Marine renewable energy developments (MRED) will result in large quantities of infrastructure being deployed in coastal habitats, and the localised exclusion of fishing. The ecological consequences of this scale of deployment are largely unknown, particularly for benthic species. Infrastructure has the capacity to act as artificial reefs (ARs), providing novel habitat, and this may viewed as a benefit of MRED, or a means to mitigate the exclusion of fishing. At present, the functioning of AR ecosystems remains poorly understood. As a measure of ecosystem function, secondary productivity can be used to assess the implications of MRED. The lack of suitable methodology, deployable at relevant scales within time and/or cost constraints, has limited benthic secondary productivity (BSP) quantifications on ARs. Techniques to measure potential BSP and particle flux were developed and applied to the Loch Linnhe Artificial Reef (functionally similar to scour protection material). Variations in BSP and mobile epifaunal densities on, and between, structures in different environments were quantified. Reefs exposed to intermediate current had the highest potential productivity. The BSP on internal areas of structures contributed to the total productive output, but the relative contribution varied according to reef location and design. BSP was primarily determined by particle supply, but the response was not consistent among locations. Mobile epifaunal densities related to reef location, but not reef design, and were highest on reefs in the deepest water and exposed to the fastest currents. The evidence presented in this thesis highlights the need to account for the receiving environment when predicting the ecological consequences of MRED, or when modelling the productive capacity of structures. Such information can be used to suggest modifications to proposed or existing structures in order to maximise their benefit to coastal ecosystems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

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.

Com a crescente busca por fontes energéticas renováveis alternativas aos combustíveis fósseis, o uso de biomassa lignocelulósica, como bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto, surge como uma alternativa para a produção de etanol de segunda geração. Porém, são necessários pré-tratamentos para facilitar a ação das enzimas sobre a biomassa. Entre os métodos de pré-tratamentos, o biológico tem sido estudado, por não demandar o uso de químicos e altos custos energéticos, apresentar condições brandas de processo e não levar à formação de compostos inibidores às etapas posteriores. No presente trabalho, bagaço de cana-de-açúcar e serragem de eucalipto foram pré-tratados por diferentes espécies de basidiomicetos. As amostras pré-tratadas foram hidrolisadas com complexo enzimático de Peninillium echinulatum e posteriormente realizou-se a fermentação dos açúcares liberados. Com relação à produção de enzimas lignolíticas, as espécies que se destacaram em bagaço de cana-de-açúcar foram Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 e Trametes villosa 82I6. Em serragem de eucalipto, os teores destas enzimas foram significativamente inferiores aos obtidos com as mesmas espécies em bagaço de cana-de-açúcar. Em análise de espectros de FTIR, T. villosa 82I6 e P. pulmonarius PS2001 apresentaram proporções favoráveis entre o consumo de celulose, hemicelulose e lignina em ambas as biomassas testadas. Em ensaios de hidrólise enzimática, pré-tratamento biológico por T. villosa 82I6 aumentou a digestibilidade da celulose presente na serragem de 3,7% para 42% e do bagaço de cana-de-açúcar de 12,9% para 22%. T. villosa 82I6 destacou-se, visto que, em ambas as biomassas, foi o basidiomiceto que promoveu o maior liberação de glicose na etapa de hidrólise em amostras pré-tratadas por menores tempos. Em fermentação alcoólica dos hidrolisados de ambas as biomassas pré-tratadas por T. villosa 82I6, o rendimento em etanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar foi aumentado para 20,2±0,5 mg/g após 49 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 10,1±0,8 mg/g. O rendimento em etanol a partir de serragem de eucalipto foi aumentado para 25,5±0,7, 18,2±0,03 e 25,5±3,8 mg/g, após respectivamente 7, 28 e 42 dias de tratamento, enquanto que o controle apresentava rendimento de 6,5±0,2 mg/g. Foi demonstrado o potencial do T. villosa 82I6 como agente biológico em pré-tratamentos de biomassas lignocelulósicas e o impacto do pré-tratamento sobre as etapas subsequentes. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / With the growing demand for renewable energy sources as alternatives to fossil fuels, the use of lignocellulosic biomass, such as sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust, is an alternative for the production of second generation ethanol. However, pretreatments are needed to facilitate the action of enzymes on biomass. Among the pretreatment methods, the biological has been studied, since it does not require the use of chemicals and high energy costs, to present soft conditions of process and not formation of inhibitory compounds to the later stages. In the present study, sugarcane bagasse and eucalyptus sawdust were pretreated by different basidiomycete species. The pretreated samples were hydrolyzed with enzymatic complex of Peninillium echinulatum and later the fermentation of the liberated sugars was carried out. In relation to the production of lignolytic enzymes, the species that stood out in sugarcane bagasse were Marasmiellus palmivorus VE111, Pleurotus pulmonarius PS2001, Pleurotus albidus 88F-13, Pycnoporus sanguineus PR32 and Trametes villosa 82I6. In eucalyptus sawdust, these enzymes were significantly lower than those obtained by the same species in sugarcane bagasse. In the analysis of FTIR spectra, T. villosa 82I6 and P. pulmonarius PS2001 presented favorable proportions between cellulose, hemicellulose and lignin consumption in both biomasses tested. In enzymatic hydrolysis assays, biological pretreatment with T. villosa 82I6 increased the digestibility of the pulp present in the sawdust to 42% and of the sugarcane bagasse to 22%. T. villosa 82I6 was highlighted, since in both biomass, it was the basidiomycete that promoted the highest glucose release in the hydrolysis step, in samples pretreated for shorter times. In alcoholic fermentation of the hydrolysates of both biomasses pretreated with T. villosa 82I6, ethanol yield from sugarcane bagasse was increased to 20.2±0.5 mg/g after 49 days of treatment, while the control presented yield of 10.1±0.8 mg/g. The ethanol yield from eucalyptus sawdust was increased to 25.5±0.7, 18.2±0.03 and 25.5±3.8 mg/g, respectively after 7, 28 and 42 days of treatment, while the control presented yield of 6.5±0.2 mg/g. The potential of T. villosa 82I6 as a biological agent in pretreatments of lignocellulosic biomass and the impact of pretreatment on subsequent steps has been demonstrated.

A biomassa lignocelulósica pode ser considerada como uma fonte inesgotável de matériaprima de baixo custo para a produção de biocombustíveis, que são alternativos aos combustíveis fósseis. Entretanto, a disponibilidade de enzimas eficientes e econômicas é um dos gargalos para se chegar a xaropes de glicose, etapa anterior à fermentação no desenvolvimento da tecnologia do etanol celulósico. O nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) é uma planta com grande potencial para a produção de biodiesel, pois apresenta elevado teor de óleo em suas sementes, comparativamente a outras oleaginosas. A obtenção de óleo do nabo forrageiro gera uma torta, considerada como resíduo (RNF), com elevada concentração de proteínas (em torno de 40%). Neste trabalho, avaliou-se a conveniência do emprego de RNF para a formulação de meios para a produção microbiana de celulases, visando à substituição total ou parcial de componentes, como o farelo de trigo e o farelo de soja. Como microrganismo para secreção das enzimas, utilizou-se o mutante S1M29 de Penicillium echinulatum, considerado um bom produtor de celulases. A produção de celulases e xilanases foi estudada tanto em cultivo em estado sólido (CES) como em cultivo submerso (CS). Foi constatado o crescimento do fungo tanto em CES como em CS, contendo apenas RNF como principal fonte de carbono e nitrogênio ou nos meios com variações nas concentrações de RNF, em substituição aos farelos de trigo e de soja. Quando os meios foram constituídos somente com RNF, as atividades enzimáticas não foram satisfatórias, provavelmente devido às baixas concentrações de substratos indutores (celulose e xilose), à elevada concentração de proteínas ou ao óleo residual. No cultivo em estado sólido, verificou-se que é possível substituir parcialmente o farelo de trigo (FT) por RNF, permitindo a produção de - glicosidases com títulos enzimáticos de 22,62 UI/g, endoglicanases com 210,5 UI/g e xilanases com 1.137,59 UI/g. Em cultivo submerso, a substituição parcial ou total de farelos de trigo e de soja por RNF ermitiu títulos enzimáticos de -glicosidases de 0,18 UI/ mL, endoglicanases de 8,3 UI/mL e xilanases de 14,3 UI/mL, que foram semelhantes ao meio controle que utiliza suplementação de farelo de trigo e farelo de soja. Os complexos enzimáticos produzidos nas duas condições, CES e CS, mostraram-se mais eficientes do que o complexo enzimático utilizado como controle quanto à capacidade de hidrólise em celulose, Avicel ®, bagaço de cana-de-açúcar e capim elefante in natura e pré-tratados. / The lignocellulosic biomass can be considered as an inexhaustible source of raw material of low cost for the production of biofuels, which are alternatives to fossil fuels. However, the availability of efficient and low cost enzymes is one of the bottlenecks to obtain glucose syrups step prior to fermentation in the development of the technology for cellulosic ethanol. The fodder radish (Raphanus sativus L.) is a plant with great potential for the production of biodiesel, because it presents, high oil content in their seed, compared toother crops. The obtaining of oil of fodder radish seed generates a cake, considered as residue (FRC), with a high concentration of protein (around 40 %). In this study, was evaluated the convenience of use of FRC for the formulation of cellulases production medium, or even the total or partial replacement of components, such as the wheat bran and soybean meal. As microorganism for secretion of enzymes it was used the mutant S1M29 of Penicillium echinulatum, considered a good producer of cellulases. The production of cellulases and xylanases was studied both in solid-state cultivation (SSC) and submerged cultivation (SC). It was noted the growth of the fungus in both SSC as in SC, containing only FRC as the main source of carbon and nitrogen, or in the medium with different concentrations of FRC, in replacement of the wheat bran and soybean meal. When the medium were formed only with FRC, enzyme activities were not satisfactory, probably due to the low concentrations of substrates inductors (cellulose and xylose), the high concentration of proteins or of residual oil. In SSC, it was found that it is possible to replace partially the wheat bran by FRC, enabling the production of β-glucosidases with titles enzymatic of 22.62 IU/g, endoglucanases with 210.5 IU/g and xylanases with 1,137.59 IU/g. In SC, total or partial replacement of soybean meal and wheat bran by FRC allowed -glucosidases titles of 0.18 IU/mL, endoglucanases of 8.3 IU/mL and xylanases of 14.3 IU/mL, which were simila to control, which uses supplementation of wheat bran and soybean meal. The enzymatic complexes produced in two conditions, SSC and SC, shown to be more efficient than the enzymatic complex used as a control for the ability of hydrolysis of cellulose, Avicel ®, sugar cane bagasse and elephant grass in natura or pre-treated.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O bagaço de cana de açúcar é uma fonte de energia renovável e matéria prima promissora na produção de biocombustível, pois representa cerca de 30% de glicose contida na planta com potencial de ser hidrolisado e convertido em etanol. Os principais constituintes do bagaço de cana são a celulose, formada por cadeia linear de glicose, a hemicelulose, um polímero amorfo constituído de xilose, arabinose, galactose e manose e a lignina, um polímero complexo formado por unidades de fenilpropanos que atuam como revestimento impermeabilizante nas fibras, difícil de ser removido por sua característica recalcitrante. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da irradiação com feixe de elétrons como pré-tratamento do bagaço de cana para hidrólise enzimática da celulose. O pré-tratamento do bagaço de cana é uma das etapas mais importante para torná-lo economicamente viável e competitivo na produção de energia. Como pré-tratamento o processamento por feixe de elétrons pode fragilizar a estrutura da hemicelulose e lignina, pela ação de radicais altamente reativos que quebram as ligações químicas, reduzindo o grau de polimerização das fibras. Foram avaliados os efeitos da radiação na estrutura e composição do bagaço, assim como a combinação do processamento por feixe de elétrons com o pré-tratamento de esplosão à vapor. Para hidrólise enzimática utilizou-se enzimas comerciais fornecidas pela Novozymes. O processamento por feixe de elétrons levou a alterações na estrutura e composição do bagaço de cana aumentando a solubilidade pela degradação de celulose alfa e hemicelulose e aumentando também o rendimento da hidrólise enzimática. No caso do bagaço explodido, não houve alteração no rendimento da hidrólise enzimática, mas o processamento por feixe de elétrons promoveu uma redução de 67% no furfural, que é formado no processo de explosão a vapor. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dois exemplos de combustíveis renováveis em uso atualmente são bioetanol e biodiesel. Novas alternativas de combustíveis incluem etanol celulósico e biobutanol. Estes apresentam vantagens pois contribuem para uma melhor produtividade e otimização do uso de biomassa. Possuem ainda boas propriedades que garantem o bom desempenho como combustíveis. A pesquisa e interesse industrial têm crescido sobre o biobutanol, com melhorias no processo tradicional de fermentação ABE (Acetona-Butanol-Etanol), desenvolvimento de novos microorganismos para aumentar o rendimento e técnicas de separação para isolar o solvente do meio fermentativo. Algumas companhias anunciaram planos para a introdução de biobutanol em misturas com gasolina no mercado norte-americano. O interesse por biobutanol no Brasil como combustível ainda é limitado, pois a infraestrutura de comercialização já é adaptada ao uso de bioetanol, e a maior parte da frota de carros circulante utiliza motores adaptados ao uso do bioetanol. A cana-de-açúcar pode ser utilizada como matéria prima no processo produtivo do biobutanol, capacitando o Brasil a tornar-se um importante exportador para suprir o biobutanol para outros países. Em curto prazo, o biobutanol poderá ser produzido no Brasil para substituir o petro-butanol como solvente em aplicações industriais ou para o mercado de exportação como combustível. O presente trabalho propõe o uso da técnica technology roadmapping para o planejamento estratégico do desenvolvimento do biobutanol, alinhando os objetivos de longo prazo com os recursos, linhas de financiamento e prioridades para atender as necessidades do processo de desenvolvimento. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JorgedeJesusPassinhoe_M.pdf: 1300552 bytes, checksum: 7ad745296c0ecb7fc25a3e725e4ef9e4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho procuramos analisar o funcionamento de um compressor de freqüência variável que utilizasse a energia eólica, em São Luis do Maranhão, para manter um sistema de refrigeração funcionando. Para isto foi necessário conhecer os valores locais das velocidades de vento e escolhemos o cata vento tipo Savonius para atingirmos nosso objetivo / Abstract: Preliminary studies of the constructive e technical viability, of a system of refrigeration using Eolica Energy, in order to keep in continue functioning, a compressor of variable requency arrives of coupling of pulleys of different diametric, that guarantee the energetic balancing of the system and thus it keeps it continuously / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre Profissional em Engenharia Mecanica

Orientador: Carlos Alberto Mariotoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-12T13:49:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agapito_CassianoAugusto_M.pdf: 873706 bytes, checksum: 7857de431ef19393521f03474f7ecdad (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo desse estudo é explorar os caminhos da expansão da geração no setor elétrico brasileiro. Com uma avaliação econômica das diferentes opções de projetos selecionados através da simulação de Tarifas de Equilíbrio, este estudo busca analisar a competitividade das fontes renováveis de geração no mercado brasileiro de energia elétrica e o impacto da evolução dos conceitos da economia ambiental e a colocação destes conceitos em prática através da alteração da legislação vigente. Através de uma pesquisa com especialistas são levantados os dados necessários para elaboração dos modelos econômico-financeiros individuais de cada fonte. Os resultados obtidos com a pesquisa mostram que as fontes renováveis devem manter participação elevada na expansão do sistema, e o novo paradigma ambiental deve elevar essa superioridade ainda mais. / Abstract: The purpose of this study is to explore the ways of expansion of generation in the Brazilian electricity sector. With an economic evaluation of different options for selected projects through the simulation of Rates of balance, this study aims to analyze the competitiveness of renewable generation in the Brazilian electricity market and the impact of the development of concepts of environmental economics and putting these concepts into practice by amending the existing legislation. Through a search specialists are raised with the data necessary to produce economic and financial models of each individual source. The results of the research show that renewable sources must maintain high participation in the expansion of the system, and the new paradigm environmental superiority that should raise even more. / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:59:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_TarcioAndredosSantos_M.pdf: 8048124 bytes, checksum: 1b2ffa1afb318d0a5c4d249edbb6a773 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo deste trabalho é o de propor técnicas de controle de potências ativa e reativa de geradores de relutância variável (GRV) aplicados 'a geração eólica de energia eólica. Desenvolveu-se uma técnica de controle direto de potência ativa utilizando um controlador proporcional-integral e outra técnica utilizando um controlador de modos deslizantes. Inicialmente, realizou-se uma revisão bibliográfica e um estudo sobre a máquina de relutância variável a fim de compreender o seu funcionamento e o seu modelo matemático dinâmico. Neste trabalho são apresentados resultados de simulações para estudar a operação do GRV com os controladores propostos num sistema ideal de geração conectado com a rede elétrica. Um modelo matemático dinâmico não linear que leva em conta as curvas de magnetização do gerador em função da posição do rotor foi utilizado nas simulações desenvolvidas. O conversor responsável por magnetizar o GRV e captar a energia gerada e o conversor que envia a energia gerada para a rede elétrica foram modelados matematicamente utilizando o aplicativo computacional SimpowerSystems do Matlab R, que apresenta uma biblioteca de componentes e de ferramentas de análise para modelagem e simulação de sistemas de energia elétrica com eletrônica de potência. Os resultados das simulações são apresentados e os desempenhos dos controles propostos durante o funcionamento do GRV em velocidade variável com diferentes referências de potências ativa e reativa são comparados / Abstract: The objective of this thesis is to propose techniques for active and reactive power for switched reluctance generators (SRG) applied to wind generation. A direct for active power control using the proportional and integral controller and another technique using the sliding mode controller were developed. Initially a literature review and a study of the switched reluctance machine in order to understand its operation and its dynamic mathematical model were done. This thesis presents results of simulations to study the SRG operation with the controllers proposed in an ideal generation system connected to the grid. A non-linear dynamic mathematical model which takes into account the magnetization curves of the generator as a function of rotor position was used in the simulations carried out. The converter responsible for the SRG magnetization and for the capture of generated energy and the converter that sends the generated energy to the grid were mathematically modeled using the software SimpowerSystems Matlab R, which has a library of components and analysis tools for modeling and simulation of electric power systems and power electronics. The simulation results are shows and the proposed controllers performance during the operation of the SRG variable speed references with different active and reactive power are compared / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica