Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-28T17:41:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Fernanda Fragoso Dissertação2.pdf: 10582231 bytes, checksum: 3fee39b60f2b52fe2e73e16f7dfe6de5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-28T17:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Fernanda Fragoso Dissertação2.pdf: 10582231 bytes, checksum: 3fee39b60f2b52fe2e73e16f7dfe6de5 (MD5) Previous issue date: 2015-04-13 / CNPq / A busca por combustíveis alternativos é crescente atualmente e, dentre eles, o biodiesel é um dos destaques nas pesquisas, significando grande oferta e baixa demanda de glicerina, um de seus coprodutos. Devido aos inúmeros incentivos governamentais que impulsionam a produção de biodiesel no Brasil, tal combustível está sendo produzido largamente, e um fator preocupante frente a este exacerbado crescimento, é o destino do glicerol excedente. Para cada tonelada de biodiesel obtido são gerados 100 kg de glicerol, dentro deste contexto, a reforma a vapor é um dos meios para utilização desse excedente de glicerol com a finalidade de produzir hidrogênio. Neste trabalho para realizar a reforma a vapor do glicerol para a produção de hidrogênio foi utilizado um reator de leito fixo, alimentado com glicerol e água disperso pelo Argônio tendo como catalisador de níquel a 5% em massa suportado em γ- alumina. Este catalisador foi preparado por impregnação úmida e foi caracterizado utilizando-se os métodos: Determinação da área específica, volume e diâmetro do poro pelo método B.E.T, Difratometria de Raio-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Uma massa de catalisador de 5g foi posta em contato com o vapor de glicerol a 0,2 ml/min diluído em Argônio a 20 L/h. Operações nas temperaturas de 673, 773 e 873K sob pressão atmosférica forneceram resultados de concentrações do Glicerol os quais foram modelados segundo a formulação de Langmuir-Hinshelwood- Hougen-Watson (LHHW), as modelagens indicaram ajustes satisfatórios entre os dados e o modelo em todas as temperaturas investigadas. Relativo às etapas catalíticas da síntese direta do glicerol, foram obtidas porcentagens em seletividade, rendimento e conversão da reação de reforma a vapor do Glicerol, foi observado as maiores porcentagens a temperatura de 873K. A partir da quantificação dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio foi possível realizar uma simulação para descrever o comportamento das reações em um reator de leito fixo com comprimento de leito igual 50,0 cm. / The search for alternative fuels is currently growing and, among them, biodiesel is one of the highlights in the polls, meaning large supply and low demand of glycerin, one of his co-products. Because of the numerous government incentives that drive the production of biodiesel in Brazil, such fuel is being produced widely, and a worrying front of this exaggerated growth factor, is the fate of surplus glycerol. For each ton of biodiesel obtained are generated 100 kg glycerol, in this context, the steam reforming is a means for use of excess glycerol in order to produce hydrogen and synthesis gas. In this study to conduct the glycerol steam reforming for hydrogen production, it used a fixed bed reactor, fed with glycerol and water with Argon as the dispersed nickel catalyst supported 5% by weight of γ- alumina. This catalyst was prepared by wet impregnation and was characterized using the methods: Determination of specific area, volume and pore diameter by BET method, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Energy Spectroscopy dispersive (EDS). A 5g catalyst mass was brought into contact with the glycerol vapor at 0.2 ml / min diluted with argon at 20 L / hr. Operations at temperatures of 673, 773 and 873K at atmospheric pressure results provided Glycerol concentrations which were modeled on the formulation Langmuir-Hinshelwood- Hougen-Watson (LHHW), the modeling indicated satisfactory fit between the model data and in all the investigated temperatures. On the steps of the catalytic direct synthesis of glycerol, percentages were obtained in selectivity, yield and conversion of glycerol steam reforming reaction, it was observed higher percentages to 873K temperature. From the quantification of equilibrium and kinetic parameters it was possible to perform a simulation for describing the behavior of reactions in a fixed bed reactor bed length 50.0 cm. .

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-31T13:00:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Doutorado Johan CD.pdf: 3689018 bytes, checksum: 956c4e0d76742d36ffe10e5bd9f4fa90 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T13:00:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Doutorado Johan CD.pdf: 3689018 bytes, checksum: 956c4e0d76742d36ffe10e5bd9f4fa90 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CNPq / No presente trabalho foi investigado o desempenho de nanotubos de TiO2 sensibilizados com quantum dots de CdS na geração de hidrogênio por meio da reação de dissociação da água por meio da fotocatálise e fotoeletrocatálise. Os nanotubos de TiO2 foram obtidos pelo método de anodização (30 V, 1 hora) de chapas de Ti, em etilenoglicol e água contendo íons fluoreto. As amostras anodizadas foram submetidas a tratamento térmico 400°C durante 3 horas. Posteriormente as amostras foram sensibilizadas com quantum dots de CdS via síntese hidrotérmica in situ usando o ácido 3-mercaptopropiônico como agente estabilizante. A eficiência fotocatalítica dos materiais na produção de hidrogênio foi investigada por meio da reação de dissociação da água utilizando como fonte de irradiação um simulador solar. A quantificação do hidrogênio gerado foi determinada por meio de cromatógrafia gasosa. Por outro lado, para estimar a eficiência de geração de hidrogênio via fotoeletrocatálise, as amostras foram avaliadas como fotoânodos e medidas da fotocorrente gerada pela irradiação em uma célula fotoeletroquímica (PEC) de três eletrodos foram realizadas. A sensibilização dos nanotubos de TiO2 com os quantum dots de CdS a partir da síntese hidrotérmica in situ, permitiu uma boa impregnação e distribuição uniforme dos quantum dots ao redor da superfície dos nanotubos, de acordo com as análises de EDS e XPS. O perfil de profundidade de XPS mostrou que a concentração de CdS permaneceu praticamente inalterada (homogênea) ao longo da matriz nanotubular. A presença de ânions sulfato evidenciou a oxidação do material preferentemente na superfície. Os nanotubos conferem uma proteção ao CdS frente à oxidação e protegem também os quantum dots quanto à fotocorrosão na solução de sacrifício S2-/SO32- utilizada. Este comportamento define uma boa estabilidade na fotocorrente gerada como mostrado em experimentos de longa duração (20 horas) sob irradiação. Os resultados experimentais mostraram três comportamentos diferentes para a geração de H2 quando o tempo de síntese dos QDs de CdS aumenta. Foram observados, efeitos similares, antagônicos e sinérgicos frente à atividade fotocatalítica em relação aos nanotubos de TiO2. O efeito antagônico parece estar relacionado com a presença de duas populações de tamanhos de QDs de CdS, onde a população com um band gap menor atua como uma armadilha para os elétrons fotogerados pela população com um band gap maior, diminuindo a atividade fotocatalítica do TiO2 na região ultravioleta. A transferência de elétrons a partir dos QDs de CdS para o TiO2 foi comprovada pelos resultados de UPS combinados com as medidas do band gap óptico. A maior absorção no visível após a sensibilização com o CdS combinada com a transferência de elétrons possibilita um incremento na taxa de geração de hidrogênio por meio da fotocatálise a partir de luz visível de quase zero para os nanotubos de TiO2 até cerca de 0,3 μmol cm-2 h-1 após sensibilização com os QDs de CdS. No caso da fotoeletrocatálise em uma PEC, a taxa de geração de H2 a partir de luz visível estimada pela fotocorrente gerada após a sensibilização (1,79 μmol cm-2 h-1) chega a ser até 12 vezes maior que para os nanotubos de TiO2 sem sensibilizar (0,15 μmol cm-2 h-1). / In the present work, we investigated the performance of TiO2 nanotubes sensitized with CdS quantum dots on the photocatalytic and photoelectrocatalytic H2 production reaction. TiO2 nanotubes were obtained by anodization of Ti foil, followed by annealing to crystallize the nanotubes into anatase phase. Afterwards, the samples were sensitized with CdS quantum dots via an in situ hydrothermal route using 3-mercaptopropionic acid as the capping agent. This sensitization technique permits high loading and uniform distribution of CdS quantum dots onto TiO2 nanotubes. The XPS depth profile showed that CdS concentration remains almost unchanged (homogenous), while the concentration relative to the sulfate anion decreases by more than 80 % with respect to the initial value after ~200 nm in depth. The presence of sulfate anions is due to the oxidation of sulfide and occurs in greater proportion in the material surface. This protection for air oxidation inside the nanotubular matrix also protected the CdS from photocorrosion in sacrificial solution leading to good stability properties proved by a long duration photocurrent measurements. The effect of the sizes of CdS quantum dots attached to TiO2 nanotubes on the hydrogen production via photocatalysis was investigated. The experimental results showed three different behaviors when the CdS size is increased in the sensitized samples, e.g., similar, deactivation and activation effects on the hydrogen production with regard to TiO2 nanotubes. The deactivation effect was related with two populations of sizes of CdS, where the population with a shorter band gap acts as a trap for the electrons photogenerated by the population with a larger band gap. Electron transfer from CdS quantum dots to TiO2 semiconductor nanotubes was proven by the results of UPS combined with optical band gap measurements. This property facilitates an improvement of the visible-light photocatalytic hydrogen evolution rate from zero, for TiO2 nanotubes, to approximately 0.3 μmolcm-2h-1 for TiO2 nanotubes sensitized with CdS quantum dots. The hydrogen generation rate estimated from photocurrents measurements via photoelectrocatalysis in PEC systems was also investigated. The hydrogen generation rate after sensitization was improved from 0,15 μmol cm-2 h-1 to 1,79 μmol cm-2 h-1, near to 12 times better performance under visible-light irradiation.

Um dos grandes desafios para os próximos anos é desenvolver alternativas de produção para energias sustentáveis. O biodiesel vem se posicionando como uma opção para a substituição dos combustíveis fósseis. Sua produção se dá pela transesterificação entre uma gordura e um monoálcool, liberando glicerol, que corresponde a 10% do volume da reação. Grandes incrementos na produção de biodisel resultarão em volumes proporcionais de glicerol residual. Estudos têm mostrado que bactérias anaeróbias estritas e bactérias fermentativas são capazes de produzir hidrogênio, um combustível de alto valor energético, que não gera gases poluentes durante a sua queima. Visto a importância de aumentar o valor agregado do glicerol residual, o presente trabalho teve como objetivo isolar e identificar por técnicas moleculares, bactérias presentes em lodos de estações de tratamento de resíduos, capazes de produzir hidrogênio utilizando glicerol residual da indústria de biodiesel como fonte de carbono. As amostras foram submetidas a choque térmico para eliminação de bactérias hidrogenotróficas, crescidas em meio contendo glicerol em condições de anaerobiose e analisadas para a formação de hidrogênio. Foram identificadas por sequenciamento do gene 16S rRNA, quinze espécies bacterianas capazes de crescer em meio com glicerol, sendo que destas nove apresentaram capacidade de produção de hidrogênio, correspondendo a Enterobacter ludwigii, Shigella sonnei, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Staphylococcus warneri, Alcaligenes faecalis, Bacillus subtilis, Bacillus atrophaeus e Citrobacter freundii. Os isolados de Bacillus amyloliquefaciens mostraram maior rendimento na produção de hidrogênio com valores de 0,50±0,20 mol H2/mol de glicerol, utilizando o meio enriquecido com 1,5% de glicerol residual. Adicionalmente, foi realizada análise de BLAST para verificar a presença dos genes HycC, HycE, HycF, HyfC, HyfF e HyfH relacionados à produção de hidrogênio. Este estudo foi desenvolvido utilizando apenas os microrganismos do gênero Bacillus, uma vez que, dentre os microrganismos isolados, apenas os Bacillus apresentam sequenciamento completo disponível na rede de bioinformática. Foi verificado que B. amyloliquefaciens, B. licheniformis e B. artrophaeus não possuem os genes específicos analisados, mas estes genes possuem similaridade com outros genes e proteínas que parecem desempenhar funções no transporte de hidrogênio para exterior da célula. Os resultados indicam que existe um grande potencial para a seleção de bactérias produtoras de hidrogênio nos efluentes avaliados que são capazes de metabolizar o glicerol residual com a geração de hidrogênio, como combustível de energia renovável. / Petrobras / One of the major challenges for the coming years is to develop alternative forms of production for sustainable energy. The biodiesel is positioning itself as an option for the replacement of fossil fuels. Its production is by transesterification between a fat and a monoalcohol, releasing glycerol, which corresponds to 10% of the volume of the reaction. Large increases in the production of biodiesel result in proportional amounts of crude glycerol.Studies have shown that strict anaerobic and fermentative bacteria are able to produce hydrogen, a fuel of high energy value, which does not generate polluting gases, during its burning. Given the importance of increasing the added value-added of crude glycerol, the purpose of this study was to isolate and identify by molecular techniques, bacteria present in sewage sludge from waste treatment plants, it is capable of producing hydrogen using crude glycerol of biodiesel industry, as a carbon source. The samples were subjected to thermal shock to eliminate hydrogenotrophic bacterias, grown in the medium containing glycerol under anaerobic conditions and analyzed to produce hydrogen. Were identified by sequencing of the 16S rRNA gene , 15 bacterial species able to grow in medium with glycerol, and from these, nine showed the ability of hydrogen production, corresponding to Enterobacter ludwigii, Shigella sonnei, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Staphylococcus warneri, Alcaligenes faecalis, Bacillus subtilis, Bacillus atrhopheus and Citrobacter freundii. The Bacillus amyloliquefaciens isolate showed higher yield in the production of hydrogen , with values of 0.50±0.20 mol H2/mol of glycerol, using the enriched medium with 1.5% crude glycerol. In addition, BLAST analysis were performed to check the presence of genes HycC, HycE, HycF, HyfC, HyfF and HyfH related to hydrogen production. This study was developed using microorganisms of genus Bacillus, since, among the isolated microorganisms, only the Bacillus have complete DNA sequencing available. It was found that B. amyloliquefaciens, B. licheniformis and B. artrophaeus do not have the specific genes analyzed, but these genes have similarity with other genes and proteins that appear to perform roles in the transport of hydrogen to outside the cell. The results indicate that there is a great potential for the selection of bacteria producing hydrogen in the effluents evaluated, that are able to metabolize crude glycerol with the generation of hydrogen as a fuel for renewable energy.

O aumento global da utilização de combustíveis tem por consequência maior demanda energética, seja ela renovável ou não. Posto que nossa matriz energética ainda é baseada em combustíveis fosseis, isso significa que há um aumento no impacto ambiental causado pela queima de fontes derivadas de petróleo e carvão. Neste contexto, destaca-se hidrogênio, um gás que pode desempenhar papel significativo na redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) e produção energética limpa, pois a síntese de hidrogênio pode ser realizada a partir de resíduos orgânicos aplicando o processo de digestão anaeróbia. Em nível nacional, dois resíduos se destacam nesse contexto: glicerol e vinhoto. O primeiro é o principal subproduto da indústria do biodiesel, o segundo é o principal resíduo da indústria sucroalcooleira. Assim, essa pesquisa se focou em estabelecer os melhores parâmetros influência no processo de produção de hidrogênio utilizando vinhoto e glicerol em reatores de modo de operação de batelada. Concluiu-se que a produção de hidrogênio somente utilizando vinhoto tem seus melhores resultados usando pH 6,0 e pH 6,5, sendo que o primeiro estudo obteve maior produção total acumulada (7.585 mL H2) e o segundo obteve maior taxa de produção (0,88 mmol H2.gSSV-1.h-1). Os estudos com mistura dos substratos mostram que a produção de H2 pode ser ainda mais eficiente em comparação com vinhoto bruto, sendo que a melhor razão de mistura foi com 80% de DQO decorrente do glicerol e 20% de vinhoto em que houve produção total acumulada de 10.070 mL H2 e 0,85 mmol H2.gSSV-1.h-1. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The fuel use increase in a global scale have caused rising energy demand, whether it's renewable or not. Since our energy matrix is still based on fossil fuels, it also means an increase in the environmental impact caused by burning sources derived from oil and coal. In this context, hydrogen is highlighted, as a gas that could play a significant role in the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions and clean energy production, since hydrogen synthesis can be performed from organic waste using the anaerobic digestion process. At the national level, two residues stand out: glycerol and sugarcane vinasse. The first is the main by-product of the biodiesel industry, the second is the main residue of the sugar and ethanol industry. Thus, this research focused on establishing the best influence parameters in the hydrogen production process using vinasse and glycerol in batch mode operation reactors. It was concluded that the production of hydrogen only using vinasse had better results using pH 6.0 and pH 6.5, and the first study obtained higher accumulated total production (7,585 mL H2) and the second obtained a higher specific production rate (0.88 mmol H2.gSSV-1.h-1). The studies with mixture of the substrates shown that H2 production can be even more efficient in comparison with crude vinasse, and the best mixing ratio was with 80% of COD due to glycerol and 20% to vinhoto, in which there was total accumulated production 10.070 mL H2 and 0.85 mmol H2.gSSV-1.h-1.

Orientadores: Marinês Nobre dos Santos Uchôa, Regina Célia Rocha Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:37:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Frasseto_Fernanda_M.pdf: 2583603 bytes, checksum: 24da915e364fd5a9767488a99e21f068 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este estudo teve como objetivos determinar a atividade da anidrase carbônica VI (ACVI) na saliva de pré-escolares com cárie e investigar a relação entre a experiência cárie (dmfs) e a atividade da ACVI, o fluxo salivar e pH do biofilme antes e após o bochecho com sacarose a 20% em pré-escolares. Trinta pré-escolares com idade entre 45,3 e 80,3 meses foram divididos em 2 grupos: grupo livres de cárie (LC) e grupo com cárie (C). Exames clínicos foram realizados por um examinador de acordo com os critérios da OMS + lesões iniciais de cárie. Em cada individuo, foi determinada a atividade da ACVI, o fluxo salivar e o pH do biofilme dental tanto antes quanto após o bochecho com sacarose. Os resultados foram submetidos aos testes de Wilcoxon, Mann-Whitney e correlação de Spearman (?=0,05). Os resultados mostraram que a atividade da ACVI antes do bochecho e a variação da atividade da ACVI foram maiores na saliva do grupo com cárie que do livres de cárie. Não houve diferença significativa entre os dois grupos após o bochecho. Porém, após o bochecho, a variação do pH do biofilme foi menor em ambos os grupos (p=0,0012 e p=0,0037 para C e LC, respectivamente). E, após o bochecho, houve um aumento significativo do fluxo salivar nos dois grupos (p=0,0003 e p=0,0037 para C e LC, respectivamente). Houve uma correlação negativa da variação entre a atividade da ACVI e a cárie (r=-0,501 e p=0,005). E uma correlação positiva entre a idade das crianças e a experiência de cárie (r=0,456 e p=0,011). Assim, os resultados sugerem que a variação da atividade da ACVI e a idade das crianças está associada com a cárie dentária em pré-escolares / Abstract: This study aimed to determine the activity of the carbonic anhydrase isoenzyme VI (CAVI) in saliva of preschool children with caries and investigate the relationship between caries and the salivary CAVI activity, salivary flow rate (SFR) and biofilm pH before and after a 20% sucrose mouthrinse in preschool children with caries. Thirty preschool children aging from 45.3 to 80.3 months were divided into two groups: caries-free group (CF) and caries group (C). Clinical examinations were conducted by one examiner (kappa=0.95) according to WHO criteria (dmfs) + early caries lesions. From each subject, CAVI activity, SFR and plaque pH were determined before and after a sucrose rinse. The results were submitted to Wilcoxon and Spearman correlation tests (?=0.05). The results showed that the pre-rinse CAVI activity and its variation were higher in saliva from caries children than from CF children. No difference was found between the two groups in the post- rinse salivary CAVI activity. After mouthrinse, the biofilm pH difference were lower in both groups (p=0.0012 and p=0.0037 for the C and CF group respectively). Also, after the sucrose rinse, SFR significantly increased in C and CF groups, (p=0.0003 and p=0.0037). The variation of salivary CA VI activity was negatively correlated with caries (r= -0.501 p=0.005). Child's age showed a positive correlation with caries (r=0.456 and p=0.011). These results suggest that variation of salivary CA VI activity and child's age are associated with dental caries of preschool children / Mestrado / Odontopediatria / Mestre em Odontologia

Orientador: Meuris Gurgel Carlos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T12:27:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JulianaCintrada_M.pdf: 2579561 bytes, checksum: 4265c322881aad5c055e964ab14049be (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A preocupação com desenvolvimento sustentável tem levado a uma constante melhoria nas ferramentas para gerenciamento ambiental. A Análise de Ciclo de Vida (ACV) é um processo de avaliação das conseqüências ambientais associadas com produto, processo ou atividade através da identificação e quantificação da energia e dos materiais usados e efluentes lançados ao meio ambiente. ACV é constituída das seguintes etapas: definição do objetivo e escopo do estudo, inventário do ciclo de vida, análise de impacto e interpretação. Neste trabalho, implementou-se a metodologia de Análise do Impacto Ambiental baseada na ACV para o processo de produção de Hidrogênio via reforma a vapor do gás natural. O impacto ambiental foi alocado ao balanço material através de uma estrutura de indicadores ambientais. Determinou-se também o impacto ambiental das emissões fugitivas e da emissão secundária associada à caldeira. As emissões fugitivas e secundária foram consideradas de impacto menor comparando-se com a emissão do processo proveniente do forno reformador. Os compostos presentes em maior quantidade são os Gases inertes, Gás Carbônico, Água, Oxigênio e NOx. O processo causa impacto na toxicidade humana, na geração de compostos acidificantes e na formação de oxidantes fotoquímicos devido ao NOx. Existe também impacto, em função do Gás Carbônico presente, no aumento do aquecimento global / Abstract: The concern with sustainable development has been taking to a constant improvement in the environmental management tools. Life cycle assessment (LCA) is a process, product or activity processes environmental impacts evaluation method using energy, material consumption and waste environmental releases. LCA is four steps constituted: goal definition and scope, inventory analysis, impact assessment and interpretation. In this work, Environmental Impact Assessment methodology was implemented based in LCA for the Hydrogen via natural gas steam reforming production process. A group of environmental indicators was calculated and allocated to the material balance. The secondary (steam generation) and fugitive emissions environmental impacts were also considered. The fugitive and secondary emissions have lower impact when compared to the reformer furnace exhaustion gases emissions of Inert Gases, Carbon dioxide, Water, Oxygen and NOx. The process environmental impacts are Human Toxicity, Acidification and smog effect due to NOx. There is also global warning due to Carbon dioxide emission / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:33:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_DanielGabriel_D.pdf: 1342429 bytes, checksum: 07781c234da4ed70010b3d55a91f6986 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise técnica e econômica da utilização do processo de reforma de etanol para produção de hidrogênio e da utilização deste hidrogênio para produção de energia elétrica em uma célula a combustível do tipo PEMFC de 5,0 kW. A análise técnica se fundamenta em dados experimentais, inéditos, obtidos do protótipo de um reformador de etanol desenvolvido a partir de uma parceria entre o Laboratório de Hidrogênio da UNICAMP e a empresa Hytron, levando-se em consideração as principais características do funcionamento real do que representa o estado da arte desta tecnologia no Brasil. A metodologia utilizada para realização da análise econômica foi desenvolvida para se determinar os valores de referência relativos ao custo do hidrogênio produzido (30,34 R$/kg) e da energia elétrica gerada (2,30 R$/kWh) e indicar metas para a inserção futura destas tecnologias. Os resultados obtidos permitiram que se concluísse que os atuais custos de geração do hidrogênio produzido pelo protótipo do reformador de etanol são economicamente competitivos, assim como o custo de geração da energia elétrica com utilização deste hidrogênio na célula a combustível quando comparado com a aplicação de outras tecnologias alternativas, mas não com os preços da eletricidade da rede de distribuição do Sistema Interligado brasileiro. / Abstract: This work presents a technical and economical analysis of the use of the technology of hydrogen production by the process of autothermal reforming of ethanol and the use of the hydrogen for the production of electric energy in a 5 kW PEMFC. The technical analysis is founded in unpublished experimental data obtained from the prototype of a ethanol reformer developed by the Hydrogen Laboratory at UNICAMP and by Hytron, taking into account the main characteristics of its real functioning which represents the state of the art of this technology developed in Brazil. The methodology applied for the economical analysis was developed in order to determine the reference values concerning the cost (30,34 R$/kg) of the hydrogen produced and the electric energy generated (2,30 R$/kWh), and to indicate the milestones for the future introduction of these technologies. The results led to the conclusion that the present costs of hydrogen production by the prototype of the ethanol reformer are lower than the present prices practiced in the market, and that the cost of the electric energy generation with the hydrogen in a PEMFC is lower than those obtained by the use of other alternative technologies, except when compared to grid-connected power system in Brazil. / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Newton Pimenta Neves Jr., Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaleanoEspinola_MichelOsvaldo_M.pdf: 4191812 bytes, checksum: e89fbfa6a03129b67376a8ea9d7227e6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Em muitas usinas hidrelétricas, quando as afluências são maiores que a demanda de energia, uma parcela de água que ainda poderia ser utilizada para gerar eletricidade é desviada para o vertedouro e literalmente desperdiçada. Essa energia, cuja denominação é Energia Vertida Turbinável, poderia ser aproveitada para gerar algum outro produto ou vetor energético que possibilitasse seu armazenamento e posterior utilização, já que nessas ocasiões os reservatórios de água estão cheios. Este trabalho estuda a viabilidade técnica e econômica do aproveitamento da energia vertida turbinável da Usina Hidrelétrica de Itaipu para produção de hidrogênio eletrolítico que, juntamente com o nitrogênio do ar, é matéria-prima essencial para a síntese da amônia, utilizada na produção de fertilizantes nitrogenados. O custo mínimo de produção do hidrogênio eletrolítico foi estimado em US$ 0,246/m3 ou US$ 2,750/kg para uma planta com capacidade de produção de 55.000 m3/h, correspondendo a 247,5 MW de potência, proveniente de 82% de energia vertida turbinável e 18% de energia garantida. Junto a uma planta de hidrogênio eletrolítico com essa capacidade, é possível acoplar uma planta de amônia com produção de aproximadamente 500 t/dia, operando 350 dias/ano, com um custo de produção de aproximadamente US$ 562,81/t. Com esta capacidade é possível atender a 38,5% da demanda de amônia estimada para a região abrangida pelo projeto, de 1.300 t/dia. Atualmente a amônia está cotada no mercado brasileiro em torno de US$ 525,60/t. Portanto, conclui-se que a produção de amônia via associação de energia garantida e vertida turbinável junto à Usina Hidrelétrica de Itaipu não é viável economicamente no momento, o que pode ser acreditado principalmente ao elevado custo dos eletrolisadores importados. No entanto, com a instalação de uma planta de amônia via eletrólise da água junto à Usina Hidrelétrica de Itaipu seriam evitadas as emissões relacionadas ao uso do gás natural e, mesmo considerando as emissões de metano e dióxido de carbono do reservatório da usina haveria um decréscimo nas emissões anuais da ordem de 234 mil toneladas de carbono. Caso o projeto seja aprovado pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, essa diminuição do impacto ambiental representaria um montante anual de ¿ 3,8 milhões1, valor próximo a US$ 5,5 milhões ou R$ 9,9 milhões. Embora essa receita melhore o fluxo de caixa do projeto, ainda não seria suficiente para torná-lo viável economicamente em comparação com os processos de produção de amônia que utilizam gás natural a preços vigentes. / Abstract: In many hydroelectric power plants, when the inflows are greater than the demand for energy, a portion of the water that could be used to generate energy is diverted to the spillway and literally wasted. This energy, designated as "Spilled Turbinable Energy", could be used advantageously to generate other products or an energy vector that could be stored for later use, since in these occasions the dam is full. The present work studies the feasibility of using the spilled turbinable energy of the Itaipu Hydroelectric Power Plant to produce electrolytic hydrogen that, together with the nitrogen from air, is an important feedstock for the ammonia synthesis, used to produce nitrogen fertilizers. The minimum production cost of electrolytic hydrogen was estimated in US$ 0,246/m3 or US$ 2,750/kg, for a plant with capacity of 55 mil m3/h, which correspond to 247,5 MW of electrical power deriving from 82% of spilled turbinable energy and 18% of guaranteed energy. Next to that hydrogen plant it is possible to install an ammonia plant of approximately 500 t/day, operating 350 days/year, with a production cost of approximately US$ 562,81/t. This capacity is enough to supply 38,5% of the ammonia demand estimated for the region focused in the project, 1.300 t/day. Nowadays, ammonia is commercialized in the Brazilian market by approximately US$ 525,60/t. For that reason, it can be concluded that ammonia production through the association of spilled turbinable and guaranteed energy next to Itaipu Hydroelectric Power Plant is not economically feasible by the moment, mainly due to the high cost of imported electrolysers. Nevertheless, with the installation of an ammonia plant based on water electrolysis next to Itaipu Hydroelectric Power Plant, it could be avoided an annual carbon emission of 234 thousand tons, even considering methane and carbon dioxide emissions of the Itaipu's reservoir. If such project were approved by the Clean Development Mechanism, that environmental impact decrease would represent an amount of ¿ 3.8 million2, approximately US$ 5.5 million or R$ 9.9 million. Even with that revenue, the project would not be economically feasible yet, mainly because of the low prices of natural gas used as feedstock to produce ammonia nowadays. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Newton Pimenta Neves Jr. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Furlan_AndreLuis_M.pdf: 1695609 bytes, checksum: 48d87be00886364fd71f3b6d85df3348 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho foram feitas análises comparativas entre as formas de armazenamento de energia elétrica fotovoltaica pela forma tradicional, através de baterias de chumbo-ácido, e por meio de hidrogênio eletrolítico para posterior reconversão em eletricidade utilizando células a combustível. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático para o dimensionamento dos sistemas, implementado numa planilha eletrônica, onde foram consideradas as principais características e eficiências dos equipamentos que compõem os sistemas, bem como o perfil de carga característico das comunidades da Região Amazônica. A seguir, foi realizada uma análise econômica de ambos os sistemas para uso em comunidades isoladas, tendo sido verificado que nas condições estabelecidas o sistema utilizando baterias apresenta uma vantagem de 20%. No entanto, observou-se que uma redução de aproximadamente 35% nos custos do conjunto eletrolisador/reservatório/célula a combustível, tecnologias ainda em processo de grande evolução tecnológica, torna o sistema a hidrogênio bastante competitivo, podendo-se constituir na melhor opção para o armazenamento de energia de origem fotovoltaica, principalmente devido aos riscos ambientais associados ao manejo de grandes bancos de baterias em regiões isoladas / Abstract: In this work, comparative analyses of photovoltaic power storage were made, first by the traditional means employing lead-acid batteries, and second by means of electrolytic hydrogen which was later reconverted to power in a fuel cell. In order to design the two systems, it was used a load profile of the communities in Amazon region and by means of a mathematical model, implemented in a spreadsheet, that considers the several devices and their efficiencies in order to make it possible to specify the system components. This was followed by an economical analysis of the two systems for use in remote communities. Considering the present conditions, it was verified that the battery system is 20% more advantageous. However, it was also observed that a reduction of about 35% in the cost of the electrolyzers/buffer/fuel cell, technologies still in processes of development, would make the hydrogen system very competitive, becoming the best option for photovoltaic power storage, especially due to the environmental risks associated with the use of large battery banks in remote regions / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:55:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_PauloFabricioPalhavam_D.pdf: 3151457 bytes, checksum: db3c498b322d05294acffaaed5b498df (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho realizou-se um estudo sobre a produção de hidrogênio eletrolítico em estações de abastecimento para o suprimento de uma frota hipotética de veículos utilizando células a combustível na cidade de São Paulo. Realizou-se uma projeção da frota de veículos leves para a cidade de São Paulo para o ano de 2020. Com base na frota projetada estimou-se o número de veículos utilizando células a combustível passíveis de serem abastecidos pelas estações de abastecimento. Utilizando um comparativo entre o número de estações de abastecimento de GNV, o número de veículos utilizando GNV e o custo de instalação dos postos de abastecimento de GNV estimou-se a capacidade de produção das estações de abastecimento de hidrogênio. Realizou-se o dimensionamento dos principais componentes da estação de abastecimento de hidrogênio dentro de três cenários. Utilizando os custos de investimento para a instalação das estações de abastecimento de hidrogênio nos três cenários calculou-se o custo de produção do hidrogênio e o custo do quilômetro rodado para os veículos utilizando células a combustível. Obteve-se como resultado um custo de produção do hidrogênio de 2,68 R$.m-3, 2,14 R$.m-3e 2,07 R$.m-3 para os cenários 1, 2 e 3 respectivamente e, de 0,32 R$.km-1, 0,25 R$.km-1e 0,24 R$.km-1 para o custo do quilômetro rodado. Realizou-se também um estudo do impacto da introdução da eletricidade utilizada para a produção do hidrogênio na composição da matriz energética do setor de transportes. / Abstract: In this work it was made a study about electrolytic hydrogen production in fuelling stations for supplying a hypothetical fleet of fuel cell vehicles in São Paulo city. A lightweight fleet projection for the year 2020 in São Paulo city was made. Based on the estimative fleet, the number of vehicles using fuel cells and able to be refueled on these fueling stations was calculated. The hydrogen fueling station production capacity was calculated using a comparison with the number of natural gas fueling stations, the number of natural gas vehicles and the investment amount necessary for a natural gas station implementation. The major system components were calculated in three scenarios. The hydrogen production costs for each scenario and the driving costs were calculated, achieving as results a hydrogen cost of 2,68 R$.m-3, 2,14 R$.m-3 and 2,07 R$.m-3and driving costs of 0,32 R$.km-1, 0,25 R$.km-1 and 0,24 R$.km-1. An impact study for the introduction of electricity in the transportation energy matrix due to the hydrogen production was also made. / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Engenharia Mecânica