Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:15:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345551.pdf: 6788283 bytes, checksum: e1c2ab3f3b3469bd6ac7fc6af68774f3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os problemas ambientais associados à produção de suínos surgem como o motivo principal para o desenvolvimento de sistemas produtivos equilibrados e sustentáveis. Assim, os modelos de gestão ambiental associados à agropecuária aparecem como ferramentas fundamentais de simulação para a tomada de decisão. A presente pesquisa teve como objetivo desenvolver um modelo matemático integrando a estimativa do consumo de água, a produção de dejetos e a emissão de gases de efeito estufa e amônia em granjas comerciais de suínos. Para tal, foram selecionadas 4 granjas na fase fisiológica de creche e 15 granjas na fase de crescimento-terminação, onde diariamente foram medidos os consumos de água e os volumes de dejetos produzidos pelos animais. Semanalmente, os dejetos produzidos e as diferentes rações consumidas foram amostrados para análise físico-química. As concentrações dos gases no ar interno e externo das granjas na fase de creche foram obtidas a partir do uso de uma metodologia simplificada. Os resultados obtidos para a estimativa do consumo de água mostraram que o modelo não linear Logístico foi o que melhor se ajustou aos dados médios semanais, tanto na fase de crescimento-terminação (R2=0,989; erro de estimação: 0,11 L·suíno-1) quanto nos sistemas de produção ?wean-to-finish? (R2=0,997; erro de estimação: 0,12 L·suíno-1·d-1), considerando a idade dos animais. O modelo para estimativa do volume de dejetos produzidos apresentou robustez e precisão na fase de creche (R2=0,931; erro de estimação: 0,13 L·suíno-1·d-1). No entanto, na fase de crescimento-terminação foi necessário desenvolver um novo termo para a equação do balanço de água nos suínos (R2=0,740; erro de estimação absoluto: 0,38±0,32 L·suíno-1·d-1). Os valores estimados para a composição dos dejetos apresentaram correlações moderadas a fortes, sendo os erros de estimação variáveis entre as fases fisiológicas [Creche: nitrogênio (9,4%); fósforo: (14,9%); Crescimento-terminação: nitrogênio (20,9%); fósforo: (15,3%)]. As emissões dos gases de efeito estufa e NH3 determinadas para granjas na fase fisiológica de creche foram de 0,42 kg CO2·suíno-1·d-1, 1,07 g CH4·suíno-1·d-1; 0,07 g N2O·suíno-1·d-1 e 0,42 g NH3·suíno-1·d-1. De forma geral, o modelo desenvolvido mostrou-se eficiente como ferramenta de gestão ambiental para a estimativa do consumo de água, da produção de dejetos e da emissão de gases de efeito estufa e NH3, assumindo um erro máximo de estimação de ±20%.<br> / Abstract : The environmental problems associated with pig?s production emerge as the main reason for the development of balanced and sustainable production systems. In this context, environmental management models associated with precision animal husbandry are important simulation tools for decision-making. This research aimed to develop a mathematical model integrating the estimation of water disappearance, manure production and the emissions of greenhouse gases and ammonia at commercial pig farms. For this, four post-weaning farms and fifteen growing-finishing were selected where daily water disappearance and the volume of manure produced by the animals were measured. Each week, the manure produced and the different feeds consumed by the pigs were sampled for physical-chemical analysis. Gas concentrations both indoor and outdoor air for post-weaning phase was obtained using the simplified methodology. The results obtained for water disappearance estimation showed that the nonlinear Logistic model was the best adjusted for the average weekly data for both growing-finishing phase (R2=0.989; prediction error: 0.11 L·pig-1) and weaning-to-finishing production systems (R2=0.997; prediction error: 0.12 L·pig-1·d-1), considering the age of the animals. The estimating model for the volume of manure produced presented robustness and accuracy in post-weaning phase (R2=0.931; prediction error: 0.13 L·pig-1·d-1). However, for growing-finishing phase it was necessary to develop a new term to the equation of water balance in pigs (R2=0.740; prediction error: 0.38±0.32 L·pig-1·d-1). The estimated values for the composition of the manure showed moderate to strong correlations being the predictions error variable between physiological phases [post-weaning nitrogen (9.4%); phosphorus: (14.9%); growing-finishing: nitrogen (20.9%); phosphorus: (15.3%)]. The GHG emissions and NH3 measured at post-weaning farms were 0.42 kg CO2·pig-1·d-1, 1.07 g CH4·pig-1·d-1; 0.07 g N2O·pig-1·d-1 and 0.42 g NH3·pig-1·d-1. Overall, the model developed has demonstrated effectiveness as a environmental management tool for the estimation of water disappearance, manure production and the emissions of greenhouse gases and ammonia, assuming a maximum prediction error of ± 20%.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-16T14:39:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1696249 bytes, checksum: 4cf92a8309bc355709de83283521d240 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T14:39:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1696249 bytes, checksum: 4cf92a8309bc355709de83283521d240 (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A bovinocultura de corte ocupa mais terra que qualquer outra atividade produtiva no Brasil e é responsável por 44% das emissões de gases de efeito estufa (GHG) pelo setor de uso e mudança de uso do solo. Em resposta, o Brasil tem proposto a restauração de pastagens em larga escala como uma iniciativa para sua Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC). A restauração das pastagens é, contudo, apenas uma das alternativas de investimento que poderiam encorajar a intensificação da produção de carne bovina. Para analisar os impactos potenciais, i.e. na economia e nas emissões totais de GHG, de diferentes arranjos de estratégias de intensificação – desde a restauração das pastagens à melhorias no manejo reprodutivo e sanitário, suplementação alimentar e terminação em confinamento – nós desenvolvemos um modelo de simulação de sistemas de produção de bovinos de corte (SimPec) e realizamos um estudo para o estado do Mato Grosso. Nossos resultados indicam que a restauração das pastagens em larga escala, ao invés de reduzir as emissões de GHG, pode ameaçar o sucesso da NDC brasileira. A fixação de carbono no solo após a restauração das pastagens não compensa as emissões marginais por conta das altas densidades de lotação animal. Apenas aumentar a produção de carne bovina levará a um aumento nas emissões totais da pecuária de corte bovina. Ao invés da restauração massiva das pastagens, investimentos em suplementação alimentar dos animais a pasto e o confinamento juntamente com melhorias complementares nas estratégias de produção são mais prováveis de impulsionar melhorias econômicas, produtivas, e, em particular, perspectivas ambientais para a bovinocultura de corte no Brasil. / Cattle ranching occupy more land than any other production activity in Brazil and accounts for 44% of greenhouse gas (GHG) emissions from the land use sector. In response, Brazil has proposed a large-scale pasture restoration target as a mitigation measure for its Nationally Determined Contribution (NDC). Pasture restoration is, however, only one option in a portfolio of investments that could be brought to bear to encourage intensification in beef production. To analyze the potential impacts, i.e. economic and overall GHG emissions, from mixes of intensification strategies―from pasture restoration to improved health and reproductive management, pasture supplementation, and feedlot operations―, we developed a simulation model of the cattle ranching system (SimPec) and applied it to Mato Grosso state. Our results show that large-scale pasture restoration, instead of reducing GHG emissions, threatens the success of Brazil’s NDC. Soil carbon fixation after pasture restoration does not compensate marginal emissions due to higher stock densities; simply increasing beef production will lead to an overall rise in GHG emissions from the cattle sector. Rather than pasture restoration, investments in confinement operations along with complementary improvements in production strategies are more likely to prompt better economic, productive, and, in particular, environmental outlooks for the cattle sector in Brazil.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-26T13:39:41Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1008156 bytes, checksum: 5165b57ff014e04764014933a2ed36d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T13:39:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1008156 bytes, checksum: 5165b57ff014e04764014933a2ed36d5 (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O crescente cultivo de florestas plantadas de eucalipto no bioma Cerrado brasileiro, segundo maior bioma do país, e a atual preocupação com as mudanças climáticas, motivaram o atual estudo. A tese foi dividida em quatro capítulos que englobam as fases de pré corte ao pós plantio do eucalipto, fase do ciclo da cultura onde as maiores interferências físico-químicas do solo ocorrem. No primeiro capítulo foram avaliados o impacto de diferentes métodos de colheita e preparo do solo para o plantio de povoamentos de eucalipto no carbono orgânico do solo (COS) por meio dos fluxos de gases de efeito estufa (GEEs).Foi avaliada a emissão dos GEEs de solos de talhão submetido a dois métodos de colheita, Feller + Skidder (F+S) e Harvester + Forwarder (H+F), antes e após a colheita, e antes e após o preparo do solo (subsolagem) em cada método de colheita. O solo sob eucalipto colhido pelo método F+S proporciona os maiores fluxos de CO2 para atmosfera quando comparado ao H+F, devido ao distúrbio causado à superfície do solo e as cepas do eucalipto, principalmente após a subsolagem, em que se expõe o COS anteriormente protegido. Os solos sob plantio de eucalipto estudado atuam como drenos de CH4 e esses influxos não são afetados pelos sistemas de colheita, preparo do solo e manejo dos resíduos. Não foi observado emissões líquidas de N2O do solo, porém não há também indícios de sequestro desse gás. No segundo capítulo avaliou-se o efeito de diferentes fontes nitrogenadas nas emissões de N2O e CO2 em solos cultivados com eucalipto em três regiões do Brasil. As avaliações de N2O e CO2 foram realizadas em câmaras estáticas instaladas no solo sob povoamentos de eucalipto nas regiões de Monte Carmelo - MG, São Gabriel - RS e em Três Lagoas - MS. Os fluxos de N2O do solo sob povoamentos de eucalipto são baixos, mesmo sob condições favoráveis de umidade e aplicação de fertilizantes nitrogenados. Os solos sob povoamentos de eucalipto nas três regiões proporcionam emissões médias de 1,92 kg ha-1 ano-1 de N2O e de 553,53 kg ha-1 ano-1 de CO2. Os fluxos de CO2 do solo se dão nos primeiros dias após a fertilização nitrogenada do solo. No terceiro capítulo estimou-se o aporte de C ao solo via raízes finas do eucalipto manejado sob talhadia (condução) e alto fuste (reforma). Aparatos metálicos preenchidos com o solo de pastagem (C4) foram instalados no solo sob eucalipto com o propósito de avaliar a substituição da MOS por meio da alteração da razão isotópica do C. As coletas dos aparatos foram ao longo do tempo. O eucalipto manejado sob reforma proporcionou maiores incrementos de raízes finas ao solo, porém o manejado sob condução apresentou maior taxa de renovação e aporte de C ao solo. As raízes finas do eucalipto contribuíram ao ano com 17 e 13 % do C total do solo ao final de um ano. A taxa de recuperação do C aportado pelas raízes finas do eucalipto pelo solo foi de 42,5 e 28 %, respectivamente, para o manejo de condução e reforma. No último capítulo avaliou-se a dinâmica do carbono orgânico do solo e os fluxos de gases em povoamentos de eucalipto prestes a serem colhidos após serem cultivados com diferente adubação e irrigação. Amostras de solo e de gases foram coletadas em povoamentos de eucaliptos cultivados sem e com irrigação (em área total), e com diferentes adubações (comercial da empresa e potencial). O cultivo do eucalipto prestes a ser colhido apresentou potencial em acumular C-total, atuar como dreno de CO2 e CH4 atmosférico, além de recuperar a qualidade do solo, quando se avalia o perfil do solo como um todo, comparado ao cerrado nativo. / The increasing short-rotation eucalyptus cultivation in the Brazilian Cerrado biome, the second largest biome in the country, and the current concern about climate change motivated the current study. This thesis is divided into four chapters that cover the stages of pre-cut to after planting eucalyptus phase when the largest physico-chemical interference on soil occur. In the first chapter we evaluated the impact of different methods of harvesting and soil preparation for planting of eucalyptus on soil organic carbon (SOC) by measuring greenhouse gas fluxes (GHGs). The emissions of GHGs under two harvesting methods Feller + Skidder (F+S) and Harvester + Forwarder (H+F) was evaluated, before and after harvesting, and before and after site preparationfor new planting (subsoiling). The soil under eucalyptus harvested with the F+S methodled to the highest CO2 fluxes into the atmosphere as compared to the H+F module as result of greater disturbance caused to the soil surface, especially after the subsoiling, which exposes the previously protected COS. The soils under eucalyptus plantation were found to act as CH4 drains and these influxes are not affected by the wood harvesting systems, soil preparation and waste/residue management. There was no net emission of N2O soil, but there was also no evidence for net N2O gas sequestration by the soil. In the second chapter we evaluated the effect of different nitrogen sources on emissions of N2O and CO2 in soils cultivated with eucalyptus in three distinct regions in Brazil. Evaluations of N2O and CO2 were performed using static chamber installed on the soil surface under eucalyptus plantations in the regions of Monte Carmelo - MG, São Gabriel - RS and Três Lagoas - MS. The N2O fluxes of soil under eucalyptus plantations are low, even under favorable conditions of moisture and application of nitrogenous fertilizers. Emissions of N2O and CO2.by soils under eucalyptus plantations in the three regions averaged 1.92 kg ha-1 yr-1and 553.53 kg ha-1 yr-1, respectively. Most soil CO2 effluxes occured in the first days after nitrogen fertilization of the soil. In the third chapter we studied the contribution to SOC by fine roots of eucalyptus managed under coppicingor new planting. Screened stainless steel cores filled with pasture soil (most C-C4-derived C) were installed in the top soil under eucalyptusin order to assess fine root growth and turnover as well as their contribution to SOC by tracking down the changes in the 13 C natural abundance. We buried the root ingrowth cores and then sampled them over distinct time periods. Eucalyptus managed under new plantinghas greater fine roots growth, while that managed under coppicing showed a higher turnover rate and C input to soil. Fine eucalyptus roots contributed with 17 and 13% of the total soil C at the end of the first year. Therecovery rate of C contributed by the fine roots of eucalyptus to the soil was 42.5 and 28%, respectively, for stands managed under coppicing and new planting. In the last chapter we evaluated the contents of soil organic carbon fractions and gas fluxes in a eucalypt plantation at pre-harvest time as affected by fertilization and irrigation treatments. Soil samples and soil surface gas flux were collected in stands of eucalyptus grown under rainfed or irrigated conditions, either with a conventional standard fertilization or an alternative (higher potential yield) fertilization. Eucalyptus stands at pre-harvest age (7- yr old) have the potential to accumulate more SOC, and also act as net drains for atmospheric CO2 and CH4. They improve soil quality when evaluating the C accumulation and distribution in the soil profile as a whole, as compared to the soil under the native Cerrado vegetation.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-29T13:55:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1813742 bytes, checksum: fee7da14bda2df29d9e5fc0d3ccc8be7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T13:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1813742 bytes, checksum: fee7da14bda2df29d9e5fc0d3ccc8be7 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A contribuição da agricultura para as emissões dos gases de efeito estufa (GEE) tem sido abordada em vários estudos. Os solos podem atuar como fonte ou dreno destes gases. O sequestro de C no solo pode contribuir para a mitigação das mudanças climáticas em algumas regiões, dependendo das opções disponíveis para as práticas de manejo e uso do solo. Este estudo está dividido em 2 experimentos, os quais foram conduzidos em uma área localizada no município de São Gabriel (30°26’ S; 54°31’ W), região da Depressão Central, Rio Grande do Sul, Brasil. O experimento 1 teve como objetivos: (1) avaliar as emissões de CO2 e CH4 em uma área de substituição do Bioma Pampa por plantio de Eucalipto; (2) avaliar as emissões de CO2 na floresta de eucalipto frente à diferentes entradas de C ao solo; (3) determinar a contribuição da respiração autotrófica para os fluxos de CO2; (4) avaliar a concentração de CO2, CH4 nas camadas do solo sob o bioma Pampa e o plantio de eucalipto, (5) determinar a contribuição relativa do CO2 de eucalipto para as camadas do solo. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados (DBC) com 4 repetições. Nas áreas de eucalipto, para a quantificação da concentração de CO2, CH4 e razão isotópica do carbono (13C/12C), os tratamentos consistiram em 2 posições no talhão (L ou EL), 2 manejos da serapilheira [com (+S) e sem (-S)], 2 aportes de C radicular [com (+R) e sem (-R)] e um tratamento adicional (Bioma Pampa). Nos pampas, para a comparação da concentração de CO2, CH4 e 13 C/12C e fluxo de CO2, CH4 com o plantio de eucalipto, foi utilizado o delineamento sistemático. Durante 29 meses de crescimento da floresta de eucalipto, as emissões de CO2 foram maiores na área do Pampa do que no plantio florestal. O mesmo foi observado para a concentração de CO2 ao longo do perfil do solo, até 1 m de profundidade. O estabelecimento de plantios de eucalipto não alterou as emissões de CH4. A contribuição da respiração autotrófica para a respiração do solo aumentou linearmente ao longo do experimento sendo a menor contribuição observada em Fevereiro 2014. O experimento 2 teve como objetivos: 1)avaliar a taxa de decomposição dos resíduos da colheita de eucalipto; 2) Identificar os grupos de microorganismos responsáveis pela decomposição dos resíduos; 3) Avaliar o efeito da qualidade dos resíduos de eucalipto para as frações da MOS; 4) Quantificar o conteúdo de C derivado do resíduo incorporado no PLFA e na MOS. Utilizado o DBC com 4 repetições, com os tratamentos foram arranjados em parcelas subdivididas. A parcela constituiu dos 4 tempos de coleta (0, 3, 6, 12 meses posteriores à instalação do experimento). Na subparcela, os tratamentos consistiram de um fatorial 3x2x2, sendo 3 composições do resíduo (sem resíduo, resíduo completo e resíduo completo menos casca), 2 tipos de manejo (resíduos incorporados e deixados na superfície) e níveis de N (0 e 200 kg/ha). A incorporação dos resíduos aumenta taxa de decomposição e reduz a estabilização de C no solo. Quando deixados na superfície houve uma redução na taxa de decomposição e para resíduos com casca a taxa de decomposição era 20 % menor. Bactérias gram-negativa e Fungos foram os grupos microbianos mais responsáveis pela decomposição dos resíduos. A presença da casca e a adição de N aumentaram a estabilização do C no solo e a incorporação de C dos resíduos pelos G- ve e Fungos. O estabelecimento de plantios de eucalipto nas áreas do Pampa mostrou um grande potencial para mitigar as emissões de GEE e aumentar a estabilização do C no solo. / The contribution of agriculture to greenhouse gases emissions has been reported in many studies. Soils can act as a sink or source for these gases. Soil carbon sequestration can contribute to climate change mitigation in some regions, relying on available management practices and soil use. This study is shared in 2 experiments, that were conducted in a site located at São Gabriel town (30°26’ S; 54°31’ W), Central Depression region, Rio Grande do Sul, Brazil. Experiment 1 aims to (1) evaluate CO2 and CH4 emissions in a site which Pampa Biome was substituted by Eucalyptus plantation; (2) evaluate CO2 in a eucalyptus plantation due to different C source in soil; (3) determinate the contribution of autotrophic respiration to CO2 fluxes; (4) evaluate CO2 and CH4 concentration of soil depths in Pampa biome and Eucalyptus stand; (5) determinate eucalyptus C-CO2 contribution for soil depths. A complete randomized block design with four replications was performed. Attempting to quantify CO2 and CH4 concentrations and the C isotopic ratio (13C/12C) in Eucalyptus stand, treatments consisted of 2 positions in the experimental plot (row and inter-row), 2 litter management [with (+S) or without (-S)], 2 C roots input [with (+R) or without (-R)] and an additional treatment (Pampa Biome). Attempting to compare CO2 and CH4 concentration, 13 C/12C and CO2 and CH4 fluxes in Pampa Biome with Eucalyptus stand, a systematic design was performed. During 29 months of Eucalyptus plantation establishment, CO2 emissions were higher in Pampa Biome than in afforested site. Similarly, CO2 concentration in soil layers until 1 m depth was higher in Pampa than in Eucalyptus sp. Afforestation of Pampa did not alter the CH4 emissions. The contribution of autotrophic respiration linearly with time and the lowest contribution was observed in February 2014. The experiment 2 aims to: (1) evaluate the rate of eucalypt harvest residues; (2) identify microbial groups responsible of litter decomposition; (3) evaluate effects of quality of eucalypt harvest residue to SOM fractions; (4) quantify the amount of residue-C incorporated on PLFA and SOM. A complete randomized block design with four replications was performed and treatments were arranged in a split-plot design. The main plot were 4 sampling times (0, 3, 6 and 12 months after the experiment establishment). The subplot, treatments consisted of a factorial 3x2x2 with 3 litter composition (without residue, with residue and residue with bark maintenance), 2 placement of harvest residue (surface or incorporation) and 2 N levels (0 and 200 kg ha-1). Residue incorporation increased residue decomposition rate and decreased soil C stabilization. Residues were left on soil surface had lower decomposition rate and to residues with bark the decomposition rate was 20 % lower. Gram negative bacteria and Fungi were the main microbial group responsible for decomposition rate. Maintenance of bark and N fertilization enhanced soil C stabilization and residue C incorporation on Gram negative and Fungi. Eucalyptus sp. establishment in Pampa Biome showed great potencial to mitigate GEE and enhance the soil C stabilization.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-12-15T16:48:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-15T16:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de carvão vegetal, sendo este utilizado em grande parte pelo setor industrial brasileiro, principalmente pelo segmento siderúrgico. A utilização do carvão vegetal nesse segmento ainda é baixa, em torno de 1⁄4, apesar de ter grandes benefícios ambientais quando comparado com o carvão mineral. No entanto, os benefícios ambientais passaram a ser questionados pelas emissões de metano e outros poluentes durante o processo de produção do carvão vegetal. Logo, rotas para minimizar esses impactos estão sendo desenvolvidas, a qual destaca-se a combustão dos gases poluentes por meio de fornalhas acopladas aos fornos, reduzindo as emissões a dióxido de carbono e água. Nesse sentido, o objetivo principal desse trabalho foi desenvolver e avaliar o desempenho de uma fornalha de alvenaria para combustão dos gases da carbonização da madeira visando a redução das emissões atmosféricas na produção de carvão vegetal. Como objetivos específicos, obter os parâmetros de funcionamento da fornalha; quantificar a redução de emissões de gases poluentes durante sua queima na fornalha, por meio de um analisador de gases; e avaliar o efeito da classe de diâmetro da madeira no tempo de carbonização e na qualidade do carvão vegetal. Para isso, foi construído um sistema forno-fornalha e para as carbonizações utilizou-se madeira de Eucalyptus sp., em duas classes de diâmetro, de 7 -12 e de 13 - 18 cm, sendo realizadas três carbonizações para cada classe. Verificou-se que o tempo de queima dos gases nas carbonizações utilizando toras de 7-12 cm de diâmetro foi de 41,79% do tempo total do processo. Para as toras de maior diâmetro esse tempo foi de 34,73%. Já o consumo total de combustível auxiliar foi de aproximadamente 43,27 kg para as carbonizações das toras de menor diâmetro e de 55,56 kg para as toras de diâmetro maior. Devido a combustão dos gases da carbonização ao longo da fase exotérmica, foi observado redução das concentrações de CO e CH 4 na chaminé da fornalha de 66,5 e 70%, respectivamente, resultando na redução de 76,45 kg de CO 2 e por tonelada de carvão produzido. As carbonizações realizadas com madeiras de menor classe de diâmetro reduziram 14,86% do tempo em relação à classe de maior diâmetro e tiveram rendimento gravimétrico médio em carvão vegetal superior; apesar do menor enfornamento em madeira (4,45%). Conclui-se que a fornalha teve bom desempenho para a combustão dos gases da carbonização, independentemente da classe de diâmetro avaliada. A redução desses gases por meio de sua queima em fornalhas representa importante contribuição na mitigação de gases de efeito estufa, além de melhorar consideravelmente as condições de trabalho numa praça de carbonização. / Brazil is the world's largest producer and consumer of charcoal, which is used in large part by the Brazilian industrial sector, mainly by the steel segment. The use of charcoal in this segment is still low, around 1⁄4, despite having great environmental benefits when compared to coal. However, the environmental benefits have come to be questioned by emissions of methane and other pollutants during the charcoal production process. Therefore, routes to minimize these impacts are being developed, which highlights the combustion of the polluting gases through furnaces coupled to the furnaces, reducing them to emissions to carbon dioxide and water. In this sense, the main objective of this work was to develop and evaluate the performance of a masonry furnace for the combustion of wood carbonization gases in order to reduce atmospheric emissions in the production of charcoal. And as specific objectives, obtain the parameters of operation of the furnace; Quantify the reduction of emissions of pollutant gases during its burning in the furnace by means of a gas analyzer; And to evaluate the effect of the diameter class of the wood on the carbonization time and on the quality of the charcoal. A Kiln-furnace system was constructed for this purpose, and for the carbonisations, Eucalyptus sp. Wood was used in two diameter classes, 7-12 and 13-18 cm, with three carbonations for each class. It was found that the time of burning of the gases in the carbonizations using logs of 7-12 cm in diameter was 41.79% of the total time of the process. For logs with the largest diameter this time was 34.73%. The total auxiliary fuel consumption was approximately 43.27 kg for the smaller diameter logs and 55.56 kg for the larger diameter logs. Due to combustion of the carbonization gases along the exothermic phase, a CO and CH4 reduction in the furnace stack of 66.5 and 70% respectively was observed; Resulting in the reduction of 76.45 kg of CO2e per ton of coal produced. The carbonisations carried out with wood of smaller diameter class reduced 14.86% of the time in relation to the class of larger diameter; And had an average gravimetric yield of higher charcoal; However they had a smaller wooden stake at 4.45%. It was concluded that the furnace had a good performance for the combustion of the carbonization gases, regardless of the diameter class evaluated. The reduction of these gases by burning them in furnaces represents an important contribution to the mitigation of greenhouse gases, as well as considerably improving working conditions.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-07T14:34:19Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1137519 bytes, checksum: fe21989fd6620193c3da21902f4f7867 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-07T14:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1137519 bytes, checksum: fe21989fd6620193c3da21902f4f7867 (MD5) Previous issue date: 2014-06-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este estudo teve por objetivo desenvolver e avaliar o desempenho de uma fornalha metálica para combustão dos gases da carbonização da madeira, para a redução das emissões de gases poluentes e geradores do efeito estufa na produção de carvão vegetal. Foram realizadas cinco carbonizações, com faixas de temperatura de carbonização predefinidas, utilizando-se madeira de Eucalyptus sp., na Unidade Experimental de Carvão Vegetal da Universidade Federal de Viçosa - MG. O rendimento gravimétrico, as propriedades do carvão vegetal, os perfis térmicos do forno e da fornalha e os seus parâmetros de funcionamento foram determinados. Para caracterização dos gases não condensáveis, CH4, CO, CO2, H2 e O2, foram realizadas coletas com intervalo de 1 hora durante o processo. Por meio de um analisador de gases foram determinadas as concentrações antes e após a fornalha para averiguar a redução das emissões de gases tóxicos nocivos ao homem e ao meio ambiente. O rendimento gravimétrico e a qualidade do carvão vegetal foram satisfatórios tanto para uso siderúrgico como para o uso doméstico. Concluiu- se que a fornalha funcionou adequadamente, ocorrendo em tempo médio de combustão dos gases de 42% do tempo total de carbonização, e com reduzido consumo de combustível auxiliar. A combustão dos gases na fornalha levou à redução média de 86% de monóxido de carbono e 88% de metano durante o período em que houve combustão, o que contribui para salubridade local e redução da emissão de gases tóxicos e geradores do efeito estufa. / This study aimed to develop and evaluate the performance of a metal furnace for combustion of gases produced by wood the wood carbonization, for the reduction of pollutant and greenhouse gases emissions. Five carbonizations were performed, with temperature ranges predefined, using Eucalyptus sp. Wood, in the Charcoal Experimental Unit of the Federal University of Viçosa - MG. The gravimetric yield, the charcoal properties, the thermal profile of the kiln and the furnace, and the furnace operating parameters were measured. To characterize the non-condensable gases, CH4, CO, CO2, H2 and O2 were made collections with interval of one hour during the process. The gases concentrations before and after the furnace during carbonization were determined using a gas analyzer, checking the reduction of the harmful to humans and the environment toxic gas emissions. The gravimetric yield and quality of charcoal were satisfactory for ironmaster and domestic use. It was concluded that the furnace functioned properly, occurring an average gases burning time of 42% of the total carbonization time, and reduced consumption of auxiliary fuel. The gases combustion in the furnace resulted in a mean reduction of 86% carbon monoxide and 88% methane during the period in which the combustion occurred, contributing to the health of local and reduction in emission of toxic and greenhouse generators gases. / Não foi encontrado o CPF do autor.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:21:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328198.pdf: 2694487 bytes, checksum: 5e5fc310a1fc5ec399f41695119a8c00 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os Sistemas de Produção de Animais Confinados (SPACs) têm sofrido fortes pressões, relacionadas aos impactos ambientais causados pelageração de grandes quantidades de efluentes e o consumo elevado deágua. Buscando alternativas para a diminuição desses impactos, o tratamento e o reúso dos efluentes tratados surgem como alternativas para viabilizar, ambientalmente, os SPACs. No entanto, os processos pararemoção de nitrogênio conhecidos, ainda geram efluentes com nitrato (NO3-) residual, e o reúso desses efluentes tratados, na limpeza das instalações suinícolas, causa o encontro do NO3- com o carbono orgânico presente nos dejetos, propiciando condições para que ocorra a redução do NO3- a N2 por micro-organismos desnitrificantes. Todavia, pouco se sabe sobre a bio disponibilidade do carbono orgânico para desnitrificação em dejetos frescos de suínos (DFS) e os reais ganhos e impactos que a prática do reúso desses efluentes pode causar. Com o exposto, buscou se com esse trabalho responder, principalmente, o efeito do aporte deNO3- em DFS e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) provenientes dessa prática. Os experimentos foram conduzidos em duas etapas. Inicialmente, foi avaliada a disponibilização do carbono orgânico, através do acompanhamento da formação de Ácidos Carboxílicos de Cadeia Curta (ACCC) na estocagem dos DFS. Na segunda etapa, foram avaliadasas influências da temperatura e da relação C/N na velocidade de consumo de N-NOx e emissão de gases de efeito estufa durante a simulação do reúso em escala de laboratório. Os resultados obtidos apontampara a importância da disponibilização do carbono orgânico no DFS, principalmente, com a formação dos ACCC, ao se realizar a inserção deNO3- no DFS através do reúso dos efluentes. Observou-se também a forte influência da temperatura na formação dos ACCC no DFS, uma vez que imposta a mudança na temperatura de 10 para 18 °C a velocidadede formação dos ACCC aumentou 10 vezes. Além disso, os resultados apresentam um ganho ambiental com a diminuição da emissão de GEE ao promover a desnitrificação heterotrófica com o reúso de efluentes ricos em NO3- na higienização das instalações suinícolas. Observouse que na desnitrificação em DFS com relações COS/N-NOx acima de10 e temperaturas de 18 a 25 °C obteve-se reduções acima de 80% na emissão de GEE durante a estocagem dos mesmos.<br> / Abstract : The Concentrated Animal Feeding Operations (CAFOs) have been under pressure, due to their environmental impacts on water, soil and air, caused by the generation of large amounts of effluents and high water consumption in the farms. Treatment and reuse of treated effluents are an alternative to make feasible environmentally the CAFOs. The conventional effluents management is based on storage and use as biofertilizer. However, in areas where there are nutrients surplus is necessary treat them, aiming the removal of nutrients, e.g. nitrogen. The conventional nitrogen removal process also produces effluents with high concentrations of nitrate (NO3 -). However, by making the reuse of these treated effluents for swine facilities cleaning can provides carbon for heterotrophic denitrification. However, few studies were been conducted about the bioavailability effect of organic carbon on the denitrifying microorganisms in fresh swine manure (FSM). The main objective of this study was to verify the effect of FSM organic carbon degradation and bioavailability on NO3 - and greenhouse gases emissions (GHG) from this practice. The experiments were conducted in two stages, initially was evaluated, by kinetic assays, the organic carbon availability, by monitoring of short-chain fatty acids (SCFA) generation, on FSM storage time. In the second step, were evaluated the influences of temperature and C/N ratio on the NOx-N consumption rate and GHG emissions rate during reuse simulation in laboratory scale. The results pointed out the importance of the organic matter bioavailability in FSM on the NOx-N removal rate and nitrous oxide emissions (N2O) when performing the NO3 - insertion in FSM through the reuse of treated effluent. The results also show the strong temperature influence on the SCFA generation in FSM. When the temperature increased from 10 °C to 18 °C the SCFA generation rate increased 10 times. Furthermore, the results show a significant environmental benefit due to the decreasing of GHG emissions mixing effluents rich in NO3 with raw manure. The kinetic assays with C/N ratio higher than 10 and with the temperatures increasing from 18 °C to 25 °C GHC emission was reduced in 90% during storage.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-01T04:15:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348397.pdf: 1608573 bytes, checksum: fecb57155c54ecba8ecb6ebc436ae0b1 (MD5) Previous issue date: 2017 / A adição de resíduos vegetais e dejetos de aves (DA) pode contribuir para um aumento das emissões de óxido nitroso (N2O). Para avaliar o efeito dos sistemas de manejo do solo sobre as emissões de N2O em sistema plantio direto de hortaliças (SPDH) cultivado com cebola (Allium cepa L.), foram realizados um estudo em laboratório e outro em condições de campo. Em laboratório, foram avaliados os tratamentos resíduos de nabo forrageiro (NF), aveia preta (AP), NF+DA, AP+DA, ureia (U) e controle (S). O estudo foi conduzido em câmara tipo BOD na ausência de luz e a uma temperatura de 25°C±0,5. A umidade do solo foi variada pela aplicação de ciclos de umedecimento e secagem, buscando-se valores de espaço poroso saturado por água (EPSA) entre 40 e 80%. Os resíduos vegetais foram coletados a campo e colocados sobre o solo, em quantidades, assim como DA e U, equivalentes aos tratamentos conduzidos a campo. O estudo de campo foi conduzido em um Cambissolo Húmico, na Estação Experimental da EPAGRI de Ituporanga (SC), região do Alto Vale do Itajaí. Foram avaliados seis tratamentos sob SPDH: (i) vegetação espontânea (VE), (ii) vegetação espontânea + DA (VE+DA), (iii) NF, (iv) NF+DA, (v) AP, (vi) AP+DA; e um tratamento sob sistema de preparo convencional do solo (SPC). No estudo de campo foram quantificados os estoques de carbono orgânico total no solo (COT) nas camadas de 0-10 e 10-20 cm. Para os dois estudos, as emissões de N2O avaliadas ao longo de 99 dias, período equivalente ao ciclo de cultivo da cebola, foram afetadas pelos sistemas de manejo. Teve destaque o tratamento NF+DA, que emitiu ao 01 dia 3068µg N-N2O m-2 h-1 (incubação) e 2079 µg N-N2O m-2 h-1 (campo), o equivalente a 2,7 e 61vezes as emissões verificadas nos tratamentos U e SPC, respectivamente. A deposição de resíduos de AP e NF sobre o solo incrementou os valores de emissão acumulada em aproximadamente duas vezes, quando comparada ao solo. Com adição de DA sobre os resíduos de NF (NF+DA) em incubação, as emissões de N2O foram incrementadas na ordem de 2,2 e 3,9 vezes, comparativamente aos tratamentos com adição de NF e ao controle (S), respectivamente. No experimento de campo, as maiores emissões de N2O ocorreram aos 15 dias pós-manejo, representando, em média, 50,3% das emissões dos tratamentos em SPDH e 9,2% das emissões do SPC. Os resultados indicam que a característica dos resíduos culturais, bem como a adição de DA tem maior influência na emissão de N2O, principalmente na fase inicial de decomposição dos resíduos vegetais e dos DA. Os maiores valores nos estoques de COT na camada de 0-10 cm ocorreram nos tratamentos com adição de resíduos de plantas de cobertura, que foram 31,2; 26,2 e 20,2% maiores que no SPC, para os tratamentos, NF, AP e VE, respectivamente. Na camada de 0-20 cm, os estoques não diferiram estatisticamente, mas o tratamento com adição de resíduos de NF apresentou valores 9,2% maiores que os verificados no tratamento SPC. O uso do NF como planta de cobertura contribuiu para a ocorrência de picos mais intensos de emissão de N2O durante o ciclo da cebola, mas seu uso também incrementa os estoques de COT na camada superficial do solo (0-10 cm). Os fluxos elevados e emissões acumuladas de N2O acima dos valores observados na literatura podem estar associados a uma baixa eficiência em absorção de N pela cultura da cebola.<br> / Abstract : Use of cover crops and poultry manure (PM) addition may lead to an increase in nitrous oxide (N2O) emissions. With the aim of evaluating the effect of soil management systems on N2O emissions in onion (Allium cepa L.) in a no-tillage vegetable system (NTVS), experiments in laboratory and field conditions were carried out. In the laboratory experiment, treatments were oilseed radish + poultry manure (OR + PM), black oats + PM (BO + PM), OR, BO, urea (U), and control (fallow). The experiment was carried out in a BOD chamber in the dark, at 25° C ± 0.5° C. Soil moisture variation was obtained by wetting and drying cycles, so water saturated pore space (WSPA) would oscillate between 40 and 80%. Plant residues collected in the field were put onto the soil surface. The amounts of residues, as well as PM and U, were equivalent to treatments carried out in the field. The field experiment was carried out in a Humic Distrudept soil, in Ituporanga (Southern Brazil). Six treatments under NTVS were evaluated: fallow (FW), fallow + PM addition (FW + PM), OR, OR + PM, BO, BO + PM; and a treatment under conventional tillage system (CT). Total organic carbon stocks (TOC) in the 0-10 and 10-20 cm layers were quantified in the field experiment. In both experiments, N2O emissions were evaluated over 99 days, corresponding to the onion grown cycle. In both situations, N2O emissions were affected by management systems, especially by OR + PM, which emitted at day 01 the equivalent of 3068 µg N-N2O m-2 h-1 and 2079 µg N-N2O m-2 h-1, in BOD and the field, respectively. BO and OR residue addition to the soil led to a two-fold increase in accumulated emission values, as compared to the control. The addition of PM to OR (OR + PM) increased emissions 2.2 and 3.9 times, as compared to OR and control treatments, respectively. In the field experiment, the highest emissions of N2O occurred 15 days after plant rolling, and they were equivalent to 50% of emissions from NTVS and 9.2% of CT emissions. These results indicate that traits of the cover crops residues, as well as PM addition, have a major effect on N2O emission, especially during the initial phase of plant residue and PM decomposition. The highest TOC values were in the 0-10 cm layer of treatments with cover crop residue addition. That variable was 31.2; 26.2, and 20.2% higher in OR, BO, and FW, respectively, than for CT areas. In the 0-20 cm layer, TOC did not vary, but OR residue addition had values 9.2% higher than those verified in the CT treatment. OR contributed to the occurrence of more intense peaks of N2O emission during the onion growth cycle. However, its use increased TOC stocks in the top soil layer (0-10 cm). High N2O fluxes and accumulated emissions, above values shown in the scientific literature, seem to be associated with low N uptake efficiency by onions.

Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:24:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338241.pdf: 1531192 bytes, checksum: 9918e87bb93840ac7ea0cb28c5003061 (MD5) Previous issue date: 2015 / A apreensão decorrente das mudanças climáticas causadas pelo aumento das emissões de gases do efeito estufa (GEE), especialmente de dióxido de carbono CO2 tem alavancado diretrizes no sentido de mitigar os impactos negativos advindos da mudança climática no mundo. As emissões antrópicas de CO2 pelo setor industrial vêm contribuindo de maneira incisiva para o aumento de emissões dos gases do efeito estufa, sendo que as indústrias de siderurgia e de papel celulose tem papel preponderante na elevação do quantitativo de emissões de GEE. Neste contexto, o presente trabalho demonstra a mitigação das emissões de CO2 obtidas pela substituição dos combustíveis fósseis mais poluentes pelo gás natural que apresenta menor potencial de emissão de GEE. Através da metodologia Top-down proposta pelo IPCC, quantificou-se no período de 2010 a 2014 um total de 1,4 milhões de toneladas de CO2 evitadas para o meio ambiente pelas indústrias siderúrgicas e de papel celulose da Região do Vale do Aço-MG decorrentes da substituição de combustíveis fósseis, como óleo combustível, óleo diesel e GLP pelo Gás Natural, trazendo resultados consideráveis e benefícios para meio ambiente.<br> / Abstract : The seizure resulting from climate change caused by increased emissions of greenhouse gases (GHGs), especially carbon dioxide CO2 has leveraged guidelines to mitigate the negative impacts from climate change in the world. Anthropogenic CO2 emissions by the industrial sector has contributed incisively to increased emissions of greenhouse gases, and the industries of paper pulp mills have major role in raising the quantity of GHG emissions. In this context, this work demonstrates the mitigation of carbon dioxide emissions CO2 obtained by replacing fossil fuels more pollutants from the natural gas that has less potential for greenhouse gas emissions. Through top-down methodology proposed by the IPCC, quantified in the period from 2010 to 2014 a total of 1.4 million tons of CO2 avoided for the environment by the steel and paper industries cellulose Vale do Aço-MG Region from switching from fossil fuels such as fuel oil, diesel oil and LPG by natural gas, bringing significant results and benefits for the environment.

Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338241.pdf: 1531192 bytes, checksum: 9918e87bb93840ac7ea0cb28c5003061 (MD5) Previous issue date: 2015 / A apreensão decorrente das mudanças climáticas causadas pelo aumento das emissões de gases do efeito estufa (GEE), especialmente de dióxido de carbono CO2 tem alavancado diretrizes no sentido de mitigar os impactos negativos advindos da mudança climática no mundo. As emissões antrópicas de CO2 pelo setor industrial vêm contribuindo de maneira incisiva para o aumento de emissões dos gases do efeito estufa, sendo que as indústrias de siderurgia e de papel celulose tem papel preponderante na elevação do quantitativo de emissões de GEE. Neste contexto, o presente trabalho demonstra a mitigação das emissões de CO2 obtidas pela substituição dos combustíveis fósseis mais poluentes pelo gás natural que apresenta menor potencial de emissão de GEE. Através da metodologia Top-down proposta pelo IPCC, quantificou-se no período de 2010 a 2014 um total de 1,4 milhões de toneladas de CO2 evitadas para o meio ambiente pelas indústrias siderúrgicas e de papel celulose da Região do Vale do Aço-MG decorrentes da substituição de combustíveis fósseis, como óleo combustível, óleo diesel e GLP pelo Gás Natural, trazendo resultados consideráveis e benefícios para meio ambiente.<br> / Abstract : The seizure resulting from climate change caused by increased emissions of greenhouse gases (GHGs), especially carbon dioxide CO2 has leveraged guidelines to mitigate the negative impacts from climate change in the world. Anthropogenic CO2 emissions by the industrial sector has contributed incisively to increased emissions of greenhouse gases, and the industries of paper pulp mills have major role in raising the quantity of GHG emissions. In this context, this work demonstrates the mitigation of carbon dioxide emissions CO2 obtained by replacing fossil fuels more pollutants from the natural gas that has less potential for greenhouse gas emissions. Through top-down methodology proposed by the IPCC, quantified in the period from 2010 to 2014 a total of 1.4 million tons of CO2 avoided for the environment by the steel and paper industries cellulose Vale do Aço-MG Region from switching from fossil fuels such as fuel oil, diesel oil and LPG by natural gas, bringing significant results and benefits for the environment.