproveitamento de resíduos e biomassas subexploradas, no sentido de agregar valor, respeitando as tradições populares, como alternativa de Desenvolvimento para a região dentro dos princípios da sustentabilidade. Em Sergipe, levantou-se a potencialidade para produção de etanol a partir da manipueira, resíduo gerado no processamento da mandioca das casas de farinha do município de Campo do Brito; determinou-se o número de microdestilarias possíveis de serem implantadas; verificou-se a viabilidade econômica no período de 10 anos de produção. Fez-se um estudo voltado para a obtenção do etanol a partir do resíduo do sisal oriundo do beneficiamento da fibra nos municípios de maior produção localizados no Estado da Bahia, no qual determinou-se o número de microdestilarias possíveis de implantação e a viabilidade econômica. Levantou-se o potencial energético para produção de etanol a partir de algaroba e a capacidade de implantação de microdestilarias na região Nordeste. De acordo com os resultados, verificou-se a viabilidade para a produção de etanol a partir destas biomassas disponíveis na região Nordeste como fonte alternativa de energia menos poluente.

O objetivo desse trabalho é a construção de um sistema de geração de energia elétrica, para uso em locais remotos, tendo como fonte primária a energia proveniente de ondas marinhas. Numa primeira etapa foram realizados estudos e análises dos principais parâmetros significativos para a geração da energia elétrica e os dados de consumo de eletroeletrônicos. Este sistema serviu para coletar e armazenar dados que orientam o desenvolvimento de bombas e turbinas para a geração de energia elétrica. Foram também usados para avaliar o seu rendimento em diversas aplicações que necessitavam de energia elétrica. O uso da energia elétrica gerada também foi estudado para melhorar o seu rendimento diante dos vários equipamentos que foram utilizados desde notebooks até geladeiras convencionais. Foram empregados um microcontrolador, da família \"arduino\", vários sensores colocados em pontos estratégicos no local e os dados armazenados em memória durante o período do desenvolvimento. Sensores de pressão, vazão, amplitude das ondas, sentido do vento, temperatura e vários medidores (de tensão e corrente em AC e DC) foram usados para obter valores numéricos para análises de rendimentos de conversão em energia elétrica, vazão e outros parâmetros importantes para uma posterior melhoria no projeto inicial. Os dados foram armazenados em memórias do tipo cartão SD de 16 G bytes. Foi confeccionada uma bomba de água movida pelas ondas marinhas. Sua implantação ocorreu na Ilha do Arvoredo, em Guarujá, SP, onde a energia elétrica era gerada através do uso de motores a diesel. A água é bombeada a uma altura de 30 metros e armazenada em um tanque com capacidade de 20.000 litros. A água armazenada vai diretamente para uma turbina geradora de eletricidade por um sistema controlador de pressão e, pode gerar uma potência elétrica de até 200 W. O excedente de água poderá ser também usado para os viveiros de animais marinhos. A maior parte dos materiais que foram utilizados na fabricação dos equipamentos foi de materiais recicláveis reduzindo o custo do projeto. Esse projeto estará disponível para comunidades carentes que necessitam de energia elétrica em locais remotos, normalmente ilhas, mas podem ser adaptadas em terra desde que possuam quedas de água. O projeto de geração de energia usando ondas marinhas é inovador e com fins sociais para pessoas de baixa renda como os pescadores. Normalmente o pescado conseguido nas proximidades de ilhas isoladas são salgados para serem conservados devido à falta de refrigeração. / The aim of this work is the constructions of an electrical power generation system for use in remote locations, having primary source of energy from sea waves. At a first step were carried out studies and analyzes of the main important parameters for the generation of electricity and electronics power consumption data. This system was used to collect and store data that guide the development of pumps and turbines for generating electricity. Various electronics applications were also used to evaluate the total electricity was required and were studied to improve their performance like notebooks or conventional refrigerators. A microcontroller was employed and several sensors placed at strategic points in the power generation energy system and the data stored in the memory card during the development period. Pressure sensors, flow, amplitude of waves, wind direction, temperature and various electrical sensors (voltage and current in AC and DC) that were used to obtain numerical values for analysis of conversion into electrical energy, water flow and other important parameters for further improvement the initial project. The data were stored on SD memory card of 16 G bytes. A water pump driven by ocean sea waves was made. This work has taken place in Ilha do Arvoredo, in Guarujá, SP, where the electricity was generated using diesel engines. The water is pumped until 30 meters high and stored in a tank with 20.000 liters. This stored water goes directly to the turbine by a pressure system control and generate an electrical power output up to 200 W. When not require, the exceeding water can also be used for marine animals nurseries. Most materials that were used in manufacturing of the equipment is recyclable materials reducing the cost of the project. The final project will be available to poor communities that need electricity in remote locations. Usually the fish achieved near isolated islands are salted to be maintained for lack of refrigeration.

A matriz energética brasileira atualmente está concentrada na geração de energia hidrelétrica. Mas, devido aos últimos acontecimentos de escassez de recursos hídricos, faz-se necessário diversificar a matriz energética por meio do investimento em energias alternativas. O Brasil ainda possui muitas pessoas na área rural sem abastecimento de energia elétrica, fato que limita a implantação de técnicas agrícolas como a irrigação. Nesse contexto, a energia solar fotovoltaica (FV) é uma alternativa para diversificar a matriz energética brasileira e ampliar o uso de sistemas de irrigação. Foram instalados dois módulos FV, um estático e outro com um sistema de rastreamento solar manual de três passos, na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas - ESALQ/USP (22° 42\' 30\'\'S, 47° 38\' 00\'\'W, altitude de 546 metros). Para cada módulo FV, estático e móvel, foram acoplados sistemas de bombeamento de água para um sistema simulado de irrigação. O objetivo foi avaliar o incremento de energia FV gerada, tempo de bombeamento, volume bombeado e área irrigada; com o uso do sistema rastreador. A partir dos dados encontrados, verificou-se que o sistema rastreador solar manual de três passos apresentou maior eficiência na captação de energia (8 - 19% dia-1), quando comparado com geradores fixos; o que refletiu no incremento significativo do tempo de bombeamento (40 - 160 min dia-1), no volume bombeado (884 - 3479 litros dia-1) e na área irrigada (196 - 773 m² dia-1 para uma lâmina de irrigação de 4,5 mm). Com isso, o rastreador se mostrou uma alternativa técnica viável para melhorar a captação de energia solar e aumentar a área irrigada com um mesmo tamanho de área de gerador FV. Em relação ao investimento, o sistema rastreador custou apenas 0,2% do custo total da instalação FV, e proporcionou a redução do tempo de retorno do investimento em 2 anos e 5 meses comparado ao módulo FV estático. / The current Brazilian Energetic Matrix is concentrated in the generation of hydroelectric energy. But, due the latest water resources scarcity, it is necessary to diversify the energetic matrix by investing in alternatives energies. Brazil still have a plenty of people living in rural areas without supply of electric energy, this fact limits the implantation of agriculture techniques like irrigation. In this sense, the photovoltaic solar energy (PV) is an alternative to diversify the Brazilian Energetic Matrix and expand the use of irrigation systems. It were installed two PV modules, one static and another with solar three steps manual tracking system, Biosystems Engineering Department - ESALQ/USP (22° 42\' 30\'\'S, 47°38\' 00\'\'W, at 546 meters altitude). For each PV module, static and moving, it was coupled water pumping systems for simulated irrigation systems. The goal was evaluate the gain of the PV energy generated; pumping time; pumping volume and irrigated area; using the tracking system. From obtained data, it was observed that the solar three steps manual tracking system shows more efficiency in the energy harvesting (8 - 19% day-1), compared to static generator; which resulted in significant gain of pumping time (40 - 160 min day-1), pumping volume (884 - 3479 liters day-1) and irrigates area (196 - 773 m² day-1 for a irrigation depth equal 4.5 mm). Therewith, the tracking system shows a viable alternative technique to improve solar energy harvesting and increase the irrigated area with same area of PV generator. In relation to investment of the tracking system, it cost only 0.2 % of the total cost of PV installation and provided the reduction in the return on investment time of 2 years and 5 month compared to static PV module.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Osvaldo.pdf: 5754399 bytes, checksum: 701637b7657c10259c85108bc616425b (MD5) Previous issue date: 2012-05-15 / The cassava starch industries generate daily a large volume of wastewater effluent that, stabilized in ponds, waste its biogas energy and pollute the atmosphere. To contribute with the reversion of this reality, this manipueira treatment research in one phase anaerobic horizontal pilot reactor with continuous feeding was developed. The reactor was implanted at a starch factory, Toledo, PR, which processes 160 ton cassava day-1 and originates 800 m3 of cassava wastewater. The biomass agitation was obtained by biogas recirculation, pumped by radial compressor, being the support medium set up with 15 x 4 cm bamboo pieces. The cassava wastewater, in natura, flowed by a sand and clay separating chamber, feeding the reactor with volume measured by an hydrometer. The experimental design was a completely randomized design, with the responses submitted to multivariate analysis and to statistical quality control through R 13.0 and Minitab 15.1.0.0 softwares, respectively. The average organic loadings in chemical oxygen demand (COD) were 0.556; 0.670; 0.678; 0.770 and 0.902 g L-1; and in volatile solids (VS) 0.659; 0.608; 0.570; 0.761 and 0.816 g L-1 at the hydraulic retention times (HRT) of 13.0; 11.5; 10.0; 7.0 and 7.0 days. The average reductions for COD, at the same order that the HRTs, were 88; 80; 88; 67 and 70% and for VS 76; 77; 65; 61 and 53%. The biogas productions relatively to COD consumed were 0.368; 0.795; 0.891; 0.907 and 0.626 Lg-1, relatively to VS consumed were 0.524; 0.930; 1.757; 0.952 and 0.981 Lg-1 and volumetrically 0.131; 0.330; 0.430; 0.374 and 0.377 L L-1 d-1, with an average methane content of 56%. The 10.0 days HRT was evaluated with an average temperature of 27.7 °C and the others with temperatures ranging from 21.2 to 23.5 °C. The agitation efficiency was proven as it increased the reactor s performance, in spite of a 2.3 °C average reduction at the temperature. The stability indicators pH and volatile acidity/total alkalinity (VA/TA) relation remained between 6.51 to 7.45 and 0.11 to 0.82, respectively. Although the relation VA/TA has presented risk values, the reactor remained stable, possibly due to the support medium presence / As fecularias produzem diariamente um grande volume de manipueira, que, estabilizada em lagoas, desperdiça a energia do biogás e polui a atmosfera. Para contribuir com a reversão dessa realidade, desenvolveu-se esta pesquisa de tratamento de manipueira em reator anaeróbio horizontal piloto com alimentação contínua. O reator foi implantado numa fecularia, em Toledo PR, que processa 160 t de mandioca dia-1 e gera 800 m3 de manipueira. A agitação da biomassa foi realizada por recirculação de biogás bombeado por compressor radial e o meio suporte foi montado com peças de bambu de 15 x 4 cm. A manipueira, in natura, fluiu por uma caixa separadora de areia e argila e alimentou o reator com volume medido por hidrômetro. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com respostas submetidas à análise multivariada que permitiram avaliar as correlações entre as variaveis e ao controle estatístico da qualidade através dos programas R 13.0 e Minitab 15.0, respectivamente. As cargas orgânicas médias em demanda química de oxigênio (DQO) aplicadas foram de 0,556; 0,670; 0,678; 0,770 e 0,902 g L-1 e em sólidos voláteis (SV) de 0,659; 0,608; 0,570; 0,761 e 0,816 g L-1 nos tempos de retenção hidráulica (TRH) de 13,0; 11,5; 10,0; 7,0 e 7,0 dias, respectivamente, sendo o último TRH com agitação. As reduções médias de DQO, na ordem de apresentação dos TRHs, foram de 88; 80; 88; 67 e 70% e de SV 76; 77; 65; 61 e 53%. As produções de biogás por DQOc foram de 0,368; 0,795; 0,891; 0,907 e 0,626 Lg-1, por SVc de 0,524; 0,930; 1,757; 0,952 e 0,981 Lg-1 e volumétrica de 0,131; 0,330; 0,430; 0,374 e 0,377 L L-1 d-1, com média de metano em 56%. O TRH de 10,0 dias foi avaliado com temperatura média mais elevada, de 27,7 °C, e os demais com temperatura variando entre 21,2 a 23,5 °C. A eficiência do agitador foi comprovada ao melhorar o desempenho do reator, apesar da redução média de 2,3 °C na temperatura. Os indicadores de estabilidade, pH e relação acidez volátil/alcalinidade total (AV/AT), mantiveram médias entre 6,51 a 7,45 e 0,11 a 0,82, respectivamente. Apesar da relação AV/AT ter apresentado valores de risco, o reator permaneceu estável, o que pode ser devido à presença do meio suporte

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Douglas _Torres.pdf: 3616129 bytes, checksum: a4f03d06a9a51441bb0fbfebd263c6b0 (MD5) Previous issue date: 2014-02-20 / Hydrogen is naturally formed in intermediate stages of anaerobic digestion and is subsequently consumed to generate products such as methane and hydrogen sulphide. So, in order to increase the energetic efficiency of gases produced in the system, it was necessary to separate hydrogen. It is essential to interrupt hydrogen consumption by methanogenic and sulphidegenic phases of anaerobic digestion process. As the effluent from cassava processing presents high concentration of sugars, there may be some possibility to favor the acidogenic digestion process, which provides better conditions to produce hydrogen gas and inhibit methanogenic archaea. Thus, this trial aims at evaluating hydrogen production from anaerobic digestion of wastewater from the cassava manufacturing process in an upflow anaerobic reactor, where bamboo was used as support medium. Four experimental runs (R1, R2, R3 and R4) were carried out in a 3.0 L plexiglass reactor, operated at 0.75 h-1 flow rate and Hydraulic Detention Time (HDT) of 4 hours. The assays were inoculated with 10% of the effective volume of an anaerobic sludge digester installed on a cassava industry at 95 °C for 15 min to eliminate microorganisms that produce methane. The cassava pH adjustment was managed to 6.0, but only at the R1 run. In R2, R3 and R4 runs, without any pH change, the values ranged from 3.74 to 4.47. The reactors showed a consumption average from total sugar superior at 80%, whose COD removals were 55.26, 15.27, 46.16 and 40.42% for R1, R2, R3 and R4, respectively. It was also observed that biogas flow decreasing provided greater biomass accumulation in the reactor. Thus, the results of HDT values were obtained by hydrodynamic essay of 3.75, 1.08, 1.83 and 2.43 for R1, R2 R3 and R4, respectively. It can also be observed that the process of hydrogen generation was associated with the metabolic route to generate butyric acid, since the increase of this product from acidogenesis resulted in higher amounts of hydrogen. It was also pointed out that the peak incidences of lactic and propionic acid concentrations in the effluent occurred simultaneously to the decreased production, which could indicate H2 consumption. The use of cassava without pH correction in R2, R3 and R4 resulted in lower productions of H2 maybe as a result of solventogenesis possibility that was recorded by the increase in butanol and ethanol production, which matched to the hydrogen flow reduction. The highest molar flow rates of H2 were observed in R1, with maximum value of 10.6mmolH2.h-1. R2 essay showed the highest percentages of hydrogen in biogas (45.37%) and maximum flow of 3.37 mmolH2.h-1, whose highest concentrations of calcium in cassava lots were used in that period. However, R3 and R4 reactors showed the highest flows (0.99 and 1.80 mmolH2.h-1). Thus, it should be highlighted the importance of correcting pH of cassava industry wastewater and monitoring alcohols and volatile fatty acids generated during this process. / O hidrogênio é naturalmente formado em etapas intermediárias da digestão anaeróbia e é posteriormente consumido para geração de produtos como o metano e o ácido sulfídrico. Para possibilitar a separação do hidrogênio, em busca do aumento da eficiência energética dos gases gerados no reator, torna-se necessária a interrupção do consumo do hidrogênio pelas fases metanogênica e sulfetogênica do processo de digestão anaeróbia. Como o efluente do processamento da mandioca apresenta elevada concentração de açúcares, pode ocorrer o favorecimento do processo de digestão acidogênica, que proporciona melhores condições para a geração do gás hidrogênio e inibição das arqueias metanogênicas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar a produção de hidrogênio a partir da digestão anaeróbia de efluente do processo de fabricação de fécula de mandioca (manipueira), em reator anaeróbio de leito fixo e fluxo ascendente, utilizando hastes de bambu como meio suporte. Foram realizados 4 ensaios experimentais (R1, R2, R3 e R4) em reator de plexiglass com 3,0 L de volume útil, operados com vazão de 0,75 L.h-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 horas. Os ensaios foram inoculados com 10% do volume útil de lodo anaeróbio de um biodigestor instalado em uma fecularia, previamente aquecido a 95 °C por 15 minutos para eliminação de microrganismos produtores de metano. O ajuste do pH da manipueira foi realizado para 6,0 somente no ensaio R1. Nos ensaios R2, R3 e R4, sem alterações do pH, os valores variaram de 3,74 a 4,47. Os reatores apresentaram média de consumo de açúcares totais superiores a 80%, com remoções de DQO de 55,26; 15,27; 46,16 e 40,42% para R1, R2, R3 e R4, respectivamente. Foi observado que a redução das vazões de biogás proporcionou maior acúmulo de biomassa no reator. Os resultados dos valores de TDH foram obtidos pelo ensaio hidrodinâmico de 3,75, 1,08, 1,83 e 2,43 para R1, R2, R3 e R4, respectivamente. Foi possível verificar que o processo de geração de hidrogênio estava associado à via metabólica de geração de ácido butírico, uma vez que o aumento deste produto da acidogênese proporcionou elevação dos valores de hidrogênio. Observou-se também que os picos de concentrações de ácido lático e propiônico no efluente ocorreram simultaneamente às reduções de produtividade e podem indicar o consumo de H2. A utilização da manipueira, sem correção de pH em R2, R3 e R4, resultou em menores produtividades de H2, possivelmente resultantes do favorecimento da solvetogênese, verificada pela elevação das produções de butanol e etanol, que coincidiram com a redução das vazões de hidrogênio. As maiores vazões molares de H2 foram observadas em R1, com valor máximo de 10,6 mmolH2.h-1. O ensaio R2 apresentou as maiores percentagens de hidrogênio no biogás (45,37%) e vazão máxima de 3,37 mmolH2.h-1, em que foram observadas as maiores concentrações de cálcio nos lotes de manipueira, utilizados naquele período. Os reatores R3 e R4 apresentaram vazões máximas de 0,99 e 1,80 mmolH2.h-1. Dessa forma, destaca-se a necessidade da correção dos valores de pH do efluente de fecularia e monitoramento dos álcoois e ácidos graxos voláteis gerados no processo.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Osvaldo.pdf: 5754399 bytes, checksum: 701637b7657c10259c85108bc616425b (MD5) Previous issue date: 2012-05-15 / The cassava starch industries generate daily a large volume of wastewater effluent that, stabilized in ponds, waste its biogas energy and pollute the atmosphere. To contribute with the reversion of this reality, this manipueira treatment research in one phase anaerobic horizontal pilot reactor with continuous feeding was developed. The reactor was implanted at a starch factory, Toledo, PR, which processes 160 ton cassava day-1 and originates 800 m3 of cassava wastewater. The biomass agitation was obtained by biogas recirculation, pumped by radial compressor, being the support medium set up with 15 x 4 cm bamboo pieces. The cassava wastewater, in natura, flowed by a sand and clay separating chamber, feeding the reactor with volume measured by an hydrometer. The experimental design was a completely randomized design, with the responses submitted to multivariate analysis and to statistical quality control through R 13.0 and Minitab 15.1.0.0 softwares, respectively. The average organic loadings in chemical oxygen demand (COD) were 0.556; 0.670; 0.678; 0.770 and 0.902 g L-1; and in volatile solids (VS) 0.659; 0.608; 0.570; 0.761 and 0.816 g L-1 at the hydraulic retention times (HRT) of 13.0; 11.5; 10.0; 7.0 and 7.0 days. The average reductions for COD, at the same order that the HRTs, were 88; 80; 88; 67 and 70% and for VS 76; 77; 65; 61 and 53%. The biogas productions relatively to COD consumed were 0.368; 0.795; 0.891; 0.907 and 0.626 Lg-1, relatively to VS consumed were 0.524; 0.930; 1.757; 0.952 and 0.981 Lg-1 and volumetrically 0.131; 0.330; 0.430; 0.374 and 0.377 L L-1 d-1, with an average methane content of 56%. The 10.0 days HRT was evaluated with an average temperature of 27.7 °C and the others with temperatures ranging from 21.2 to 23.5 °C. The agitation efficiency was proven as it increased the reactor s performance, in spite of a 2.3 °C average reduction at the temperature. The stability indicators pH and volatile acidity/total alkalinity (VA/TA) relation remained between 6.51 to 7.45 and 0.11 to 0.82, respectively. Although the relation VA/TA has presented risk values, the reactor remained stable, possibly due to the support medium presence / As fecularias produzem diariamente um grande volume de manipueira, que, estabilizada em lagoas, desperdiça a energia do biogás e polui a atmosfera. Para contribuir com a reversão dessa realidade, desenvolveu-se esta pesquisa de tratamento de manipueira em reator anaeróbio horizontal piloto com alimentação contínua. O reator foi implantado numa fecularia, em Toledo PR, que processa 160 t de mandioca dia-1 e gera 800 m3 de manipueira. A agitação da biomassa foi realizada por recirculação de biogás bombeado por compressor radial e o meio suporte foi montado com peças de bambu de 15 x 4 cm. A manipueira, in natura, fluiu por uma caixa separadora de areia e argila e alimentou o reator com volume medido por hidrômetro. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com respostas submetidas à análise multivariada que permitiram avaliar as correlações entre as variaveis e ao controle estatístico da qualidade através dos programas R 13.0 e Minitab 15.0, respectivamente. As cargas orgânicas médias em demanda química de oxigênio (DQO) aplicadas foram de 0,556; 0,670; 0,678; 0,770 e 0,902 g L-1 e em sólidos voláteis (SV) de 0,659; 0,608; 0,570; 0,761 e 0,816 g L-1 nos tempos de retenção hidráulica (TRH) de 13,0; 11,5; 10,0; 7,0 e 7,0 dias, respectivamente, sendo o último TRH com agitação. As reduções médias de DQO, na ordem de apresentação dos TRHs, foram de 88; 80; 88; 67 e 70% e de SV 76; 77; 65; 61 e 53%. As produções de biogás por DQOc foram de 0,368; 0,795; 0,891; 0,907 e 0,626 Lg-1, por SVc de 0,524; 0,930; 1,757; 0,952 e 0,981 Lg-1 e volumétrica de 0,131; 0,330; 0,430; 0,374 e 0,377 L L-1 d-1, com média de metano em 56%. O TRH de 10,0 dias foi avaliado com temperatura média mais elevada, de 27,7 °C, e os demais com temperatura variando entre 21,2 a 23,5 °C. A eficiência do agitador foi comprovada ao melhorar o desempenho do reator, apesar da redução média de 2,3 °C na temperatura. Os indicadores de estabilidade, pH e relação acidez volátil/alcalinidade total (AV/AT), mantiveram médias entre 6,51 a 7,45 e 0,11 a 0,82, respectivamente. Apesar da relação AV/AT ter apresentado valores de risco, o reator permaneceu estável, o que pode ser devido à presença do meio suporte

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-14T21:37:10Z No. of bitstreams: 1 NATÁLIA DE OLIVEIRA SANTIAGO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 2885726 bytes, checksum: 42752aa08c69c959e3a3f1367b0e8e7a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T21:37:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NATÁLIA DE OLIVEIRA SANTIAGO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 2885726 bytes, checksum: 42752aa08c69c959e3a3f1367b0e8e7a (MD5) Previous issue date: 2015 / Capes / O uso desenfreado de combustíveis fósseis tem causado problemas climáticos graves em todo o planeta, tais como o aquecimento global e a poluição do ar. Além de seus efeitos negativos perante a natureza, estes acarretam custos cada vez maiores de energia, devido à disponibilidade cada vez menor de reservas de petróleo, de produção e de fornecimento. Nesse contexto o hidrogênio vem a ser um vetor energético, devido a principalmente à sua alta eficiência de conversão, reciclagem e natureza não-poluente. É um combustível que não se encontra na natureza, mas ele pode ser facilmente produzido. Este trabalho apresenta a produção do hidrogênio através da eletrólise da água em meio alcalino (hidróxido de potássio, KOH) num reator de tipo bipolar usando eletrodos de espuma de níquel. A avaliação do reator eletrolítico, constituído de uma célula unitária, foi realizada pelo método estatístico de superfície de resposta visando a otimização dos experimentos através de dois planejamentos com duas variáveis dependentes: a tensão aplicada e a concentração em porcentagem de massa do KOH. A resposta é dada na forma de fluxo de hidrogênio (L/h) com o intuito de analisar o comportamento do reator em diferentes situações. A partir dos parâmetros analisados, foi encontrado o ponto ótimo de funcionamento do reator, obtido com uma concentração de 16,6% em massa de KOH e uma tensão aplicada de 2,6 V, produzindo 0,841 L/h de H2, valor máximo obtido para ambos planejamentos. / The society development is associated to the increasing use of fossil fuels, creating serious climatic problems such as global warning and air pollution. The ecological disasters, like floods and droughts, are a consequence of the increasing release of CO2 and other greenhouse gases. Besides these environmental problems, the costs relied to the extraction, production and supply of oil, are increasing due to its availability. Changes are necessary to control this situation and a way out is the use of another fuel in order to guarantee sustainability. This fuel of the future can be hydrogen, mainly due to its high conversion efficiency, recycling and non-polluting nature. It is particularly attractive as a promising substitute of the fossil fuels. This work presents the production of hydrogen by alkaline water electrolysis (potassium hydroxide, KOH) using nickel foam based electrodes. The evaluation of the electrolytic reactor, consisting of a unit cell, was performed by the statistical method of response surface experiments through two plans with two dependent variables: applied tension and KOH concentration. The response is the hydrogen flow (L/h) in order to analyze the reactor behavior in different situations. The optimum point of the reactor operation for both schedules was obtained with a concentration of 16,6% KOH and an applied voltage of 2.6 V, producing 0,841 L/h of H2.