Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Orientador: Mauro Scharf. / Coorientador: Jürgen Andreaus. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Deyse Elisabeth Ortiz Suman Carpenter. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O presente trabalho tem o objetivo de identificar fatores intervenientes na adoção de energias limpas nos principais setores industriais do Estado de São Paulo. Para tanto, apresenta a fundamentação teórica sobre os diversos temas pertinentes a pesquisa, tais como: o atual cenário energético brasileiro e o desenvolvimento sustentável, bem como o estudo dos métodos aplicados. A análise dos dados realizada teve caráter qualitativo e quantitativo, por meio, respectivamente, da Técnica do Incidente Crítico e da Análise Conjunta. A aplicação da Técnica do Incidente Crítico forneceu os atributos que as empresas consideram importantes no processo de escolha. Já a Análise Conjunta, técnica estatística multivariada de análise de dados, foi utilizada para determinar a utilidade e importância relativa dos atributos relevantes na escolha das empresas. Com os resultados da pesquisa acredita-se que as empresas usuárias e não usuárias de energias limpas poderão ter conhecimentos sobre a opinião de seus pares com relação às vantagens e desvantagens do uso destes energéticos nos processos produtivos, assim como ao governo estabelecer estratégias adequadas para orientar e estimular a adoção de energias que promovem baixo impacto ao meio ambiente. / The scope of the present work is to identify intervening factors in the adoption of clean energy resources in the main industrial sectors of the São Paulo state. In order to perform such evaluation, a theoretical reasoning on the various relevant issues related to the research shall be displayed, such as: the current brazilian energy context and sustainable development, as well as the study of applied methods. The data analysis was realized guided on a qualitative and quantitative basis, by means, respectively, of the Critical Incident Technique and the Conjoint Analysis. The application of the Critical Incident Technique has imputed capabilities that companies regard as pivotal in the selection process. The Conjoint Analysis, on its hand, multivariate statistics technique on data analysis, was used in order to determine the utility and relative importance of the capabilities relevant to the companies\' selection. Based on the results inferred from the research it may be conjectured that companies that adopt and do not adopt clean energy resources may acquire acknowledge about the opinion of its couples in what it concerns the advantages and disadvantages of the use of these energetic in these productive processes, as well the government may set to establish adequate strategies in order to instruct and encourage the adoption of energy resources that promote a lesser impact to the environment.

A falta de acesso à energia elétrica e a todos os benefícios que ela pode trazer levou à elaboração desta pesquisa, tendo como foco principal o atendimento às necessidades básicas de saúde. Para a presente pesquisa estudou-se: o acesso à saúde no Brasil; a seleção de um município como piloto, em um estado brasileiro com baixo IDH (índice de Desenvolvimento Humano), precário atendimento básico à saúde e sem eletrificação rural; oss sistemas de geração de energia elétrica no Brasil, com destaque para os sistemas de geração distribuída; as tecnologias disponíveis no Brasil, para geração de energia elétrica distribuída e limpa; a definição de uma UBS (Unidade Básica de Saúde), quanto a compartimentos, equipamentos, consumo energético, baixa manutenção e facilidade na construção. Foi dimensionada uma Unidade Básica de Saúde, que atendesse a este município, resultando em um projeto de UBS e de um sistema de geração de energia para atender às suas demandas. Desenvolveu-se então um sistema de geração de energia elétrica distribuída e limpa, para a UBS, através da integração de painéis fotovoltaicos com célula a combustível que utiliza hidrogênio, e para a produção do hidrogênio, um eletrolisador para a eletrólise da água. O sistema proposto permite o funcionamento continuo desta UBS, com baixa manutenção, de forma sustentável, em qualquer região isolada, necessitando apenas da incidência da luz solar e de água, permitindo promover a saúde das populações carentes, residentes nos locais mais longínquos, fixando-as em seus locais de origem, sem causar impactos ambientais. / The lack of access to electric energy and all the benefits that it can bring led to the elaboration of this research, having as main focus the attendance to the basic necessities of health. For the present research it was studied: the access to health in Brazil; the election of a city as pilot, in a Brazilian state with low IDH (index of Human Development), precarious basic health attendance and without agricultural electrification; the electric energy generation systems in Brazil, with prominence for the distributed systems generation; the available technologies in Brazil, for distributed electric and clean energy generation; the definition of a BHU (Basic Health Unit), about compartments, equipment, energy consumption, low maintenance and easy construction. The BHU's size was calculated, for this city, resulting in a project of BHU and a generation energy system for its demands. A distributed electric and clean energy generation system was developed, for the BHU, through the integration of photovoltaic panels with fuel cells that use hydrogen, and for the hydrogen production, an electrolyser for electrolysis of water. The considered system allows the continuous functioning of this BHU, with low maintenance, in sustainable form, in any isolated region, needing only the solar light incidence and water, allowing to promote the health of the poor populations living 9in places most distant, fixing them in their places of origin, without environmental impacts.

A falta de acesso à energia elétrica e a todos os benefícios que ela pode trazer levou à elaboração desta pesquisa, tendo como foco principal o atendimento às necessidades básicas de saúde. Para a presente pesquisa estudou-se: o acesso à saúde no Brasil; a seleção de um município como piloto, em um estado brasileiro com baixo IDH (índice de Desenvolvimento Humano), precário atendimento básico à saúde e sem eletrificação rural; oss sistemas de geração de energia elétrica no Brasil, com destaque para os sistemas de geração distribuída; as tecnologias disponíveis no Brasil, para geração de energia elétrica distribuída e limpa; a definição de uma UBS (Unidade Básica de Saúde), quanto a compartimentos, equipamentos, consumo energético, baixa manutenção e facilidade na construção. Foi dimensionada uma Unidade Básica de Saúde, que atendesse a este município, resultando em um projeto de UBS e de um sistema de geração de energia para atender às suas demandas. Desenvolveu-se então um sistema de geração de energia elétrica distribuída e limpa, para a UBS, através da integração de painéis fotovoltaicos com célula a combustível que utiliza hidrogênio, e para a produção do hidrogênio, um eletrolisador para a eletrólise da água. O sistema proposto permite o funcionamento continuo desta UBS, com baixa manutenção, de forma sustentável, em qualquer região isolada, necessitando apenas da incidência da luz solar e de água, permitindo promover a saúde das populações carentes, residentes nos locais mais longínquos, fixando-as em seus locais de origem, sem causar impactos ambientais. / The lack of access to electric energy and all the benefits that it can bring led to the elaboration of this research, having as main focus the attendance to the basic necessities of health. For the present research it was studied: the access to health in Brazil; the election of a city as pilot, in a Brazilian state with low IDH (index of Human Development), precarious basic health attendance and without agricultural electrification; the electric energy generation systems in Brazil, with prominence for the distributed systems generation; the available technologies in Brazil, for distributed electric and clean energy generation; the definition of a BHU (Basic Health Unit), about compartments, equipment, energy consumption, low maintenance and easy construction. The BHU's size was calculated, for this city, resulting in a project of BHU and a generation energy system for its demands. A distributed electric and clean energy generation system was developed, for the BHU, through the integration of photovoltaic panels with fuel cells that use hydrogen, and for the hydrogen production, an electrolyser for electrolysis of water. The considered system allows the continuous functioning of this BHU, with low maintenance, in sustainable form, in any isolated region, needing only the solar light incidence and water, allowing to promote the health of the poor populations living 9in places most distant, fixing them in their places of origin, without environmental impacts.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-21T16:54:52Z No. of bitstreams: 1 DÉBORA JAMILA NÓBREGA DE MELO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1660411 bytes, checksum: 435dc571b5f61082152afe1a09c340cb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T16:54:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÉBORA JAMILA NÓBREGA DE MELO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1660411 bytes, checksum: 435dc571b5f61082152afe1a09c340cb (MD5) Previous issue date: 2015-09 / CNPq / Diante da futura escassez dos recursos energéticos originados do petróleo e seus derivados, aliados aos impactos ambientais causados pelo consumo desenfreado de recursos naturais, faz-se necessário a busca por produção de energias alternativas e limpas. Nesse ínterim, surgem as microalgas como potenciais de produção de biocombustíveis, por sua elevada taxa de crescimento e capacidade produtiva de lipídios e carboidratos. Porém, o alto custo de manutenção ainda inviabiliza sua produção. Dessa forma, esse trabalho busca aumentar a produção de microalgas utilizando a vinhaça, um resíduo da indústria sucroalcooleira altamente nutritivo e poluidor, e reutilizando resíduos do próprio cultivo como suplementação nutricional ao meio de cultura. A microalga Chlorella sp. foi cultivada em meio Bold’s Basal Medium (BBM) modificado, suplementado com de 5, 10 e 15% de vinhaça e resíduos de cultivos com diferentes concentrações, reutilizados por até três vezes. O sistema de cultivo adotado foi o mixotrófico. Foram calculadas as velocidades específicas de crescimento máximas e os tempos de geração dos cultivos suplementados com vinhaça e resíduos de cultivos. Calcularam-se as remoções de Demanda Química de oxigênios dos cultivos suplementados com vinhaça. Foram quantificados os teores de açúcares redutores e lipídios das biomassas cultivadas com 10% de vinhaça e sem suplementação. Foi verificado que os cultivos suplementados com 5 e 10% de vinhaça apresentaram maior densidade celular que o cultivo sem suplementação. As taxas de crescimento máximas e os tempos de geração dos cultivos com 5 e 10% de vinhaça foram muito próximas, diferente do cultivo suplementado com 15% de vinhaça que apresentou inibição no crescimento. As remoções de DQO foram elevadas e em média 85%. A utilização dos resíduos de cultivos favoreceu o crescimento das microalgas, apresentando melhores resultados os cultivos suplementados com resíduos de segunda reutilização, em especial os cultivos suplementados com resíduos originados de um cultivo com adição de vinhaça. A biomassa da Chlorella sp. cultivada com suplementação de 10% de vinhaça apresentou 11,50% de lipídios, 0,33% de açúcares redutores. Estudos mais aprofundados devem ser realizados para uma melhor caracterização da biomassa para verificar a influência da suplementação do meio com vinhaça na produção de proteínas e carboidratos totais. / In the face of future scarcity of energy resources derived from oil and its derivatives, coupled with the environmental impacts caused by rampant consumption of natural resources, it is necessary to search for a renewable and clean energy. In the meantime, there are microalgae with potential of biofuel production due to its high growth rate and productivity capacity of lipids and carbohydrates. However, the high cost of maintenance still prevents its manufacture. In this way, the present work aims to increase the production of microalgae using vinasse which is a residue of highly nutritious sugarcane industry and a polluter, and reusing waste from the own cultivation as a nutritional supplement to the culture medium. The microalgae Chlorella sp. was grown in a modified Bold's Basal Medium (BBM), supplemented with 5, 10 and 15% of vinasse and residues of cultivations with different concentrations in what they were reused at maximum of three times. The adopted cultivation system was the mixotrophic. Calculations were made to obtain the specific maximum speed of growth and the generation times of cultivations supplemented with vinasse and cultivation waste. Also, it was calculated the removals of Chemical Oxygen Demand (COD) of cultivations supplemented with vinasse. For the next step, it was quantified the reducing sugars and lipids of biomass cultivated with 10% of vinasse and without supplementation. It was verified that the cultivation supplemented with 5 and 10% of vinasse showed higher cell density than the unsupplemented cultivation. The maximum growth rates and generation times of cultivations with 5 and 10% of vinasse were very close whereas cultivation supplemented with 15% of vinasse showed growth inhibition. The removals of COD were high and averaged at 85%. The use of cultivation residue has favored the microalgae growth, presenting best results for the cultures supplemented with second reuse waste, in particular cultures supplemented with residues derived from a culture with addition of vinasse. The biomass of cultivated Chlorella sp. with supplementation of 10% of vinasse showed 11.50% lipids, 0.33% of reducing sugars. Further studies should be performed to better characterize the biomass to check the influence of the medium supplementation with vinasse in the production of proteins and total carbohydrates.

O presente trabalho tem o objetivo de identificar fatores intervenientes na adoção de energias limpas nos principais setores industriais do Estado de São Paulo. Para tanto, apresenta a fundamentação teórica sobre os diversos temas pertinentes a pesquisa, tais como: o atual cenário energético brasileiro e o desenvolvimento sustentável, bem como o estudo dos métodos aplicados. A análise dos dados realizada teve caráter qualitativo e quantitativo, por meio, respectivamente, da Técnica do Incidente Crítico e da Análise Conjunta. A aplicação da Técnica do Incidente Crítico forneceu os atributos que as empresas consideram importantes no processo de escolha. Já a Análise Conjunta, técnica estatística multivariada de análise de dados, foi utilizada para determinar a utilidade e importância relativa dos atributos relevantes na escolha das empresas. Com os resultados da pesquisa acredita-se que as empresas usuárias e não usuárias de energias limpas poderão ter conhecimentos sobre a opinião de seus pares com relação às vantagens e desvantagens do uso destes energéticos nos processos produtivos, assim como ao governo estabelecer estratégias adequadas para orientar e estimular a adoção de energias que promovem baixo impacto ao meio ambiente. / The scope of the present work is to identify intervening factors in the adoption of clean energy resources in the main industrial sectors of the São Paulo state. In order to perform such evaluation, a theoretical reasoning on the various relevant issues related to the research shall be displayed, such as: the current brazilian energy context and sustainable development, as well as the study of applied methods. The data analysis was realized guided on a qualitative and quantitative basis, by means, respectively, of the Critical Incident Technique and the Conjoint Analysis. The application of the Critical Incident Technique has imputed capabilities that companies regard as pivotal in the selection process. The Conjoint Analysis, on its hand, multivariate statistics technique on data analysis, was used in order to determine the utility and relative importance of the capabilities relevant to the companies\' selection. Based on the results inferred from the research it may be conjectured that companies that adopt and do not adopt clean energy resources may acquire acknowledge about the opinion of its couples in what it concerns the advantages and disadvantages of the use of these energetic in these productive processes, as well the government may set to establish adequate strategies in order to instruct and encourage the adoption of energy resources that promote a lesser impact to the environment.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-17T21:52:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elia Elisa Cia Alves.pdf: 3975280 bytes, checksum: 710f825f44e283318f61ee6c746f7ac8 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-24T22:45:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elia Elisa Cia Alves.pdf: 3975280 bytes, checksum: 710f825f44e283318f61ee6c746f7ac8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T22:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Elia Elisa Cia Alves.pdf: 3975280 bytes, checksum: 710f825f44e283318f61ee6c746f7ac8 (MD5) Previous issue date: 2017-05-03 / FACEPE / Este trabalho compreende uma abordagem abrangente de se analisar a temática da energia, através de uma ótica política. O objetivo é investigar os fatores, domésticos e internacionais, bem como os atores, externos, intermediários e internos, que motivaram a adoção de políticas de incentivo à geração de energia por fontes renováveis. Para isso, adota-se o método de análise misto, procedendo com pesquisa quantitativa, composta por uma análise econométrica em painel, seguida de análise qualitativa, a partir do estudo de caso do setor eólico brasileiro. A fase quantitativa detém-se na identificação das principais variáveis que culminaram na adoção de políticas de incentivo às energias renováveis entre os países. Foi empregado o Modelo de Regressão de Poisson com dados organizados em painel, para 194 países da amostra global, dos quais 102 são países em desenvolvimento, no período de 2005 a 2015. Dentre os resultados encontrados, seja do ponto de vista global, como a partir dos resultados das diferentes amostras analisadas, a hipótese da difusão de políticas foi confirmada (não rejeitada), com destaque para os mecanismos de socialização e competição, além de elementos domésticos, como a segurança energética. A etapa qualitativa da pesquisa consistiu no estudo do caso brasileiro. Por meio de um panorama histórico-institucional, investigam-se os atores e os mecanismos da difusão de políticas de energia de incentivo ao setor eólico no Brasil. Dentre os principais resultados, na fase de implementação de políticas, predominou o elemento doméstico de segurança energética (racionamento de energia), paralelamente a mecanismos internacionais, como a socialização (ao sediar a Rio-92 e sendo signatário do Protocolo de Kyoto) e o aprendizado com experiências de outros países que se tornaram referência para o marco regulatório brasileiro, com a adoção de um instrumento de sustentação de preço, do tipo feed in tarrifs (FITs). Já na fase de mudança de política, através da implementação do sistema de leilões, constatou-se a importância do aprendizado com países pioneiros do setor e da competição, com a queda nos custos de geração, propiciada pelo avanço tecnológico e pela crise de 2008. / This work comprises a comprehensive approach to analyze energy through a political perspective. The main goal is to investigate domestic and international factors, as well as the external, intermediary and internal actors, that motivated the adoption of policies to encourage the generation of energy by renewable sources. In order to achieve this, the mixed method analysis was employed, first with a quantitative model, and then a qualitative case study of the Brazilian wind sector. Based on a quantitative perspective, it was possible to identify the main variables that led to the adoption of policies to encourage renewable energies among countries. The Poisson Regression Model was employed to analyze a panel database of 194 countries, from which 102 developing countries, between 2005 to 2015. Both the global as well the results for different samples support the policy diffusion hypothesis, highlighting the mechanisms of learning and competition, besides domestic elements like energy security. A qualitative stage deepens the study of the Brazilian case. Through a historical-institutional panorama, it is investigated on the actors and mechanisms of diffusion of renewable energy policies to Brazil. Among the main results, in the policy implementation phase, the domestic energy security element was predominantly, concomitant with international diffusion mechanisms, such as a socialization (by hosting a Rio-92 and being a signatory to the Kyoto Protocol) and learning with experiences from other countries that have become reference for the Brazilian regulatory framework. The adoption of a price support instrument, like feed in tarrifs, FITs, is an example. At the policy change phase, through the implementation of an auction system, the mecanishms of learning, with the experience of pioneering countries, as well as competition were verified. Concerning this last factor, the technological advance and the crisis of 2008 propitiated a decrease in generation costs.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-08-17T23:38:37Z No. of bitstreams: 1 Thayanya Rodrigues 2016.pdf: 2040843 bytes, checksum: 1bc946a3ab21b7a49ba1d904ba6fbdaf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T23:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thayanya Rodrigues 2016.pdf: 2040843 bytes, checksum: 1bc946a3ab21b7a49ba1d904ba6fbdaf (MD5) Previous issue date: 2016-05-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The micro-algae Chlamydomonas reinhardtii adds genes responsible for anaerobic metabolic pathways, being able to produce molecular hydrogen efficiently. Therefore body is a model for scientific research due to its growth characteristics and because of their nuclear genomes, mitochondrial, chloroplast are known, and modifications allow for obtaining new strains, more productive in relation to H2. The photoproduction H2 for this microalga is observed after incubation in their culture media free of sulfur. This deprivation causes partial and reversible inactivation of hotosynthetic O2 synthesis,creating anaerobic conditions induced by light in the culture medium as well as the expression of two [FeFe] -hidrogenases cells. The H2 is seen as an ideal fuel because it is not a molecule of aggravating due to the greenhouse effect. Moreover, H2 presents environmental and production cost constraints when obtained by other methods such as,electrolysis of water, steam reformed natural gas or hydrocarbons, pyrolysis and gasification of biomass, there being thus a viable alternative to the clean energy production targets. Thus, this research focuses on the training of human resources devoted to science and technology in the area linked to the molecular hydrogen bioproduction in Brazil, from the cultivation of mutant and wild-type strains of Chlamydomonas genre in controlled laboratory conditions. The strains studied were the CC-124, CC-125, CC-602 and CC-1034. These were cultured in medium with sulfur to form stock, and then cultured in medium without the addition of sulfur, to optimize the H2 production. The produced gases, including H2 were evaluated qualitatively and quantitatively by chromatographic analysis. This study confirmed that previous studies reported the behavior O2 production, is inversely proportional to H2 production (ie, the higher production of H2represents lower O2 production). The chromatographic analysis also indicates de CC-124 strain as the greatest potential for molecular hydrogen production (H2). / A microalga Chlamydomonas reinhardtii agrega genes responsáveis por vias metabólicas anaeróbias, sendo capaz de produzir com eficiência o hidrogênio molecular. Assim sendo é um organismo modelo para investigações científicas devido às suas características de crescimento e pelo fato de seus genomas nuclear, mitocondrial e de cloroplasto serem conhecidos e permitirem modificações para a obtenção de novas linhagens, mais produtivas em relação ao H2. A fotoprodução de H2 por essa microalga é observada após incubação de suas culturas em meios livres de enxofre. Tal privação ocasiona a inativação parcial e reversível de síntese de O2 fotossintético, criando condições anaeróbias induzidas pela luz no meio de cultura, bem como a expressão de duas [FeFe]- hidrogenases nas células. O H2 é visto como um combustível ideal por não ser uma molécula de consequência agravante ao efeito estufa. Por outro lado, o H2 apresenta restrições ambientais e de custo de produção quando obtido por outras metodologias como, eletrólise da água, vapor reformado de gás natural ou de hidrocarbonetos, gaseificação de biomassa e pirólises, não sendo, assim, uma alternativa viável para os objetivos de produção limpa de energia. Desse modo, a presente pesquisa tem seu foco na capacitação de recursos humanos voltados à ciência e à tecnologia na área ligada à bioprodução de hidrogênio molecular no Brasil, a partir do cultivo de linhagens mutantes e selvagens do gênero Chlamydomonas em condições controladas de laboratório. As cepas estudadas foram as CC-124, CC-125, CC-602 e CC-1032. Estes foram cultivadas em meio com enxofre, para formação de estoque, sendo posteriormente cultivadas em meio sem adição de enxofre, para otimizar a produção de H2. Os gases produzidos, incluindo o H2, foram então avaliados qualitativamente e quantitativamente por meio de análise cromatográfica. O presente estudo, confirmou relatos de estudos anteriores, que afirmavam ter a produção de O2, comportamento inversamente proporcional â produção de H2 (ou seja, quanto maior a produção de H2, menor a produção de O2). A análise cromatográfica também indicou a cepa CC-124 como a de maior potencial para a produção de hidrogênio molecular (H2).