Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4030.pdf: 13326291 bytes, checksum: 9a4aeac353bf0b0bd4921c3178c0817d (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this study, CuMoO4 were synthesized, characterized and crystallized into powders in two structures: monoclinic and triclinic. CuMoO4 powder were synthesized by precipitation, and the reaction s pH were controlled due to the importance of pH in the process of development CuMoO4. The powder was processed at 140°C at different times in hydrothermal assisted by microwave irradiation, it is possible to prepare materials that have different structure organization degrees. The structural and morphologic properties of these materials were analyzed through X ray diffraction, transmission electronic microscopy, photoluminescence spectroscopy and zeta potential, among anothers. Using those techniques, it was possible to observe the pH s influence in the solution and its reflex in the structural development, where there are two differents structures competing in solution (Triclinic and Monoclinic). The structural organization leads the mechanisms of FL by its cluster position (order disorder). The evolution of the structural disorder at short range was controlled by using the HM, and its reflexes could be observed in the FL. The photoluminescent emissions in blue and red were attributed to clusters [Mo4] and [MO6] and its space position, which were modified by HM. The difference between the emission maxima and minimal was assigned to distinct photoemission mechanisms that are related to the electronic structure of these materials / Neste trabalho foi realizada a síntese e caracterização de pós de CuMoO4 que se cristaliza em duas estruturas do tipo monoclinica e triclínica. O material foi sintetizado via precipitação, com controle efetivo de pH do meio reacional devido a sua importância no processo de formação dos CuMoO4. O pó foi processado a 140°C por diferentes tempos em hidrotérmico assistido por irradiação de microondas (HM), o que permite obter material com diferentes graus de organização na mesma estrutura. As propriedades estruturais e morfológicas dos materiais foram analisadas por intermédio de difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, emissão fotoluminescente, potencial zeta dentre outras. Estas técnicas permitiram observar a influência do pH na solução e seu reflexos no desenvolvimento estrutural, onde há duas estruturas concorrentes competindo na solução (Triclinica e Monoclinica) A organização destas estruturas direciona o mecanismo de Fololuminescencia (FL), pela relaçao de ordem desordem estrutural. A evolução da desordem estrutural a curta distância foi controlada por uso do HM, e seu reflexo poderam ser observado na FL. As emissões fotoluminescentes na região do azul e vermelho foram atribuídos aos clusters [Mo4] e [Mo6] e sua posição na estrutura, que foram modificadas por HM. A diferença entre os máximos e mínimos de emissão foi atribuída aos mecanismos de fotoemissão distintos que estão relacionados com a estrutura eletrônica desses materiais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5758.pdf: 2884478 bytes, checksum: e39c5d1a4b0cf3716178faf3e3498df6 (MD5) Previous issue date: 2014-02-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / The ATiO3 (A = Pb, Ca, Sr, and Ba) perovskite have attracted considerable attention and constitute one of the most important class of mixed oxides. It presents various applications owing to their physical properties and has been extensively studied as candidates for electro-optical devices. Pure Calcium Titanate (CT) and Samarium doped Calcium Titanate Ca1-xSmxTiO3 (x = 0,5%, 1,0%, 3,0% and 5,0% molar ratio of Sm3+ ions) powders were synthesized by hydrothermal microwave method (HTMW) at 140 °C for 16 min resulting in the samples CT:Sm (0,5%), CT:Sm (1,0%), CT:Sm (3,0%) and CT:Sm (5,0%), respectively. The HTMW method appears to be an efficient method to prepare the luminescence materials using low temperatures and very short reactional times. Sm3+ ion was introduced into the perovskite lattice aiming to study the synthesis, photoluminescence emissions and morphological properties of these powders. X-ray diffraction (XRD) patterns present a single phase indexed as Pbnm space group in a typical orthorhombic CaTiO3 (CT) structure which prove long-range order. Micro-Raman (MR) spectra of the samples indicated the characteristics vibrational modes, while UV-vis measurements showed changes in the optical absorbance behavior of CT samples compared to CT:Sm. The existence of two small absorbance bands at 406 and 603 nm suggests the presence of Sm3+ in the CT lattice, confirmed by excitation and photoluminescence emission spectra. Photoluminescence (PL) spectra show Sm3+ emission lines ascribed to the Sm3+ transitions from 4G5/2 excited states to 6HJ (J = 5/2, 7/2, 9/2 and 11/2) states in CT:Sm powders excited at 406 nm, that was noticed at, respectively 567, 603, 648 and 713 nm. Among the samples, the most intense photoluminescence results were observed for the CT:Sm (1,0%) sample. Field Emission Gun -Scanning Electron Microscope (FEG-SEM) showed micro-cubes shape with dimensions around 3,0 μm and were not affected by the Sm3+ concentrations considered here. EDSX results confirmed the composition of the samples. The Commission International d Eclairage (CIE) chromaticity coordinates of the as prepared CT:Sm samples were determined and confirm these materials as promising candidates for applications in the visible red-orange range spectra. / As perovskitas do tipo ATiO3 (A = Pb, Ca , Sr e Ba ) têm atraído atenção considerável e constituem uma das mais importantes classes de óxidos mistos. Elas apresentam várias aplicações, devido às suas propriedades físicas e têm sido extensamente estudadas como candidatos para dispositivos eletro-ópticos. Titanato de Cálcio (CT) puro e dopado com Samário Ca1-xSmxTiO3 (x = 0,5%, 1,0%, 3,0% e 5,0 % em relação molar de íons Sm3+) foram sintetizados pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas (HAM) a 140 °C durante 16 minutos resultando na amostras CT:Sm (0,5%), CT:Sm (1,0%), CT:Sm (3,0%) e CT:Sm (5,0%), respectivamente. O método HAM mostrou ser eficiente para preparar materiais luminescentes usando baixas temperaturas e tempos reacionais curtos. O Sm3+ foi introduzido na rede perovskita com o objetivo de estudar a síntese, as emissões fotoluminescentes e as propriedades morfológicas desses pós. O padrão de Difração de raios X (DRX) apresentou uma fase única indexada com grupo espacial Pbnm numa estrutura ortorrômbica típica de CaTiO3 (CT) que provou ordem a longo alcance. Os espectros Micro-Raman (MR) das amostras indicaram as vibrações das ligações, enquanto as medidas de UV-vis mostraram mudanças no comportamento de absorção óptica das amostras de CT em relação as do CT:Sm. A existência de duas pequenas bandas de absorção em 406 e 603 nm sugerem a presença de Sm3+ na rede CT, confirmada pelos espectros de excitação e de emissão. Os espectros de Fotoluminescência (FL) mostraram as linhas de emissão do Sm3+ atribuídas às transições do estado excitado 4G5/2 para os estados 6HJ (J = 5/2, 7/2, 9/2 e 11/2) para as amostras de CT:Sm excitadas em 406 nm, que foram observadas em 567, 603, 648 e 713 nm, respectivamente. Dentre as amostras, a fotoluminescência mais intensa foi observada para a amostra CT:Sm (1,0%). A microscopia eletrônica de Varredura (MEV) mostrou formas de micro-cubos para todas as amostras com dimensões de cerca de 3,0 μm, e as concentrações de Sm3+ utilizadas não afetaram a morfologia dos materiais. Resultados de EDSX confirmaram a composição das amostras. As coordenadas de cor do CT:Sm foram determinadas e confirmam o uso destes materiais como candidatos promissores para aplicações na região laranja-avermelhado do espectro visível.

Submitted by Wagner de Freitas Ciarelli null (wciarelli@gmail.com) on 2017-07-02T13:15:18Z No. of bitstreams: 1 2017_07_01 - Dissertação Wagner Ciarelli_Final.pdf: 2232658 bytes, checksum: 885a606f3526bdd97c7e591dd627c97d (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-04T17:23:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ciarelli_wf_me_bauru.pdf: 2232658 bytes, checksum: 885a606f3526bdd97c7e591dd627c97d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-04T17:23:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ciarelli_wf_me_bauru.pdf: 2232658 bytes, checksum: 885a606f3526bdd97c7e591dd627c97d (MD5) Previous issue date: 2017-05-26 / No ambiente regulado, o planejamento da geração de energia é coordenado por um operador do sistema, que procura minimizar os custos da energia gerada e garantir a segurança energética para os consumidores e o atendimento da demanda. Este tipo de planejamento de geração não representa a lei de oferta e procura que ocorre em mercados de energia elétrica. No ambiente de mercado, os agentes apresentam suas ofertas de compra e venda em um ambiente competitivo que promove a livre concorrência. Este trabalho propõe um modelo de planejamento de geração de médio prazo, baseado na concorrência pela geração/consumo, em que empresas geradoras e consumidores fornecem lances em um leilão de energia de médio prazo. O modelo proposto é comparado ao modelo de planejamento centralizado de geração de energia. Os testes realizados no software GAMS, com pacote de solução CPLEX, indicam que o modelo proposto é uma alternativa para promover uma matriz energética mais variada e robusta a variações climáticas, além de manter a concorrência justa tanto para os consumidores quanto para os produtores de energia. / In regulated hydrothermal electricity markets, power generation dispatch is coordinated by an independent system operator, that works to guarantee energy for consumers in the long-term, to meet the demand and to minimize the cost of generation. This type of dispatch does not represents the laws of supply and demand in the electricity market. In the deregulated auction market, the participants present their bids to purchase and sell, without the guarantee of being accepted, promoting free competition. This work presents a bibliographical research on electricity markets and the existing uncertainties of energy planning. Through optimization models, regulated dispatch is compared to an auction model for medium-term planning horizons. The tests performed in the GAMS software, with CPLEX solution package, indicate that the energy auction model is an alternative to promote the variation of the energy matrix, to turn it more robust to climate changes, in addition to maintaining fair competition for both the consumer and the producer.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T14:52:17Z No. of bitstreams: 2 SOLANGE MARIA DE VASCONCELOS, S.M.-TESE DOUTORADO_2012_VERSÃO FINAL CORRIGIDA .pdf: 4188689 bytes, checksum: 599aa196f37a5192a6f20424e9d6c615 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T14:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 SOLANGE MARIA DE VASCONCELOS, S.M.-TESE DOUTORADO_2012_VERSÃO FINAL CORRIGIDA .pdf: 4188689 bytes, checksum: 599aa196f37a5192a6f20424e9d6c615 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-12-21 / Devido à natureza recalcitrante da biomassa, uma etapa normalmente essencial em uma biorrefinaria lignocelulósica, por rota bioquímica, é o pré-tratamento da matéria-prima. O presente trabalho teve como principal objetivo o estudo do pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar com ácido fosfórico diluído de forma a encontrar as melhores condições em termos de solubilização de hemicelulose o que, por sua vez, facilita o acesso das enzimas à celulose, na etapa de hidrólise enzimática. Melhores condições de tratamento ácido foram comparadas com tratamento hidrotérmico. Realizou-se, também, a produção de enzimas celulolíticas através da utilização do micro-organismo Trichoderma reesei RUT C30 e hidrólise enzimática dos bagaços pré-tratados em diferentes condições, com as enzimas produzidas no laboratório e com enzimas comerciais (Celluclast® 1,5 L e Novozym® 188). Por fim, foi verificada a fermentabilidade do hidrolisado enzimático que apresentou o melhor resultado em termos de conversão de celulose em glicose. Na primeira etapa, o pré-tratamento foi realizado de acordo com um planejamento experimental 23, cujas variáveis estudadas foram: tempo (8–24 minutos), temperatura (144–186 ºC) e concentração de ácido fosfórico (0,05–0,20%, m/v). Pré-tratamentos adicionais foram realizados, a 186 ºC e 195 ºC, na ausência e na presença de ácido fosfórico (1%, m/v), por 8 minutos. Todos os pré-tratamentos foram realizados em uma reator batelada de 20 L (Regmed AU/E-20), com volume de trabalho de 10 L e carga de sólidos de 5% (m/v). A eficiência dos pré-tratamentos foi verificada através da comparação de análises físicoquímicas dos bagaços in natura e pré-tratados e da conversão de celulose em glicose por hidrólise enzimática. As hidrólises foram realizadas a 50 ºC e pH 4,8. A produção de enzimas se deu em meio de lactose (10 g/L) solubilizado em hidrolisado hemicelulósico, sendo conduzida em biorreator de bancada com volume útil de 2 L, agitação de 500 rpm, aeração de 2 vvm, temperatura de 28 ºC, pH 5,0, durante 48 horas. A fermentação alcoólica do hidrolisado enzimático foi realizada em biorreator de bancada, com volume útil de 1 L, a 35 ºC, pH 4,8, 300 rpm, utilizando-se a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238. Em relação ao planejamento experimental, os pré-tratamentos com H3PO4 0,20% a 186 ºC, durante 8 e 24 minutos, mostraram-se eficientes na remoção de hemicelulose, alcançando solubilizações de 96% e 98%, respectivamente. Modelos, preditivos e significativos, foram obtidos para as concentrações de celulose, hemicelulose e lignina, na fração sólida de bagaço, assim como para a hemicelulose solubilizada. Nos prétratamentos adicionais, as maiores solubilizações de hemicelulose foram de 97% e 98%, para os bagaços pré-tratados a 186 ºC e 195 ºC, com H3PO4 1% (m/v), respectivamente. A enzima produzida no laboratório apresentou-se eficiente na hidrólise dos bagaços prétratados, quando comparada às enzimas comerciais. Para ambos os tipos de enzimas, as maiores conversões de celulose em glicose foram obtidas a partir dos bagaços pré-tratados nas condições mais drásticas.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-01-27T17:45:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Versão Digital SORIANO M279.pdf: 2376439 bytes, checksum: b48b7385113bece4aa5c13da969e9642 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-27T17:45:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Versão Digital SORIANO M279.pdf: 2376439 bytes, checksum: b48b7385113bece4aa5c13da969e9642 (MD5) Previous issue date: 2016-07-19 / FACEPE / O Sistema Interligado Nacional (SIN), singular pelo seu nível de contribuição de fontes renováveis e caracterizado como hidrotérmico, é regido de acordo com o planejamento da operação. Levando em conta custo nulo para a geração de origem hidráulica, e custo elevado devido ao alto preço dos combustíveis empregados para a geração térmica, o objetivo econômico do planejamento da operação é substituir sempre que possível a geração de origem térmica por geração de origem hidráulica. Devido à complexidade para resolução do despacho hidrotérmico, é apresentado nessa dissertação o software dhoVisual com um modelo de otimização não linear, baseado na altura de queda das hidrelétricas com reservatório, que toma a decisão mais apropriada para a operação do SIN em cada período considerado. Para isso, foi adotado o método de Pontos Interiores comparando casos otimizados de forma não linear com casos otimizados linearmente. / The National Interconnected System (SIN), unique for its level of contribution from renewable sources and characterized as hydrothermal, is regulated in accordance with the planning of the operation. Taking into account no cost for the generation of hydroelectric and high cost due to the high price of fuel used for heat generation, the economic objective of the planning of the operation is always to replace, as possible, the generation of thermal generation by generation of hydraulic origin. Concerning the complexity to solve the hydrothermal dispatch, it will be presented in this dissertation the dhoVisual software with a nonlinear optimization model based on the head variation of hydropower with reservoir, taking the most appropriate decision for SIN operation in each period considered. For this, it was adopted the Interior Point method comparing optimized cases of non-linearity with cases optimized linearly.

Entre os processos oxidativos avançados, a fotocatálise heterogênea tem se destacado na degradação de poluentes recalcitrantes aos tratamentos convencionais. Neste processo, a geração de espécies radicalares ocorre a partir de uma fotoreação catalisada por materiais semicondutores, sendo o dióxido de titânio um dos mais utilizados, principalmente, devido a sua estabilidade química e baixo custo. A estrutura do TiO2 possui grande influência no processo fotocatalítico. Neste trabalho buscou-se preparar, a partir do TiO2 comercial e do TiO2 sintetizado pelo método sol gel, diferentes nanoestruturas do dióxido de titânio e avaliar o desempenho fotocatalítico destes materiais na degradação de fenol. Utilizando o tratamento hidrotérmico em meio fortemente alcalino, foi possível obter materiais nanoestruturados com maior área superficial, de até 308 m2 g-1. O tratamento foi aplicado em três diferentes precursores, com diferentes morfologias inicias. Avaliou-se o efeito de diferentes temperaturas (120 e 200 ºC) e tempos de tratamento (12, 24 e 48 horas), a fim de avaliar a influência das condições de tratamento e da morfologia inicial nos materiais obtidos. As amostras obtidas foram empregadas como catalisadores na degradação do poluente fenol por fotocatalise heterogênea. Em dois dos precursores estudados foram obtidas estruturas nanotubulares quando empregou-se condições mais brandas de tratamento. Em temperaturas mais severas, observou-se a formação de nanobastões. As amostras nanotubulares derivadas do TiO2 comercial anatásio, quando aplicadas na degradação do fenol, permitiram porcentagens de degradação superiores ao do precursor. Quando calcinadas, as amostras apresentaram resultados ainda melhores. O material tratado por 48 horas à 120 ºC possibilitou uma degradação de cerca de 100% do poluente, após 3 horas de irradiação. Utilizando três precursores com morfologias iniciais distintos foram observados resultados diferentes quanto a formação de nanoestruturas e atividade fotocatalítica, sendo o material obtido utilizando o TiO2 comercial anatásio, o que apresentou melhores resultados na degradação do fenol. / Among the advanced oxidation processes, heterogeneous photocatalysis has attracted great attention due the degradation of pollutants recalcitrant to conventional treatments. In this process, the generation of radical species takes place from a photoreaction catalyzed by semiconductor materials. Titanium dioxide is the most used catalyst mainly because of its chemical stability and low cost. The TiO2 structure has great influence on the photocatalytic process. In this study, different nanostructures of titanium dioxide were prepared from commercial TiO2 and TiO2 synthesized by sol gel method. The performance of these materials was evaluated the on the photocatalytic degradation of phenol. Using the hydrothermal treatment in strongly alkaline media, it was possible to obtain nanostructured materials with higher surface area, up to 308 m2 g-1. The treatment was employed in three different precursors with different initial morphology. It was evaluated the effect of different temperatures (120 and 200 °C) and treatment times (12, 24 and 48 hours) to assess the influence of processing conditions and of the initial morphology. The different materials were employed as catalysts in the phenol degradation by heterogeneous photocatalysis. In two precursors studied, nanotubular structures were obtained when it was used milder conditions of treatment. In more severe temperatures, it was observed nanorods formation. Nanotubular samples were obtained from commercial TiO2 anatase. When applied to the degradation of phenol, this material allowed degradation percentages higher than the precursor. When calcined, these samples showed even better results. The material treated for 48 hours at 120 °C allowed a phenol degradation of almost 100% after 3 hours of irradiation. Using three precursors with different initial morphologies it was observed different results regarding the formation of nanostructures and photocatalytic activity. The material obtained from the commercial anatase TiO2 it was the sample which presented the best result in the degradation of phenol

La introducción de competencia en el sector eléctrico ha llevado a una reestructuración de esta industria, que entre otras cosas, busca mejorar la seguridad y la calidad del producto electricidad. En el corto plazo, habitualmente, esto se logra mediante medidas preventivas y correctivas. La reserva en giro es una medida preventiva y corresponde a reservar potencia en las unidades generadoras, a fin de que esté disponible para ser usada frente a cualquier tipo de contingencia o variabilidad en la demanda. Una medida correctiva es la desconexión de carga, en que los usuarios son desconectados luego de ocurrida una perturbación en el sistema, con el fin equilibrar la generación con la demanda. La falta de reserva en giro, producto de su inadecuada asignación, puede conducir a situaciones de desconexión de carga, lo que provoca importantes perjuicios económicos a clientes residenciales, comerciales e industriales. En este trabajo, se presenta una metodología para determinar la reserva en giro óptima de un sistema eléctrico, de forma que el valor esperado del costo de desconexión sumado al costo de operación del sistema sea mínimo. En la primera parte, se estudia un método que permite asignar la reserva en giro de un sistema entre las unidades que participan del control primario de frecuencia. Este problema se plantea como una optimización lineal, en donde se minimizan los costos de operación del sistema y de oportunidad en que incurren los generadores al entregar reserva en giro y no vender energía al sistema. Se incorpora restricciones para las unidades generadoras, la red de transporte y disponibilidad de agua. Posteriormente, se plantea un modelo para un esquema estático de desconexión de carga por baja frecuencia y se explica la influencia que tiene el costo de interrupción de los usuarios en la estimación de la reserva en giro. Finalmente, para la estimación de la curva de costo esperado de desconexión, se simula la operación real del sistema para un período de un año. Se propone realizar la simulación de la operación usando el esquema de Muestreo Estocástico Universal, el cual permite estimar la salida de las unidades generadoras en base a su disponibilidad. La metodología propuesta fue aplicada al Sistema Interconectado Central, que se representó mediante una versión reducida de 50 barras, considerando tres condiciones hidrológicas para el período de tiempo comprendido entre abril 2007 y marzo 2008. Los resultados indican que la metodología es capaz de determinar el requerimiento de reserva en giro de un sistema eléctrico y asignar a cada central que participa del control primario de frecuencia un monto económicamente óptimo de reserva. Además, se encontró que la sensibilidad de la reserva en giro óptima frente al costo de desconexión de los usuarios, es alta. Esto permite concluir que es necesario realizar estudios para estimar el costo de desconexión de los usuarios regulados y generar los incentivos económicos necesarios que permitan aumentar la participación de los clientes industriales en los esquemas de desconexión.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-11T12:50:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DissertaçãoRodrigoNunesdeMelo.pdf: 5589879 bytes, checksum: e851e203ef8b11b9711c04c1c34a7ede (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T12:50:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DissertaçãoRodrigoNunesdeMelo.pdf: 5589879 bytes, checksum: e851e203ef8b11b9711c04c1c34a7ede (MD5) Previous issue date: 2016-06-17 / FACEPE / O planejamento da operação de um sistema elétrico de potência está diretamente relacionado com o despacho de usinas hidrelétricas e termelétricas. As características geográficas do Brasil contribuem para que o parque gerador seja predominantemente hidráulico. Devido à grande dimensão dos sistemas elétricos, a otimização do problema de despacho hidrotérmico é uma tarefa extremamente complexa que pode ser realizada de modo eficiente, buscando otimizar a operação dos reservatório das usinas hidráulicas, onde o objetivo é a redução do custo na geração térmica necessária para atendimento à carga e eventuais déficits de energia, além de maior nível de segurança. O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um software para resolução do problema do despacho hidrotérmico em três patamares de carga a ser atendido. Neste trabalho o problema de despacho foi formulado como um problema de programação linear, que por sua vez foi solucionado pelos métodos de pontos interiores primal-dual e preditor-corretor de barreira logarítmica. O trabalho faz uma avaliação do desempenho computacional dos métodos implementados e do método LINPROG presente no software Matlab® na solução do problema de planejamento da operação em larga escala, para horizontes de cinco e de dez anos. As simulações foram feitas baseados em dados do Plano Decenal de Energia (PDE) 2022 e apresentaram desempenhos satisfatórios. / The operational planning of electric power systems is directly related to the dispatch of hydroelectric and thermal power plants. The Brazilian electric energy park is a predominantly hydraulic system, due to its geographic characteristics. Due to the large size of the electrical systems, the optimization of the hydrothermal dispatch problem is an extremely complex task that can be carried out efficiently, seeking to optimize the operation of the reservoir in the hydroelectric plants aimed at reducing the cost of the necessary thermal generation to meet the load and possible energy deficits, and a high level of security. This work discusses the development and implementation of a software to solve the hydrothermal dispatch problem in three load steps. In this dissertation the hydrothermal dispatching problem is formulated as a linear programming program, which in term is solved by the following methods of interior point: primal-dual and predictor-corrector with logarithmic barrier. This work provides an evaluation of the computational performance of the implemented methods and LINPROG, presents in the software Matlab®, to solve a large scale operational planning problem, for horizons of five and ten years. The simulation were made based on data from the “Plano Decenal de Energia (PDE) 2022” and showed satisfactory performance.

Devido às crises ocorridas no setor petroleiro, além do interesse em reduzir a emissão de gás carbônico (CO2), vários países buscam o desenvolvimento de novos combustíveis. Atualmente, mais de 80% da frota de veículos no Brasil rodam ou somente com etanol ou com uma mistura de etanol e gasolina. Desta forma, o bioetanol é considerado um combustível renovável alternativo com grande potencial para substituir os combustíveis oriundos do petróleo. Para atender a crescente demanda de etanol, sem competir com áreas cultiváveis voltadas para produção de alimentos, fontes de materiais lignocelulósicos podem ser utilizadas com o intuito de se aproveitar a fração celulósica para obtenção de açúcar fermentável para produção de bioetanol. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar o efeito de tecnologias de pré-tratamento (convencionais e não convencionais) dos subprodutos sucroalcooleiros (bagaço e palha de cana), seguida ou não de uma etapa de deslignificação, sobre a conversão enzimática da celulose de cada biomassa vegetal, além de testar e avaliar o efeito que a mistura das duas biomassas (antes do pré-tratamento), em diferentes proporções, pode causar na produção de etanol 2G. Em uma primeira parte do trabalho, a palha de cana foi submetida ao pré-tratamento hidrotérmico e ao pré-tratamento por ultrassom, seguido de uma etapa de deslignificação alcalina. Para o pré-tratamento hidrotérmico, foram testadas três temperaturas (160, 170 e 180°C) nos tempos de 10, 20, 30, 40 e 50 min para cada temperatura. Para o teste com ultrassom, os experimentos foram conduzidos em três meios diferentes (ácido, alcalino e meio aquoso - controle) nos tempos de 1 a 30 minutos para cada condição. As amostras pré-tratadas por ultrassom e pelo método hidrotérmico foram deslignificadas com solução de NaOH 1%(m/v) por 1 hora. Após pré-tratamento e deslignificação, os ensaios de hidrólise enzimática foram realizados empregando Celluclast 1.5L (15 FPU/g de amostra) e ?-Glucosidase (12,5 UI/g de amostra). A condição de pré-tratamento hidrotérmico mais promissora para a palha foram a 170°C por 10 min, mostrando que a palha não necessita de tratamentos mais severos para obter uma maior digestibilidade no processo de hidrolise enzimática. Já o método por ultrassom provocou o aumento da recalcitrância do material lignocelulósico tanto para o agente deslignificante como para as celulases. Em uma segunda parte do trabalho, palha e bagaço de cana foram pré-tratados por explosão a vapor catalisado por SO2 nas seguintes condições para cada biomassa: 190, 195 e 200°C, por 5 min e 3% de SO2 (m/m). Após encontrar a condição ideal para ambas biomassas (190°C, 5 min, 3% SO2), três proporções diferentes de misturas de palha e bagaço foram testadas: 90% de palha / 10% de bagaço, 90% bagaço / 10% de palha e 50% de palha / 50% de bagaço e estas misturas foram prétratadas na condição otimizada. Em todas as etapas, a hidrólise enzimática foi realizada. Observou-se que a recuperação mais elevada de açúcar foi encontrada na amostra 50% bagaço/50% palha. Curiosamente, quando comparado com uma biomassa tratada isoladamente, todas as três misturas apresentam uma maior recuperação de açúcar. / Due to the crises in the oil sector, in addition to interest in reducing the emission of carbon dioxide (CO2), many countries seek to develop new fuels. Currently, over 80% of the vehicle fleet in Brazil only run on ethanol or a mixture of ethanol and gasoline. Thus, bioethanol is considered an alternative renewable fuel with great potential to replace petroleum derived fuels. To meet the growing ethanol demand, without competing with cultivable areas focused on food production, lignocellulosic materials sources can be used in order to take advantage of the cellulosic fraction to obtain fermentable sugar for bioethanol production. In this study, the objective was to evaluate the effect of pretreatment technologies (conventional and unconventional) of sugar and alcohol byproducts (bagasse and straw) followed or not by a delignification step on the enzymatic conversion of each biomass, besides test and evaluate the effect that mixing of the two biomasses (before pretreatment), in different proportions, can cause in the production of 2G ethanol. In the first part of the study, sugarcane straw was submitted to the hydrothermal pre-treatment and pre-treatment by ultrasound, followed by an alkaline delignification step. For the hydrothermal pretreatment, three temperatures were tested (160, 170 and 180°C) in the times of 10, 20, 30, 40 and 50 min for each temperature. For the test with ultrasound, the experiments were conducted in three different enviroments (acid, alkaline and aqueous medium - control) in the times of 1-30 minutes for each condition. The pretreated by ultrasound and by hydrothermal method samples were delignified with NaOH solution 1% (w/v) for 1 hour. After pre-treatment and delignification, the enzymatic hydrolysis assays were performed using Celluclast 1.5L (15 FPU/g of substrate) and ?-glucosidase (12.5 IU/g of substrate). The hydrothermal pretreatment condition most promising for the straw was at 170°C for 10 min, showing that the straw doesn\'t require more severe treatments to obtain a higher digestibility of the enzymatic hydrolysis process. Yet the ultrasound method led to increased recalcitrance of lignocellulosic material for both the delignificant agent as for cellulases. In a second part of the study, straw, and bagasse were pre-treated by steam explosion catalyzed by SO2 under the following conditions for each biomass: 190, 195 and 200°C for 5 min and 3% of SO2 (m/m). After finding the optimal condition for both biomasses (190°C, 5 min, 3% SO2), three different ratios of mixtures of straw and bagasse were tested: 90% straw / 10% bagasse, 90% bagasse / 10% straw and straw 50% / 50% bagasse and these mixtures were pretreated in the optimized condition. At all stages, the enzymatic hydrolysis was carried out. It was observed that the higher sugar recovery was found in the sample 50% bagasse / 50% straw. Interestingly, when compared with a treated biomass separately, all three blends exhibit a greater sugar recovery.

Nas últimas décadas observou-se tanto o crescimento das preocupações ambientais e de sustentabilidade. Neste contexto, surgiu o conceito de biorrefinaria. No Brasil, uma das principais lavouras agroindustriais é a produção de cana-de-açúcar. A indústria sucroalcooleira já atua como um modelo de biorrefinaria tendo a possibilidade de produção de açúcar de etanol e ainda de energia elétrica. Contudo, existe grande potencialidade de produtos de originários de biomassa vegetal. Alguns exemplos das potencialidades são: (i) a utilização dos açúcares da fração polissacarídica para produção de etanol; (ii) produção de polpa e papel; (iii) produção de nanomateriais entre outras. Assim, este trabalho se propõe a buscar e aplicar tecnologias e processos voltados a utilização da cana-de-açúcar para a obtenção de produtos variados. O primeiro processo utilizado é a separação das frações casca e miolo da cana-de-açúcar: na casca existe uma baixa quantidade de células de armazenamento de açúcar e uma maior proporção de fibras estruturais ademais, da epiderme extrai-se a cera; na fração miolo concentra-se a maior parte do caldo rico em sacarose, pela elevada quantidade de células de parênquima. Visando elevar a concentração de sacarídeos para a produção de etanol estudou-se a realização de um processo hidrotérmico usando o próprio suco da cana-de-açúcar para a extração de açúcares da fração de hemiceluloses. Observou-se que para a reação hidrotérmica em meio neutro na faixa de temperaturas estudada (110 a 130°C) cerca de 95% dos sacarídeos são conservados. Contudo, nestas condições reacionais a preservação de massa de hemiceluloses também se mantém nesta faixa, assim verificou-se que o uso de um catalizador ácido permitiria uma conservação de sacarídeos similar e aceleraria a reação de remoção de hemiceluloses. Usando processos similares aos usados na indústria de papel e celulose obteve-se dois materiais celulósicos das frações casca e miolo de cana-de-açúcar com características físico-mecânicas diferenciadas. Apesar do maior teor de células de parênquima no miolo original, observou-se que o papel desta fração apresentou resultados promissores com propriedades similares ao de papeis comerciais. A partir destas polpas, obteve-se dois materiais celulósicos nanofibrilados distintos, sendo o material da casca dúctil e o de miolo mais rígido (maior módulo de Young) e ao mesmo tempo mais frágil (menor alongamento para a ruptura). Verificou-se ainda que a partir dessas polpas celulósicas pode-se produzir nanocristais de celulose II usando um processo de hidrólise e solubilização com ácido sulfúrico seguido de reprecipitação. Desenvolveu-se o processo de produção de nanocristais de celulose I usando água subcrítica associado ou não a CO2. Este processo tem o potencial de substituir a atual produção de nanocristais de celulose visto que neste utiliza-se somente água (com ou sem CO2) para promover a hidrólise em oposição ao método clássico que usa elevadas concentrações de ácido sulfúrico permitindo uma economia financeira e produzindo menor volume de resíduos. / In the last decades environmental concerns and sustainability have grown. In this context, the biorefinery concept arose. In Brazil, one of the leading agro-industrial crops is the production of sugarcane. The sugar industry is already a model of a biorefinery because of the possibility of producing ethanol, sugar and even electricity. However, plant biomass still has a great potential to produce new materials and chemicals. Some of the capabilities are: (i) the use of the sugars from the polysaccharide fraction aiming the ethanol production; (ii) the production of pulp and paper; (iii) production of nanomaterials, among others. This work aims to seek and apply technologies and processes to obtain different products from sugarcane. The first used is the separation of the rind and core fractions of sugarcane: in the rind there is a low amount of sugar storage cells and a higher proportion of structural fibers, and also wax from the epidermis; the core fraction concentrates the majority of the sucrose rich broth as consequence of the high quantity of parenchyma cells. In order to increase the concentration of saccharides a hydrothermal process was studied using the own juice of sugar cane to extract sugars from the hemicellulose fraction. It was observed that for the hydrothermal reaction in neutral medium in the temperature range studied (110 to 130 °C) of about 95% saccharides are conserved. However, in these reaction conditions the hemicellulose preservation is also kept in this range, so it was found that the use of an acid catalyst allow similar saccharides recovery and accelerate the hemicellulose removal. Using similar procedures to those of the pulp and paper industry two cellulosic materials with differentiated physical and mechanical characteristics were obtained from the rind and core fractions of sugarcane. Although most parenchyma content in the original core material, it was observed that this fraction showed promising results with properties similar to commercial papers. From these pulps, two different nanofibrillated cellulosic materials were obtained, being the rind material a ductile material and the core a rigid (higher Young\'s modulus) and brittle (lower elongation at break) one. It was also found that from these pulps cellulose II nanocrystals can be produced using a process of hydrolysis and solubilization with sulfuric acid followed by a reprecipitation process. The production of cellulose I nanocrystals through processes using subcritical water with or without CO2 were developed. These processes have the potential to replace the current nanocrystals production since only water is used (with or without CO2) to promote the hydrolysis, compared to the traditional method, which uses high concentrations of sulfuric acid, thus enabling economical saves and producing less amount of wastes.