Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-10T11:52:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-18T15:55:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-18T15:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalReator.pdf: 6155129 bytes, checksum: 1a054f005cea1bbb8517a8f33aabd18a (MD5) Previous issue date: 2011 / Um leito de gaseificação de pequena escala foi projetado, construído e operado com o objetivo de investigar os parâmetros que influenciam o processo de gaseificação de um leito fixo de caroço de açaí. O reator é do tipo topo aberto downdraft estratificado, de dimensões de 15 cm de diâmetro interno por 1,5 m de altura, com isolamento térmico. O gás produzido foi coletado a jusante do leito de gaseificação e condensado para remoção de alcatrão, o qual foi posteriormente quantificado em titulador Karl Fisher. Após remoção do alcatrão o gás foi introduzido em um Micro GC para quantificação dos percentuais molares de H2, CO, N2 e CH4. O perfil de temperatura do leito foi medido com termopares tipo K posicionados ao longo do eixo longitudinal do leito em distâncias de 10 cm. A vazão de ar foi medida com auxilio de um tubo de Pitot e um micromanômetro. As aquisições dos dados de temperatura foram feitas por um data logger e vazão mássica do ar sendo feita usando comunicação RS232 do micromanômetro. Os procedimentos experimentais foram feitos ao longo de 4 horas de operação do leito de gaseificação, com consumo médio de biomassa de 1,6 kg/h, com 6 dados do perfil de temperatura, vazão mássica de ar, perda de carga do leito e concentração dos gases obtidos no processo de gaseificação e quantificação do teor de alcatrão condensável presente no gás. Verificou-se que o gaseificador de leito de açaí pode ser operado através de uma gama bastante ampla de taxas de fluxo de ar de 2 a 5 kg/h, com a quantidade de energia do gás produzido variando de 5 a 15 MJ/h. As concentrações típicas dos gases obtidos no leito foram de 13% de H2, 11% de CO, 1,3% de CH4. A eficiência máxima de gás frio de 57% e teor médio de alcatrão de 155 g/m3. / A bed of small-scale gasifier was a designed, built and operated in order to investigate the parameters that influence the gasification process of a fixed bed of açai seeds. The reactor type was a stratified downdraft open top and the dimensions are 15 cm of inner diameter and 1.5 m of height, with thermal insulation. The gas produced was collected downstream of the gasification bed and condensed for tar removal, which was subsequently quantified by Karl Fisher titration. After removal of tar, the produced gas was introduced in a Micro GC to be quantified in molar percentage of H2, CO, N2 and CH4. The temperature profile of the bed was measured with thermocouples type K, positioned along the longitudinal axis of the bed, with a distance of 10 cm between each other. The air flow was measured using a Pitot tube and a micromanometer. The acquisition of temperature data was made by a datalogger and the mass air flow rate was logged using the RS232 communication of the micromanometer. The experimental procedures were performed over 4 hours of operation of the gasification bed and the biomass average consumption was 1,6 kg/h. Six temperature profiles, mass flow of the incoming air, the bed pressure drop, concentrations of gases and tar content in the condensable gas, were obtained. It was found that the gasifier bed of acai can be operated in a wide range of air flow rates from 2 to 5 kg/h, with the amount of energy of the gas produced ranging from 5 to 15 MJ/h. The typical concentrations of gases obtained for the produced gas were 13% of H2, 11% of CO, 1,3% and CH4. The maximum cold gas efficiency resulted in 57% and and average tar content was 155 g/m3.

Submitted by JOSÉ RAMON COPA REY null (jcoparey@gmail.com) on 2018-09-14T03:34:23Z No. of bitstreams: 1 Tesis José R. Copa Rey.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-09-14T12:35:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 coparey_jr_dr_guara.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T12:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 coparey_jr_dr_guara.pdf: 5579664 bytes, checksum: 29f9e65ff72c472b08614891d5361d0e (MD5) Previous issue date: 2018-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O bagaço e a palha são resíduos do processamento industrial da cana-de-açúcar que constituem uma importante fonte de recurso para cogeração de energia no setor sucroalcooleiro. Os sistemas de cogeração neste setor geram potência mecânica ou elétrica e vapor, que são utilizados no próprio processo e o excedente é vendido as concessionárias de energia. Porém, estes sistemas encontram-se bem abaixo do potencial real. Uma alternativa tecnológica que poderá contribuir com a oferta de excedentes de energia elétrica é a introdução da tecnologia BIG-GT (gaseificadores de biomassa associados a turbina a gás e caldeira de recuperação). O presente trabalho, tem como objetivo o estudo termoeconômico da incorporação desta tecnologia em usinas sucroalcooleiras como alternativa para o aumento de geração de eletricidade. As análises energéticas e exergéticas foram realizadas para quatro possíveis configurações de uma usina sucroalcooleira com a integração da tecnologia BIG-GT com o objetivo de avaliar a eficiência de geração de eletricidade e vapor de processo, bem como o aproveitamento global de energia de cada uma delas. Na análise termoeconômica, é determinado o custo de produção de gás de gaseificação, eletricidade e vapor do processo no sistema proposto, assim como, tempo de recuperação do investimento. Na parte final do trabalho foi realizada a otimização multiobjetiva do sistema considerando três funções objetivo: tecnológica, econômica e ambiental, para identificar a configuração com melhor comportamento. De acordo com os resultados obtidos no estudo conclui-se que o caso III que estuda a gaseificação em leito fluidizado circulante pressurizado e mistura de oxigênio-vapor de gaseificação e o caso IV que além da gaseificação em leito fluidizado circulante pressurizado com mistura de oxigênio-vapor estuda a queima suplementar de palha na caldeira de recuperação, apresentam-se como as melhores das opções propostas. / Bagasse and straw are residues from the industrial processing of sugarcane that constitute an important source for cogeneration of energy in the sugar-alcohol sector. The cogeneration systems in this sector generate mechanical or electrical power and steam, which are used in the process itself and the surplus is sold to energy distribution companies. However, these systems are well below real potential. One of the technological alternatives that may improve the supply of surplus electricity is the introduction of BIG-GT technology (biomass gasifier associated with gas turbine and Heat recovery steam generator). In this work, it is proposed to conduct thermoeconomic studies of the incorporation of this technology in the sugarcane ethanol plants as an alternative to increasing the supply of electricity generation. The energetic and exergetic analyses were performed for four possible configurations of a sugarcane ethanol plant with the integration of BIG-GT technology with the objective of evaluating the efficiency of electricity generation and process steam as well as the global energy utilization of each one of them. In the thermoeconomic analysis, it is determined the cost of production of producer gas, electricity and steam of the process in the proposed system, as well as the investment payback period. In the final part of the work, it is developed the multiobjective optimization of the system considering three objective functions: technological, thermoeconomic and environmental, for identifying the configuration with better behavior. According to the results obtained in the study, it is concluded that case III and case IV are presented as the best of the proposed options. / 1450304

Orientador: Prof. Dr. Reynaldo Palacios Bereche / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / No Brasil o setor de saneamento ainda apresenta um déficit significativo no tratamento de resíduos e esgotos. Segundo Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais, no ano 2014 foram coletados no Brasil uma quantidade de 195.233 t/dia de resíduos, representando uma geração per capita de 1,062 kg/habitante/dia. Deste total, apenas 58,4% tem destinação adequada, sendo depositado em aterros sanitários, estes números tornam a gestão dos resíduos um problema nacional. Dentre as rotas tecnológicas para o aproveitamento a gaseificação de resíduos, que possibilita a produção de um gás combustível ou gás de síntese, se apresenta como uma tecnologia com múltiplas vantagens. Entretanto, a avaliação do seu potencial energético e econômico é dificultado pela experiência operacional limitada e dados disponíveis incompletos. Assim, a presente proposta teve como objetivo realizar um estudo da geração de energia elétrica a partir de resíduos sólidos urbanos (RSU) aplicado à cidade de Santo André, Brasil utilizando três tecnologias que desenvolveram o processo de gaseificação de resíduos e que vem operado comercialmente há alguns anos, e que apresentam informação que esta disponível ao público. Estas tecnologias são TPS Termiska Processer AB, Carbogas e Energos. Foram avaliados aspectos específicos de cada tecnologia como: tipo de reator e caraterísticas do combustível, para determinar a linha de produção de CDR (combustível derivado de resíduos) aplicada para cada tecnologia. Assim como os sistemas de limpeza do gás de síntese. A avaliação energética das tecnologias foi realizada utilizando como sistemas de aproveitamento energético, para a produção de energia elétrica, motores de combustão interna e ciclo Rankine simples. A tecnologia que apresentou melhores resultados na análise energética foi a tecnologia Carbogas, atingindo eficiências de 30 % com a configuração usando motores de combustão interna e 25,5 % com a configuração usando ciclo Rankine simples. Foi desenvolvida uma análise econômica baseada na informação disponível, os resultados mostraram que a tecnologia Carbogas obteve custos de produção do MWh menores. Deste modo, os valores atingidos foram de 222,9 (R$/MWh) com a configuração usando motores de combustão interna e 244,7 (R$/MWh) com a configuração usando ciclo Rankine simples. / The sanitation sector in Brazil has a significant deficit in the treatment of waste and sewage. According to Brazilian Association of public cleaning and special waste companies, in 2014 were collected 195.233 t/day of waste in Brazil, representing a per capita generation of 1,062 kg/habit/day. Only 58,4 % of this total has proper disposal, being deposited in landfills, these figures make the waste management a national problem. Among the technological routes for the use of MSW, gasification of waste to produce electricity, presentan interesting technology with numerous advantages. However, evaluation of his energy and economic potential is hampered by the limited operational experience and incomplete available data. Thus, this proposal aims to conduct a study of electricity generation frommunicipal solid waste (MSW) in Santo André, Brasil using three technologies which presented waste gasification process and have operated commercially for a few years, and some data are available. These technologies are TPS Termiska Processer AB, Carbogas and Energos. Were evaluated specific aspects of each technology as: type of reactor and fuel characteristics, to determine the RDF (Refuse Derived Fuel) production line applied for each technology. As synthesis gas cleaning system. Energy analysis was performed using as energy recovery systems, for the production of electricity, an internal combustion engine and the simple Rankine cycle. Who present better results in energy analysis was Carbogas technology, achieving efficiencies of 30 % with setting using internal combustion engines and 25,5 % with setting using simple Rankine cycle. An economic analysis was developed based on the information available, results showed that Carbogas technology got smaller MWh production cost. Thus, achieved values were 222.9 (R$/MWh) with setting using internal combustion engines and 244.7 (R$/MWh) with setting using simple Rankine cycle.

Este trabalho tem como objetivo a identificação da melhor rota para a produção de combustíveis e derivados sintéticos através do desenvolvimento e aplicação de uma ferramenta metodológica desenvolvida tendo como base ferramentas da qualidade: diagrama de afinidade, diagrama de relações e matriz causa-efeito. Estes diagramas foram adaptados para a análise e discussão dos fatores positivos e negativos de cada item da tríade considerada: insumo-processo-produto. A partir desta análise foram criadas as matrizes de causa-efeito, também separadas em fatores positivos e negativos para os insumos: gás natural (GN), biomassa e carvão mineral; para os processos: produção de gás de síntese (syngas) a partir do GN, gaseificação do carvão e a gaseificação da biomassa; e para os produtos: óleo lubrificante, óleo diesel, nafta, metanol e amônia. A análise destas matrizes causa-efeito gerou a matriz final, denominada matriz saldo, que permitiu a seleção da rota mais adequada para a produção de combustíveis e derivados sintéticos. Dentre os insumos estudados, o gás natural apresentou evidentes vantagens e, consequentemente, o processo a ser utilizado deve ser a produção do syngas a partir do GN, e dentre os produtos o metanol apresentou maiores benefícios para ser produzido. / This paper aims to present to identify of the best route for the production of fuels and synthetic derivatives through the development and application of a methodological tool based on quality tools: affinity diagram, relations diagram and matrices cause-effect. The diagrams have been adapted for the analysis and discussion of positive and negative factors of each item of the triad considered: feedstock-process-product. From the analysis, matrices of cause and effect were created and also, separated into positive and negative factors for the inputs: natural gas (NG), biomass and coal; for the processes: production of synthesis gas (syngas) from GN, coal gasification and biomass gasification; and for the products: lubricating oil, diesel fuel, naphtha, methanol and ammonia. The analysis of cause-effect matrices generated the final matrix, named balance matrix, which allowed the selection of the most suitable route for the production of fuels and synthetic derivatives. Among the input studied, NG presented remarkable advantages among the others. Therefore, the process to be used should be the production of syngas from NG. Among the products considered, methanol showed the best benefits to be produced.

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-10-15T15:41:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-16T10:13:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T10:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work the synthesis of catalysts was carried out with the objective of H2 production from gasification of ethanol in medium containing water under supercritical conditions. Based on reports from the literature, Cu, Ni and Mg were selected as components for the active phase, alumina (Al2O3) as catalysts support. The catalysts were prepared from aqueous solutions of nitrate salts precursors of Cu, Ni and Mg. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (FRX), scanning electron microscopy, thermogravimetric and thermal differential analysis (TG/ATD), X-ray diffraction (DRX) and textural analysis by N2 adsorption / desorption isotherms at -196 ° C. The TG/ATD analysis indicated that the calcination of the catalytic precursors was sufficient for the removal of water and decomposition of the nitrates of the metal salts precursors of the active phase. In the FRX analysis, the increase in the concentration of the metals in relation to the nominal values after the synthesis of the catalysts was characterized, with an increase of 20 to 40% depending on the metal due to the loss of water from the alumina support. The FRX analysis of the catalysts used in the catalytic tests shows that there was no significant leaching during the gasification process. DRX analysis have characteristic results that the metals are in amorphous form or dispersed in the form of small crystallites. Textural analysis of N2 adsorption / desorption isotherms indicated a reduction of approximately 60% in the specific surface area between the alumina and the calcined alumina and the specific area values between the alumina and the metal catalysts were kept close. The catalytic tests were performed at a pressure of 25 MPa and at temperatures of 400 to 650 ° C. A 10/1 molar water / ethanol solution was fed. In the catalytic tests H2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C2H4O were obtained. The highest ethanol conversions were obtained at the temperature of 650 ° C for the catalysts NiO/Al2O3 and NiO-MgO/Al2O3, both 81%. The highest yield was 0.41 mol H2 / mol ethanol fed to the NiO / Al2O3 catalyst, at a temperature of 600 ° C. The highest selectivity at the temperature of 600 ° C was 39%, obtained by the NiO/Al2O3 catalyst. / Neste trabalho foi realizada a síntese de catalisadores com o objetivo da produção de H2 a partir da gaseificação de etanol em meio contendo água em condições supercríticas. A partir de relatos da literatura, foram selecionados Cu, Ni e Mg como componentes para a fase ativa e a alumina (Al2O3) como suporte dos catalisadores. Os catalisadores foram preparados a partir de soluções aquosas de sais de nitrato precursores de Cu, Ni e Mg. Os catalisadores foram caracterizados por fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises termogravimétrica e térmica diferencial simultânea (TG/ATD), difração de raios X (DRX) e análise textural por isotermas de adsorção/dessorção de N2 a -196°C. As análises de TG/ATD indicaram que a calcinação dos precursores catalíticos foi suficiente para a remoção da água e decomposição dos nitratos dos sais metálicos precursores da fase ativa. Nas análises de FRX ficou caracterizado o aumento da concentração dos metais em relação aos valores nominais, após a síntese dos catalisadores, com acréscimo de 20 a 40 % dependendo do metal, devido à perda de água do suporte de alumina. As análises FRX dos catalisadores utiilzados nos testes catalíticos mostraram que não houve lixiviação considerável durante o processo de gaseificação. Análises de DRX apresentaram resultados característicos de que os metais se encontram na forma amorfa ou dispersos na forma de pequenos cristalitos. Os resultados foram coerentes com as imagens de microscopia eletrônica de varredura. Análises textural por isotermas de adsorção/dessorção de N2 indicaram uma redução de aproximadamente 60% na área superficial específica entre a alumina e a alumina calcinada e mantiveram-se próximos os valores de área específica entre a alumina e os catalisadores metálicos. Os testes catalíticos foram realizados a uma pressão de 25 MPa e nas temperaturas de 400 a 650 °C. Foi alimentada uma solução de água/etanol na razão de 10/1 molar. Nos testes catalíticos foram obtidos H2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C2H4O. As maiores conversões de etanol foram obtidas na temperatura de 650 °C para os catalisadores de NiO/Al2O3 e NiO-MgO/Al2O3, ambas 81 %. O maior rendimento obtido foi de 0,41 mol H2/mol etanol alimentado para o catalisador de NiO/ Al2O3, na temperatura de 600 °C. A maior seletividade na temperatura de 600 °C foi de 39 %, obtida pelo catalisador de NiO/Al2O3.

Este trabalho tem como objetivo traçar um panorama geral da tecnologia de gaseificação ao longo da história. Inicialmente concebida para obter gás do carvão mineral e possibilitar uma iluminação pública mais eficiente, a gaseificação passou por várias fases. Na virada do século XIX para o XX, quando o town gas perdeu a iluminação pública para a eletricidade, a produção de gás passou a se voltar para aquecimento e cocção. Se novas possibilidades foram criadas a partir da descoberta da síntese de Fischer-Tropsch (que possibilitava a transformação do gás de síntese em líquidos que poderiam substituir combustíveis e matérias-primas para toda a cadeia petroquímica), a resolução dos problemas de logística do gás natural reduziu a importância do gás do carvão mineral também para o aquecimento e cocção. Crises de abastecimento de petróleo, o principal combustível do século XX, motivaram novas iniciativas e novas formas de utilização da gaseificação como, por exemplo, os gasogênios, que gaseificavam biomassa e carvão para movimentar veículos automotores especialmente durante a Segunda Grande Guerra. Já nos períodos de abundância de petróleo a tecnologia acabava por ser abandonada, uma vez que este era muito mais eficiente e conveniente. Na passagem do século XX para o século XXI, entretanto, as preocupações com as mudanças climáticas colocaram em cheque a contínua utilização de combustíveis fósseis entre os quais o petróleo. Nesse contexto abriu-se uma nova perspectiva para a gaseificação de biomassa, uma vez que esta, combinada com as possibilidades criadas pela síntese de Fischer-Tropsch, possibilitou a criação do conceito de biorrefinarias e de toda uma cadeia química a partir de matérias-primas não apenas renováveis, mas que também são residuais e não alimentares. Embora ainda haja desafios técnicos e, principalmente, econômicos a serem alcançados, outros desafios deste século além da questão climática -, os resíduos sólidos urbanos podem constituir-se em uma importante fonte de insumos para o processo de gaseificação. / This dissertation aims to deliver a systematic approach of the history of gasification process. Initially conceived to obtain coal gas to viabilize more efficient lighting for major cities, the gasification process has passed through several phases. During the Nineteenth Century, the town gas (the gas obtained from coal) has revolutionized night life in modern cities. At the turn of the Nineteenth Century, town gas lost public lighting to electricity, and gas from coal had to migrate to heating and cooking. New possibilities were created with the Fischer-Tropsch synthesis in the twenties. This process enabled the transformation of Syngas a product of the gasification process into any kind of hydrocarbon molecule. So, it could have been a useful substitute to oil, mainly during the oil supply crisis. The Twentieth Century was characterized by intense oil utilization in transport, mechanical forces, electricity generation and also creating products like plastic and asphalt. Gasification was seen as a very good alternative supply of raw material for these products, but in fact, the several oil supply crisis of the Twentieth Century were too short for make the gasification feasible. At the end of twentieth century another issue arose to boost gasification initiatives: climate change. Due the greenhouse effect and concerns about its consequences, researchers and companies started projects of biomass gasification to replace fossil fuels - which includes oil. So far, all these initiatives havent shown up as feasible in commercial production, but the opportunity to create a fossil oil substitute from non food raw materials still involves a lot of effort.

No presente trabalho, o desempenho energético e ambiental de potencias rotas de produção de hidrogênio gaseificação da biomassa via leito fixo (LFX) e leito fluidizado (LFL) e de energia solar fotovoltaica foram estudados com base na metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Após a revisão da literatura e a descrição dos procedimentos de análise, os resultados da ACV são apresentados e discutidos em termos de Demanda Acumulada de Energia (CED), Tempo de Retorno de Investimento em Energia (EPBT) e danos relacionados à Saúde Humana (SH), Qualidade do Ecossistema (QE) e Recursos Minerais e Combustíveis Fósseis (RMCF). No cômputo geral, o LFL é mais favorável para a produção de hidrogênio, embora os dois sistemas de gaseificação apresentem desempenho energético e ambiental similares. Comparativamente, o sistema fotovoltaico apresenta um EPBT maior (4,55 anos) do que os encontrados nos dois sistemas de conversão da biomassa (1,65 anos no LFL e 1,77 anos no LFX). Por outro lado, o sistema de energia solar fotovoltaico é o mais ambientalmente recomendável para a produção de hidrogênio, tendo em vista a menor contribuição em relação aos danos majoritários (saúde humana). Dentro do escopo do estudo, os sistemas avaliados apresentam mais características de complementaridade do que competição. Neste caso, enfatiza-se a importância de uma análise dos fatores econômicos e sociais pertinentes a cada país ou região, bem como dos processos posteriores de reforma e/ou purificação e eletrólise da água, considerando também o seu inteiro ciclo de vida. / In the present study, the energy and environmental performance of hydrogen potential routes biomass gasification systems by fixed bed and fluidized bed and the solar photovoltaic power plant were studied based on Life Cycle Assessment (LCA) methodology. After reviewing the literature and analytical procedures description, the results of life cycle assessment are discussed in terms of Cumulative Energy Demand (CED), Energy Payback Time (EPBT) and damages related to Human Health (SH), Ecosystem Quality (QE) and Mineral and Fossil Fuels Resources (RMCF). Although the two gasification systems have similar energy and environmental performance, the LFL is more favorable for hydrogen production. Regarding the photovoltaic system, this has a greater EPBT (4.55 years) than those found in the two systems of biomass conversion (1.65 and 1.77 years in the LFL and LFX, respectively). On the other hand, the solar photovoltaic system is the more environmentally suitable for hydrogen production, since its contribution related to human health impact is smaller than gasification systems. Within the scope of the study, the evaluated systems have more features of complementarities than competition. In this case, we emphasize the importance of analyzing the economic and social factors that are relevant in each country or region, as well as the subsequent process for hydrogen production (purification and water electrolysis) also considering the entire life cycle of systems.

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica. / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muraro_Wilson_M.pdf: 1394873 bytes, checksum: fc32a4e69a7d3e841edaf12eb62d7411 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Hoje no mundo há uma grande rejeição de matériais, resíduos e outros compostos orgânicos que podem ser aproveitados como fontes de energia. Exemplos podem ser observados em todo o mundo e principalmente em regiões onde a pobreza impera e que a energia elétrica pode ser de grande ajuda ou mesmo como um salva vidas. O emprego de pequenas centrais de geração de potencia integradas a um gaseificador comum motor de combustão interna (Integrated Gasefication Combustion EngineI GCE) do ciclo OTTO e adaptado para operar com gás de baixo poder calorífico, constitui uma alternativa interessante e economicamente viável,que possibilita a produção independente de energia elétrica e térmica (Marcelo,2004). Para o aproveitamento de resíduos de BIOMASSA,como a casca de arroz, utilizou-se um processo de gaseificação,que é uma técnica que possibilita o uso energético da biomassa através da obtenção de um gás de baixo poder calorífico (4a6 MJ/Nm33). Utilizou-se um gaseificador de leito fluidizado do Laboratório de combustão da FEM,onde foi instalado um motor de 5965 litros de cilindrada total e 6 cilindros, com taxa de compressão 12:1, do ciclo OTTO, que originalmente é utilizado em veículos movidos a gás natural comprimido. Obteve se os seguintes valores nos ensaios: Potência (kW)=40.7@ 1800 rpm, Avanço(Graus do virabrequim )=30;Temperatura de Escapamento (°C) =596; Lambda =1,12; Pressão Máxima de Combustão (PA) =4000000. Como funcionamento do motor, verificou se a necessidade de algumas alterações em seus componentes, como também mudanças nas regulagens de avanço. É necessário um sistema para aumentar a pressão do gás proveniente do gaseificador e um sistema de partida inicial. Dessa maneira teríamos um motor para operar como grupo gerador e fazer parte de uma planta piloto para geração de energia elétrica por gaseificação de biomassa / Abstract: Nowadays there is a great waste of organic matters, residues and other substances that could be used in a power plant. Examples can mainly be observed in the whole world and in regions where the poverty reigns and where the electric energy could be of great aid.The use of small power generation plants integrated to a gasification with an internal combustion engine (Integrated Gasification Combustion Engine-GCE) of cycle OTTO and adapted to operate with low power heat rate gas, consists an interesting and economical viable alternative, that makes possible the independent production of electric and thermal energy. For the exploitation of residues of BIOMASS, as the rice husk, we used a gasification process that is a form to increase the energy use of the biomass. The gasification can generate thermal energy and electric energy. It was used gasifier of fluidized bed from UNICAMP, where it was installed an engine with of 5,965 liters and 6 cylinders, with compression rate 12:1(cycle OTTO),which was originally used in vehicles powered by compressed natural gas, to running with the gas of low power heat rate (46 MJ/Nm3) produced by gasifier. Typical experimental result. Power (kW)=40,7@1800rpm; Advance (Degrees)=30; Exhaust gas temperature(°C)=596; Lambda=1,12; Maximum Combustion Pressure (PA)=4000000. During the running of the engine, the necessity of some alterations in some components was verified as well changes in the advance regulations. A system to increase the pressure of the gas proceeding from the gasifier and a system of start are necessary. In this way we would have an engine to operate as generating group and to be part of a pilot plant for generation of eletric energy for gasification of biomass in agricultural and interior cities / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Isaias de Carvalho Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Seabra_JoaquimEugenioAbel_D.pdf: 2147529 bytes, checksum: e9ebd63f7d029f2346cd2c026285a2cf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi investigar, no cenário prospectivo, as opções tecnológicas que deverão permitir o melhor aproveitamento da biomassa da cana e suas possíveis implicações no contexto das usinas. Além das possibilidades envolvendo o uso mais diversificado da sacarose, este estudo investigou o aproveitamento do bagaço e palha da cana considerando quatro tecnologias: geração de. energia elétrica através da cogeração com ciclos a vapor (opção atualmente comercial); produção de etanol através da hidrólise (opções para curto, médio e longo prazo); geração de energia elétrica a partir da gasificação da biomassa integrada a ciclos combinados (BIG/GT -C C) (opções para médio-longo prazo); e a produção de combustíveis de síntese a partir da gasificação da biomassa (opções para médio-longo prazo). Para cada uma destas opções, foram discutidos os aspectos tecnológicos mais importantes e estimados os rendimentos e custos de sistemas integradps a uma usina de cana, além de terem sido avaliados seus efeitos nos balanços de energia e emissões de GEE. Neste trabalho ficou evidenciado o grande benefício econômico que pode representar o uso diversificado dos açúcares da cana para a produção de produtos de maior valor agregado, como aminoácidos, por exemplo. No caso da fibra da cana, foi avaliado que opções atualmente comerciais já propiciariam a geração de excedentes de energia elétrica superiores a 140 kWh/tc, com custos em tomo de 100 R$/MWh, para os casos de cogeração com alta pressão e uso de alguma palha em conjunto com o bagaço. Para o futuro, sistemas de cogeração com ciclos combinados deverão permitir que os níveis de excedentes ultrapassem os 200 kWh/tc, mas com custos também superiores (> 140 R$/MWh). Pensando na produção de combustíveis, as opções de curto prazo para a conversão bioquímica do bagaço possibilitariam um aumento na produção de etanol de cerca de 20 L/tc (a um custo de ~680 R$/m / Abstract: The objective of the present work was to investigate, in the prospective scenario, the technology options that might lead to a better use of sugar cane biomass and their possible implications in the mills' context. Besides the possibilities involving the diversified use of cane's sugars, this study evaluated the use of bagasse and cane trash considering four technologies: power generation with c~nventional steam cycles (current options); ethanol production through biomass hydrolysis (options for short, middle and long term); power generation through biomass gasification integrated to combined cycles (BIG/GT -CC) (options for middle-Iong term); and the production of synthetic fuels through biomass gasification (options for middle-Iong term). For each one of these options, were discussed the main technological aspects and estimated the yields and costs for systems integrated to cane mills; their effects over energy and GHG emission balances were assessed as well. In this work was evidenced the great economical benefit which would represent the díversífied use of cane's sugars for the production of higher value products, such as amino acids, for example. For the fiber fraction, it was concluded that current commercial options could already lead to electricity surpluses as high as 140 kWh/tc, with costs around 100 R$/MWh, for those configurations with high pressure boilers and using some amount of trash in addition to bagasse. For the future, combined cycles systems might lead to electricity surpluses higher than 200 kWh/tc, but also with higher costs (> 140 R$/MWh). Regarding fuels production, the short term options for biochemical conversion would allow 20 L/tc ethanol production increasing (produced at ~680 R$/m3), while the long term yields could reach 40 L/tc, with costs at 270 R$/m3. For thermochemical conversion, in the middle-Iong term, Fischer- Tropsch liquids, for instance, could be produced with yields closed to 490 MJ/tc, at costs around 30 R$/GJ. As for energy and GHG emission balances, for the current situation the energy ratio of ethanol production was evaluated as 9.4, with a life cycle net avoided emission of 1.8 t C02eq/m3 anhydrous. But for 2020, considering the expectations about the evolution on cane production and the availability of advanced technologies for biomass use, the energy ratio might rise to 14.2, while net avoided emissions would reach 2.9 t C02eq/m3 anhydrous, based on the adoption ofBIG/GT-CC systems for biomass use. Bearing all these aspects in mind, a broader comparison of the effects of these technology options utilization on the overall mill performance is presented in the end of the study, pointing out their implications for the establishment of the future sugar cane bio-refineries / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_RenatoCruz_M.pdf: 25784234 bytes, checksum: ce1b9833db6f80c61b19cd8781d17a52 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O desafio da tecnologia de reforma de gás de gaseificação é realizar a conversão de alcatrão e particulados em um gás, pois estes contaminantes podem trazer diversos problemas ao sistema de gaseificação como entupimento de filtros e corrosão. Dentre os equipamentos e métodos para a reforma do gás de gaseificação, encontra-se o plasma. Neste trabalho foi projetado, construído e ensaiado um sistema de reforma de gás de gaseificação proveniente de um reator de gaseificação utilizando a tocha de plasma. O sistema de reforma a plasma é constituído pela tocha de plasma inserida na garganta de um tubo convergente-divergente instalado na tubulação de saída do reator de gaseificação. A fonte de alimentação da tocha de plasma é o modelo Powermax1250 e a tocha é o modelo T80M, ambos da marca Hypertherm. A tocha de plasma utiliza nitrogênio como gás de trabalho, opera com pressão de 4; 0 bar no modo arco elétrico com corrente contínua, plasma térmico, não-transferido e alcança temperaturas superiores a 1673 K em distâncias menores que 30 mm. Na gaseificação foi utilizada a serragem de Peroba e Garapeira, fator de ar de 0; 22, velocidade de fluidização de 0,57 m.s-1 e utilizou-se 550 mm de altura do leito fixo de areia quartzosa. A coleta de alcatrão e particulado foi adaptada da norma CEN/BT/TF 143 ("Biomass gasification - Tar and particules in product gases - sampling and analysis"). Nas condições estudadas e analisadas deste trabalho, o valor obtido para a vazão mássica de alcatrão e material particulado foi de (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 para a gaseificação convencional enquanto que para a gaseificação utilizando a tecnologia da reforma de plasma foi de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, que representou uma redução de 24; 52 % / Abstract: The technologic challenge on reformation of gasification gas is to convert tar and particulate matter into gas, because they can cause various problems on gasification system as corrosion and filters clogging. Among the equipment and methods for gasification gas reformation, it is used the plasma. In this work was designed, built and tested a system for gasification gas reformation from a gasification reactor using a plasma torch. The plasma system is formed by plasma torch inserted in the throat of a convergent-divergent tube installed in the outlet pipe of the gasification reactor. The power supply of the plasma torch is Powermax1250 and the model T80M plasma torch, both from Hypertherm brand. The plasma torch uses nitrogen as working gas, operates at a pressure of 4; 0 bar with arc current mode, thermal plasma, non-transferred and reaches temperatures above 1673 K in distances of less than 30 mm. In the gasification was used Peroba and Garapeira sawdust, air factor 0:22, fluidization velocity 0,57 m.s-1and 550 mm height fixed bed of quartz sand. The tar and particulate collection was adapted from CEN/BT/TF 143 (Biomass gasification - tar and particules in product gases - sampling and analysis). Under the conditions studied and analyzed in this work, the value obtained for the mass flow of tar and particulate material was (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 for conventional gasification while for using the reformation of gasification gas was de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, which represented a reduction of 24:52 % / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica