Orientadora: Profª Drª Graziella Colato Antonio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / As crescentes preocupações socioambientais têm incentivado discussões acerca de alternativas que aliem um incremento da participação de fontes renováveis na matriz energética e a redução dos impactos ambientais negativos decorrentes da atividade humana. Nesse sentido, o correto manejo e destinação dos resíduos sólidos urbanos ocupa uma posição importante, pois tratamentos adequados para esses resíduos podem contribuir em ambas as frentes. Uma solução que tem sido largamente utilizada por países desenvolvidos e em desenvolvimento para a destinação dos resíduos sólidos é a sua recuperação energética por processo de conversão termoquímica de incineração. Essa solução tanto contribui para o aumento da oferta de energia, quanto diminui consideravelmente o volume dos resíduos a serem depositados em aterros, e ainda mitiga sua toxicidade. Como parte de um adequado planejamento, implantação e operação de uma planta de conversão energética de resíduos é imprescindível que se conheça seu poder calorífico, e muitos modelos têm sido desenvolvidos, principalmente com a utilização de regressão linear múltipla, técnica matemática que gera modelos de previsão lineares. Este trabalho teve o objetivo de propor uma metodologia de construção de modelos de predição de poder calorífico de resíduos sólidos urbanos, a partir da análise elementar, porém com uma abordagem computacional, utilizando uma técnica de inteligência computacional denominada redes neurais artificiais. Redes neurais podem representar tanto funções lineares quanto funções não lineares, e é através dessa característica que se pretendeu promover um incremento na acurácia das predições de poder calorífico de resíduos. Para tanto, foram testadas 432 configurações distintas de redes neurais, com a variação de 5 parâmetros de arquitetura da rede. Como resultado do trabalho, foi observado que, dentre essas 432 configurações, 80 (18,5%) obtiveram um índice de previsão considerado excelente, e a rede de melhor desempenho (rna-771-bfg-lp) atingiu um índice de erro médio percentual absoluto de 2,9%, na previsão de poder calorífico de 10 amostras. No comparativo com modelos matemáticos da literatura, a rna-771-bfg-lp foi melhor do que todos os modelos considerados, cujo melhor resultado foi 3,9% pelo índice MAPE. Esses resultados indicam que redes neurais se constituem uma técnica de construção de modelos de predição bastante promissora, e que a metodologia aqui proposta é capaz de gerar modelos de predição de poder calorífico de resíduos baseado em redes neurais bastante eficazes para esse tipo de tarefa. / The growing of the environmental concerns has encouraged discussions about alternatives that combine an increase of the share of renewable sources in the energy matrix and the reduction of the negative environmental impacts of human activity. By this way, the proper management and disposal of municipal solid waste have played an important role, and an adequate waste treatment can help on both fronts. A possible solution that has been widely used by developed and developing countries for disposal of solid waste is the energy recovery of the waste by a thermochemical conversion process called incineration. This solution contributes to increase the energy supply, reducing the vólume óf waste tó be landfilled, and mitigates the waste¿s tóxicity. To a proper planning, implementation and operation of a waste-to-energy plant is essential to know the heating value of waste to be incinerated, and many models have been developed, especially with the use of multiple linear regression, a mathematical technique to build linear predictive models. This paper aims to propose a methodology to create heating value predicting models of municipal solid waste with a computational approach, using an artificial intelligence technique called neural networks. Artificial neural networks can represent both linear and non-linear functions, and we intend that this feature could improve the accuracy of the heating value of waste forecasts. 432 neural networks configurations have been tested, with a variation of 5 architecture parameters of the networks. It was observed that among these 432 configurations, 80 (18.5%) were considered excellent to predict the heating value of the waste, and the best performance network (rna-771-bfg-lp) got a mean absolute percentage error (MAPE) index of 2.9%, in a set of 10 samples. In the comparison with mathematical models of literature, rna-771-bfg-lp was better than all models considered, whose best result was 3.9% by the MAPE index. These results indicate that neural networks are a very promising computational technique to create prediction models, and the methodology proposed here is very effective to the development of municipal solid waste heating value forecasting models based on neural networks.

Orientador: Prof. Dr. Derval dos Santos Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, 2017. / Nos dias de hoje, tem sido crescente a preocupação com os impactos ambientais provocados pelo descarte inadequado de sacolas plásticas após seu uso. Em busca de uma solução parcial para o descarte dessas, nos últimos anos vem aumentando o interesse em incrementar e desenvolver materiais biodegradáveis com características que permitam a sua utilização em embalagens e utensílios descartáveis e que contribuam com a sustentabilidade. Esse trabalho teve como objetivo desenvolver filmes poliméricos biodegradáveis, para uso em sacolas descartáveis de supermercado. Os filmes foram preparados utilizando PBAT, PLA e CaCO3, em diferentes composições. Os filmes das composições foram caracterizados por ensaios mecânicos e avaliação da biodegradação. Foram analisados também os desempenhos ambiental e econômico, ao longo do ciclo de vida dos filmes preparados, em comparação com sacolas usuais disponibilizadas nos supermercados (kraft e PEAD). Essa Análise de Ecoeficiência foi realizada segundo as normas ABNT NBR da série ISO 14040, com base em ferramentas de cálculo e bancos de dados de Avaliação de Ciclo de Vida internacionalmente reconhecidos. Os resultados do ensaio mecânico demonstraram que a incorporação de CaCO3 nos filmes diminuiu o alongamento na ruptura e a resistência máxima à tração e aumentou o módulo de Young dos materiais. Todas amostras apresentaram caráter hidrofílico, com ângulos de contato menores que 90º. As amostras com CaCO3 não apresentaram nítidas separação de fases, diferentemente da amostra sem carga, demonstrando que a incorporação do material favoreceu a dispersão e interação de PBAT/PLA. O CaCO3 reduziu e temperatura máxima de degradação das amostras. Com exceção da amostra de papel, todas apresentaram pequenos percentuais de massa sorvida. Após 360 dias do ensaio de biodegradação, os resultados mostraram que não houve uma perda de massa expressiva, no entanto, as amostras já apresentaram uma modificações superficiais, indicando ação de micro-organismos. Na Análise de Ecoeficiência foi possível observar que a incorporação de CaCO3 diminuiu significantemente os impactos econômicos das alternativas em estudo e favoreceu a ecoeficiência dos polímeros biodegradáveis. / Nowadays, there has been growing concern about the environmental impacts caused by the improper disposal of disposable plastic bags after use. In search of a partial solution for their disposal, the interest in improving and developing biodegradable materials of low cost with characteristics that allow its use in disposable containers and utensils that contribute to the sustainability have increased in recent years. This work aimed to develop polymeric biodegradable films for use in disposable supermarket bags. The films were prepared using PBAT, PLA and CaCO3, in different compositions. These films were characterized by mechanical tests and evaluation of biodegradation. There were also analyzed the environmental and economic performance over the life cycle of the films prepared in comparison with the usual alternatives available in supermarkets (paper and PEAD). This Eco-efficiency Analysis was performed according to NBR ISO 14040 standards series, based on calculation internationally recognized tools and databases of Life Cycle Assessment. The results of the mechanical tests demonstrated that the incorporation of CaCO3 in the films decreased the elongation at break and the maximum tensile strength at break of the materials, but increased the Young's modulus. All samples presented a hydrophilic character, with contact angles smaller than 90º. The samples with CaCO3 did not present a clear phase separation, unlike the sample with no load, demonstrating that the incorporation of the material favors the interaction of PBAT with PLA. The CaCO3 reduced the maximum degradation temperature of the samples. With the exception of the paper sample, all presented small percentage of sorbed mass. After 360 days of biodegradation test, the results showed that there was no significant mass loss, however, the samples already presented a superficial modifications, indicating action of microorganisms. In the Eco-efficiency Analysis it was possible to observe that the incorporation of CaCO3 significantly decreased the economic impacts of the alternatives under study and favored the eco-efficiency of the biodegradable polymers.

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

Orientadora: Profa. Dra.Giulliana Mondelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, 2017. / Com a publicação da Lei nº 12.305/2010 que institui a Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS) no Brasil, um novo conceito para gerenciamento de resíduos sólidos urbanos tem sido abordado. De acordo com a PNRS, somente deverão ser destinados a aterros sanitários aquilo que não puder ser reciclado ou reaproveitado e que, segundo esta Política, é considerado como rejeito. Este trabalho apresenta a caracterização gravimétrica dos resíduos da Coleta Seletiva da Região Central do Município de São Paulo. Para isso, analisou-se a viabilidade de implantação do projeto nas cooperativas localizadas no município de São Paulo e a cooperativa Coopere localizada na região central do município foi selecionada. Foram realizadas 6 coletas de amostras de resíduos in situ, considerando a entrada e a saída do processo de triagem pelos catadores. Através de análises laboratoriais, foi possível obter a composição dos materiais que entram na cooperativa e do rejeito final que sai da cooperativa para disposição final no aterro sanitário. Os resultados mostram que os materiais provenientes da Coleta Seletiva recebidos pela cooperativa já chegam com uma fração de 17,3% de rejeito. Além disso, existem também uma porcentagem de 33,7% de materiais possíveis de serem reciclados na massa total da fração considerada como rejeito pela cooperativa após o processo de triagem. Após realização de análise dos materiais, pode-se concluir que a alta porcentagem de rejeito está atribuída à segregação incorreta por parte da sociedade e ao baixo valor econômico de alguns materiais encaminhados para a reciclagem. / The Law number 12.305 published in 2010 year established the Solid Waste National Policy in Brazil, a new concept of solid waste management has been discussed. According to with this Law, only should be destined to landfills what cannot be recycled or reused and, according this Policy, can be considered as refuse. This research presents the gravimetric composition of Selective Collection from Central Area of São Paulo City. The feasibility of implementing this research, cooperatives located in the São Paulo City was analyzed and the Coopere cooperative located in the central region of the municipality were selected. Six samples in situ were collected at the entrance and exit of the screening process. Through laboratory analysis, it was possible to obtain the composition of the materials that enter the cooperative and the final refuse that leaves the cooperative for final disposal in the sanitary landfill. The results show that the materials from the Selective Collection destined to cooperative already arrive with a fraction of 17.3% of refuse. In addition, there is about 33.7% of recycled materials in the total mass of the fraction considered as refuse by the cooperative after the screening process. After the analysis of the materials, it can be concluded the high percentage of refuse is attributed to the low efficiency of segregation by society and the low economic value of some materials sent to the recycling.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Sustainability is becoming a major driving force in energy policy, leading to the development of different strategies and projects. Many of these strategies are related to the application of novel methodologies for selecting Renewable Energy Systems (RES) and energy storage systems. Electrical generation with biogas from municipal solid waste (MSW) is one of the main alternatives to concern all the conceptions of sustainability - social, economic and environmental constrains. The complexity of sustainability and energy planning makes the multicriteria analysis a valuable tool for the decision making process. The use of an effective methodology for RES selection a decision making process is essential to guarantee the adequate energy management of the biogas and the MSW landfill. This methodology must be able to balance positive and negative aspects, achieving an overall solution that best satisfies the management needs. It is essential to deal with several parameters and concern the decision maker (DM) interaction over the decision making process. By applying the DM preferences into the development of the methodology, it is possible to corroborate the methodology outcome. The presented thesis will therefore develop a novel methodology for selection of RES fuelled by biogas from MSW landfills. This methodology taking as basis fuzzy multi-rules and multi-sets to provide an accurate analysis of conflicting aspects - operational, economic, environmental, social, etc. These aspects are taken into account for each study case according to different perspectives adopted by the DMs. The novel arrangements developed in this work are the creation of a previous classification of the priority criteria, the application of meta-rules and how to structure the fuzzy rules construction. The proposed arrangements have the purpose of easing the understanding of the methodology, as well as improving the DM interaction over the decision making process achieving in this way a better solution. This work presents the application of the novel decision making process to select the most appropriate energy source fuelled by biogas from MSW, considering the Caturrita II landfill located at Santa Maria City, Brazil. In conclusion, it is important to emphasize that the novel software may be used in any energy system selection, for supplying or storage, according to the analysis of several criteria and perspectives for each regional circumstances, as well as particular management needs.. / A busca pelo desenvolvimento sustentável, em âmbitos sociais e ambientais, é um fator de extrema importância que incentiva a elaboração de várias pesquisas e projetos, como por exemplo, à aplicação de técnicas de gerenciamento e seleção de fontes alternativas renováveis de geração de energia. Dentre estas fontes, o aproveitamento energético do biogás resultante da decomposição de resíduos sólidos urbanos é um dos meios que propicia um desenvolvimento sustentável de forma mais completa. Para o devido aproveitamento de fontes alternativas renováveis, como a geração de energia elétrica e térmica a partir de resíduos sólidos urbanos, deve-se tomar como base métodos multicriteriais, considerando a existência de uma série de critérios para atender necessidades e interesses diversos quando se deseja selecionar tecnologias de geração e armazenamento de energia. A partir da utilização de métodos de ajuda a decisão é possível incorporar de forma clara as preferências dos agentes de decisão, obtendo como resposta final uma solução mais satisfatória e que pode ser corroborada através de validações heurísticas discussões dos resultados junto aos agentes de decisão. Mediante estes argumentos, o presente trabalho tem a finalidade de desenvolver uma metodologia de apoio a decisão para a seleção de sistemas para geração de energia elétrica com biogás proveniente de resíduos sólidos urbanos, avaliando devidamente cada processo decisório de acordo com aspectos econômicos, operacionais, ambientais e sociais. Para o alcance deste objetivo fez se uso da lógica difusa baseada em regras e conjuntos fuzzy aplicados sobre diversos critérios, avaliando diferentes perspectivas. Os aperfeiçoamentos mais importantes apresentados na elaboração desta tese se referem à criação de uma etapa de relevância prévia aos critérios em análise, criação e seleção de meta-regras e forma de apresentação e construção de tais regras, facilitando o entendimento dos agentes de decisão para a avaliação do processo decisório e propiciando uma maior participação dos mesmos para obtenção de um resultado mais satisfatório. É possível observar ainda que os aperfeiçoamentos desenvolvidos permitiram a devida construção e averiguação das modelagens construídas. No estudo de caso principal aterro sanitário Caturrita II localizado na cidade de Santa Maria é verificada a aplicabilidade da metodologia de ajuda a decisão desenvolvida visando a seleção da fonte de geração de energia elétrica mais apropriada a ser utilizada no aterro em questão. Por fim, deve-se enfatizar que a partir dos aperfeiçoamentos alcançados durante o desenvolvimento desta tese, foi possível construir uma metodologia de ajuda a decisão genérica que pode ser aplicada não somente na seleção de sistemas de geração de energia em aterros, mas também na seleção de quaisquer sistemas de geração e armazenamento de energia, desde que todos os aspectos envolvidos no processo decisório sejam devidamente incorporados no problema em questão.

The aim of this work is determine the most appropriated period for connection of a particular generation source fueled by biogas on a distribution network. The biogas is produced through anaerobic reactions that occur in the municipal solid waste deposited at the landfill specific landfill in analysis. The Minas do Leão landfill is taken as study case, predicting the connection of this generation source on a distribution network supported by the State Company of Electrical Energy (CEEE). The Biogas® software was used to estimate the amount of methane generated in the landfill and to determine the landfill life cycle. By using that information it is possible to plot the power electrical generation curve in MW. The choice for the Biogas® software is justified because this tool is free software developed between the federal government environment state administration and the CETESB (Technology Company of Environmental Sanitation of the State of Sao Paulo). After that, the PSL®DMS software was used to simulate the main electrical characteristics of the network in analysis. These simulations provided the data for evaluating the quantitative parameters voltage levels, power losses and load current. A group of decision makers were selected for establishing scores applied to the qualitative parameter evaluation - availability of ancillary services support. After the definition of the quantitative and qualitative parameters a multiobjective methodology was developed. In the first step of the methodology are applied pertinent fuzzy functions trapezoidal variables that consider electrical characteristics of the network and also the voltage levels defined in the PRODIST (Proceedings of Electric Energy Distribution on Electrical National System). The second part is associated with the decision makers estimative, in which the decision maker presents some scores for each type of ancillary service in analysis, according to the specific moment when this ancillary service will be supported. For these evaluations are considered the demand curve of the feeder where the distributed source will be connected. The methodology was then applied for selecting and ranking the most appropriated period to connect the distributed generation source on the distribution network. The definition of the ranking is the outcome of the data evaluation according to the final priorities quantitative and qualitative analysis. / Este trabalho tem a finalidade de definir o período do dia para o despacho de uma fonte alternativa de geração distribuída de energia elétrica (GD), utilizando como combustível o biogás proveniente de reações anaeróbias que ocorrem em resíduos sólidos urbanos (RSU) depositados em células do Aterro Sanitário de Recreio no município de Minas do Leão à rede da Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica (CEEE-D). Inicialmente foi utilizado o software Biogás® para estimar a vazão de metano (gás em maior porcentagem no biogás) e avaliar a potência que este gás disponibiliza para ser gerada em qualquer aterro em função do tempo de vida útil do mesmo. Este software foi escolhido para ser utilizado neste trabalho por ser uma ferramenta livre e desenvolvida no Brasil pelo convênio entre a Secretaria de Estado do Meio Ambiente e da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) com o Governo Federal, por meio do Ministério da Ciência e Tecnologia. Esta recuperação energética do metano tem potencialidade de servir como combustível para alimentar um ou mais conjuntos de motores geradores Ciclo Otto adaptados para biogás. Após a estimativa da vazão de biogás e da potência que pode ser gerada no aterro, partiu-se para a execução de simulações com as grandezas elétricas do alimentador. Neste trabalho as simulações das grandezas elétricas foram obtidas com o uso do software PSL®DMS, ferramenta utilizado pelos técnicos da CEEE-D para análise da do fluxo de carga de sistemas de distribuição, e serão utilizadas como critérios denominados de quantitativos. Para determinar o momento ideal para a conexão da GD à rede de distribuição da concessionária, foi utilizado um método de apoio à decisão. Este método considera critérios quantitativos e qualitativos definidos pelos Especialistas ou Agentes de Decisão (AD), no caso, técnicos da concessionária de energia elétrica que avaliam em conjunto estes dados. Os critérios qualitativos são baseados na possibilidade de incrementos de serviços subsidiários ao sistema de distribuição de energia elétrica, denominados de Serviços Ancilares (SA). A definição da prioridade dos valores dos critérios quantitativos (grandezas elétricas da rede de distribuição) é baseada na análise de funções trapezoidais que relacionam as grandezas elétricas a valores e percentuais definidos pelo PRODIST e pelos AD. Já para os critérios qualitativos, a análise ocorre em função de uma metodologia denominada de Estimativa de Especialistas, em que os mesmos aplicam notas ao tipo de SA que será aplicado e ao momento de sua aplicação em relação às características da curva de demanda do AL. A definição do ranking dos melhores horários do dia para despacho da GD ao AL é consequência da avaliação dos valores estabelecidos para as prioridades finais dos critérios quantitativos e qualitativos.

Les Installations de Stockage des Déchets Non Dangereux modernes nécessitent pour satisfaire les enjeux environnementaux, sanitaire et / ou économiques une gestion contrôlée des effluents liquides et gazeux. Le travail réalisé dans cette thèse porte sur la compréhension et la modélisation numérique des phénomènes de transferts de fluides avec une attention particulière pour les différents procédés mis en oeuvre durant l'exploitation des sites (injection de liquide, récupération de liquide et gaz). Pour chacune des trois applications étudiées, les phénomènes physiques majeurs sont identifiés ainsi que les échelles de temps et d'espace associées de manière à pouvoir proposer des versions simplifiées d'un modèle général. Ceci permet en particulier de renseigner ces modèles par des données principalement expérimentales. Un attachement particulier est porté au caractère hétérogène et déformable du matériau déchet. La description fine de l'injection de lixiviat nécessite une description de type double milieu associée à un modèle d'écoulements préférentiels. Ce type d'écoulement est peu favorable à une augmentation de l'humidité du milieu en conditions gravitaires. Concernant le pompage, le milieu semble réagir comme un milieu homogène mais un comportement hystérétique spécifique au matériau est mis en évidence. Enfin, la prise en compte de la déformabilité du déchet conduit à la prédiction d'une structure d'écoulement originale lors du captage de biogaz. / Modern Municipal Solid Waste landfills require, in order to satisfy the environmental, sanitary and / or economical stakes, a controlled management of liquid and gaseous flows. This thesis work concerns the understanding and numerical modelling of fluid transfers considering especially various processes used during landfill site exploitation (liquid injection, liquid and gas recovery). For each of the three studied operational procedures, the major physical phenomena are identified as well as the time and space scales in order to define a simplified version of a general model. These choices aim at reducing the number of fitting parameters and at using mostly experimental characteristics. Particular attention is drawn towards the heterogeneous and deformable nature of waste material. The fine description of leachate injection requires a double medium description associated with a preferential flow model. The resulting flow behaviour makes difficult the increase in moisture content under gravitary conditions. For the pumping operation, the medium seems to have a homogeneous response. However, a specific hysteretic behaviour of the material is demonstrated. Finally, the consideration of waste deformability leads to the prediction of an original flow structure during the recovery of biogas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study pondered what benefits the recycling of municipal solid waste provides for the city of Florianópolis, State of Santa Catarina. To estimate the value of economic, social and environmental benefits of recycling was used the methodology of environmental valuation indicated by Motta (2006 ), which estimates the Social Net Benefit of Reuse (SNBR) obtained with the recycling of key materials in the waste collected, steel, aluminum, paper, plastic and glass. Despite the high cost of selective collection in the city, essential program for waste recycling, it was shown that recycling generates many benefits and economic gains in Florianópolis. The average SNBR estimated for market price is R$ 806,98/t, on the other hand, the average SNBR that reflects the true opportunity cost is equal to R$ 447,92/t. With the estimate of the benefit generated per tonne of each material was possible to verify the potential of recycling in Florianópolis. The potential benefits of recycling of steel, aluminum, paper, plastic and glass in 2012 were estimated at R$ 32 million, demonstrating the gain that the society would have in Florianópolis if all waste liable to recycling sent to the landfill were directed for recycling. However, only 13%, R$ 4,2 million of this amount is currently performed by recycling waste collected by separate collection and sorted by the recyclers associations present in Florianópolis. The study is divided into four chapters dealing, respectively, the theoretical framework, the concept and issues related to municipal solid waste, the methodology used and the information on municipal solid waste in Florianópolis with the results analyzed. / Este trabalho ponderou quais os benefícios que a reciclagem de resíduos sólidos urbanos propicia para o município de Florianópolis, no Estado de Santa Catarina. Para estimar o valor dos benefícios econômicos, sociais e ambientais da reciclagem utilizou-se a metodologia de valoração ambiental indicada por Motta (2006), que estima o Beneficio Líquido Social do Reaproveitamento (BLSR) obtido com a reciclagem dos principais materiais presentes nos resíduos coletados, o aço, o alumínio, o papel, o plástico e o vidro. Apesar do custo elevado da coleta seletiva na cidade, programa essencial para que possa haver a reciclagem de resíduos, comprovou-se que a reciclagem gera diversos benefícios e ganhos econômicos em Florianópolis. O BLSR médio estimado pelo preço de mercado é de R$ 806,98/t e, por outro lado, o BLSR médio que reflete o verdadeiro custo de oportunidade é igual a R$ 447,92/t. Com a estimativa do benefício gerado por tonelada de cada material foi possível verificar o potencial da reciclagem em Florianópolis. Os benefícios potenciais da reciclagem de aço, alumínio, papel, plástico e vidro no ano de 2012 foram estimados em R$ 32 milhões, demonstrando o ganho que a sociedade em Florianópolis teria se todos os resíduos passíveis de reciclagem enviados para o aterro sanitário fossem encaminhados para a reciclagem. Contudo, apenas 13%, R$ 4,2 milhões, desse valor são atualmente realizados, através da reciclagem de resíduos coletados pela coleta seletiva e triados pelas associações de recicladores presentes em Florianópolis. O trabalho está dividido em quatro capítulos tratando, respectivamente, do referencial teórico, do conceito e questões referentes aos resíduos sólidos urbanos, da metodologia utilizada e das informações sobre os resíduos sólidos urbanos em Florianópolis com os resultados analisados.

Submitted by ELZIMAR TADEU DE FREITAS FERREIRA null (elzimar@feg.unesp.br) on 2016-08-17T20:29:45Z No. of bitstreams: 1 Tese de doutorado de Elzimar Tadeu de Freitas Ferreira.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T18:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_etf_dr_guara.pdf: 3358273 bytes, checksum: 0b61e834c1870d60b5531502a4c3e8b9 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) / Atualmente, a grande preocupação relacionada ao meio ambiente e redução do uso de combustíveis fósseis levou a comunidade acadêmica/científica a se concentrar em novas tecnologias de conversão de energia que possam garantir sua produção nos níveis necessários ao atendimento das necessidades humanas, mas considerando também os meios para minimizar os impactos ambientais. Propõe-se estabelecer o estado da arte da estrutura de geração termelétrica, conceituando a estrutura tecnológica de ciclos térmicos no mundo, caracterizada em centrais termelétricas distribuída e centralizada. São precedidos estudos termodinâmicos em centrais termelétricas de diferentes configurações, nas escalas industrial, municipal e nacional. Para fins de avaliação do desempenho de uma central térmica, é apresentado o desenvolvimento de uma modelagem térmica, utilizando ciclos combinados com gaseificação integrada (IGCC) e suas variações, usando balanço de massa, balanço de energia e balanço de exergia. Na geração distribuída em nível industrial, foi realizada uma análise no setor de papel e celulose, mostra-se que seu subproduto, o licor negro, um passivo ambiental, será mais bem aproveitado se passar por um processo de gaseificação e antes da queima em ciclo combinado em um sistema de cogeração. Na geração distribuída em escala municipal, o estudo de uma configuração de planta piloto foi elaborado para operar em empreendimento vinculado a alguma forma às cidades. Para o projeto de uma instalação piloto, dentre as opções de tecnologias envolvidas, as mais recomendadas seriam o ciclo IGCC (gaseificação do resíduo sólido urbano) e diferentes concepções de ciclos híbridos (incineração de resíduo sólido urbano, integrada a conjuntos a gás acionados com biogás de aterro ou gás natural). Na geração centralizada em escala nacional, empregaram-se centrais de grande porte que são usualmente encontradas na literatura. Nesta parte do estudo verificou-se a utilidade de um ciclo IGCC, com tecnologia avançada de co-gaseificação de resíduo sólido urbano e carvão aplicada a um gaseificador entrained-flow, sistema ASU (Air Separation Unit), com injeção de oxigênio e captura de CO2 pré-combustão, como alternativa eficiente de geração de energia frente às tecnologias convencionais, como a incineração e o aterro sanitário para o tratamento de materiais residuais. / Currently, the major concern related to the environment and reduction of fossil fuels has led the academic/scientific community to focus on new energy conversion technologies that can guarantee production levels necessary to meet human needs, but also that consider the means to minimize environmental impacts. In this work, it is proposed to establish the state of the art of thermoelectric generation structure, conceptualizing the technological structure of thermal cycles in the world, in the context of distributed and centralized thermal power plants, as well as their technological characteristics. Thermodynamic studies are performed in thermal power plants of different configurations, considering scales in industrial, municipal and national levels. For the purpose of evaluating the performance of a thermal power plant, it is presented the development of a thermal modeling for combined cycles with an integrated gasification (IGCC) and their variations, using mass, energy and exergy system balances. In distributed generation at the industrial level, an analysis in the paper and pulp sector was held. It is shown that its by-product, the black liquor, an environmental liability, would be better used if sent through a process of gasification before being burned in a combined cycle cogeneration system. In distributed generation at the municipal level, the study of a pilot plant configuration is designed to operate in an enterprise linked to some form to the cities. For the design of a pilot plant, from the options of technologies involved, the most recommended would be the IGCC cycle (gasification of municipal solid waste) and different conceptions of hybrid cycles (municipal solid waste incineration, integrated to gas cycles powered with landfill biogas or natural gas). For the centralized generation at the national level, it was employed large-scale plants that are usually found in the literature. In this part of the study it is demonstrated the utility of an IGCC cycle, with advanced technology co-gasification of municipal solid waste and coal applied to an entrained-flow gasifier, ASU system (Air Separation Unit), with oxygen injection and capture of CO2 in a pre combustion mode as an efficient alternative compared to power generation with conventional technologies such as incineration and the use of a landfill for the treatment of waste materials. / ANEEL: PD-0553-0022/2012

A operação de coleta e transporte de resíduos sólidos urbanos é indispensável dentro de quaisquer sistema de limpeza urbana. É necessário que se intensifique a pesquisa nessa área de conhecimento afim de produzir-se material de auxílio ao poder público municipal e o setor privado. Deste modo o objetivo geral deste trabalho é o estudo da utilização de ferramentas computacionais para a otimização dos roteiros dos serviços de coleta de resíduos sólidos domiciliares. Foi feito um comparativo entre os itinerários percorridos pelos caminhões de coleta quando dimensionados de forma empírica e quando dimensionados com o auxílio de ferramentas computacionais. Verificou-se as vantagens e desvantagens de cada modelo de dimensionamento e o grande potencial de redução de custos quando utilizadas ferramentas computacionais. / The operation of collection and transportation of municipal solid waste is essential within any system of urban sanitation. It is necessary to intensify research in this area of knowledge in order to produce up to aid the municipal government and the private sector material. Thus the objective of this work is to study the use of computational tools for the optimization of routes of solid waste collection services. A comparison between the routes traveled by pickup truck when scaled empirically and when scaled with the aid of computational tools was made. There are advantages and disadvantages of each model sizing and great potential for cost savings when used computational tools.