Orientador: Roberto da Silva / Banca: Michel Brienzo / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: Celulases são essenciais para a hidrólise de materiais lignocelulósicos visando à produção de etanol de segunda geração. A fermentação em estado sólido é um processo que proporciona altas concentrações de enzimas que podem ser aplicadas nessa hidrólise. O objetivo do presente trabalho foi produzir enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas empregando os fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila por fermentação em estado sólido em biorreator de leito empacotado e aplicar essas enzimas, combinadas ou não, na sacarificação de bagaço de cana-deaçúcar. Foram empregados bagaço in natura, bagaço pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e bagaço com pré-tratamento hidrotérmico. A produção de enzimas foi avaliada pelas atividades CMCase, atividade sobre papel de filtro (FPU), xilanase e β-glicosidase. Para os experimentos de sacarificação com extratos dos fungos não combinados, foi adotado um planejamento de superfície de resposta central composto com 5 repetições do ponto central, tendo como fatores o volume de extrato enzimático e o tempo de hidrólise. Os resultados com os dois extratos indicaram como ótimos um volume de 7,0 mL e 6 horas de hidrólise para os bagaços in natura, pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e com pré-tratamento hidrotérmico, exceto o extrato de M. thermophila que resultou em 5,0 mL e 6,8 horas para o bagaço hidrotérmico. Os melhores resultados de conversão em glicose com os dois extratos foram obtidos com o bagaço prétratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino, tendo sido de 34,0 % para M. thermophila e de 21,2 % para T. reesei. A partir destes resultados, foi elaborado um planejamento fatorial completo para os experimentos de hidrólises empregando coquetéis enzimáticos. Os fatores empregados foram composição (1:1; 1:3; 3:1) e temperatura... / Abstract: Cellulases are essential for the hydrolysis of lignocellulosic materials aiming to the production of second generation ethanol. The solid-state fermentation is a process that allows obtaining high concentrations of enzymes which can be applied in this hydrolysis. The purpose of the current work was producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by employing the fungi Trichoderma reesei and Myceliophthora thermophila by solid-state fermentation in packed-bed bioreactor and apply these enzymes, combined or not, in the saccharification of sugarcane bagasses. Bagasse in natura, bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and bagasse with hydrothermal pretreatment have been employed. The enzymes production was evaluated by CMCase, filter paper activitie (FPU), xylanase and β-glucosidase activities. For the saccharification experiments with extracts from both fungi no-combined, it has been adopted a central-composed response surface design with 5 replications of the central point, having as factors the volume of enzyme extract and the duration of hydrolysis. The results with both extracts indicated as optimal a volume of 7,0 mL and 6 hours of hydrolysis for the bagasses in natura, pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and with hydrothermal pretreatment, except the extract of M. themophila that resulted in 5,0 mL and 6,8 hours for the hydrothermal bagasse. The best results of conversion in glucoses with both extracts were obtained with the bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium, which have been 34,0 % for M. themophila and 21,2 % for T. reesei. From these results, it has been elaborated a full factorial design for the hydrolysis experiments employing enzymatic cocktails. The factors used were composition (1:1; 1:3; 3:1) and temperature (45, 55, 65 ºC and alternated). The best result was obtained by... / Mestre

No presente trabalho são estudadas as propriedades físicas luminescentes de cristais de antigorita (monoclinica, Mg3-x[Si2O5](OH)4-2x) e lizardita (triclinica, Mg3[(Si,Fe)2O5](OH)4). O estudo destes foi feito simultaneamente aplicando-se várias técnicas, entre elas: Termoluminescência (TL), Absorção Ótica (AO), Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), Difração de Raios X (DRX) e Plasma Acoplado Indutivamente (ICP). Utilizando pastilhas e fazendo leitura TL até 350 oC, podemos observar picos reprodutíveis. A antigorita irradiada apresenta picos facilmente diferenciados e com intensidades diferentes, mas a lizardita apresenta picos sobrepostos e com similar intensidade, os picos de ambas as amostras estão em torno de 150, 200 e 300 oC, todos crescendo linearmente até uma dose de 2 kGy, sendo que para doses maiores todos os picos saturam. Foram calculados os parâmetros das armadilhas dos picos de TL e seus respectivos tempos de vida. Todos os picos são ajustados teoricamente com o modelo da cinética de segunda ordem. Na análise de RPE notamos 6 linhas hiperfinas características do Manganês e também as linhas do Ferro. É possível também observar duas linhas de estrutura super hiperfina do Mn2+. Nenhuma das amostras apresenta variação do espectro RPE com a dose de irradiação. Essas impurezas foram detectadas também por ICP. Na análise de AO, a lizardita apresenta bandas numa faixa de 370 a 470 nm que não são observadas na antigorita, provavelmente relacionadas com o Fe3+ e com o Mn2+. No infravermelho foram observadas várias bandas (AO) de combinação Mg-OH. Nenhuma das duas amostras apresenta mudança com a dose de irradiação. Concluímos que os picos TL de 150, 200 e 300 oC das amostras podem ser usadas na dosimetria da radiação ionizante (radiação-Y e partícula-B) para doses médias e altas. / In this work, we are describing crystals luminescent properties of Antigorite (monoclinic, Mg3-x[Si2O5](OH)4-2x) and Lizardite (triclinic, Mg3[(Si,Fe)2O5](OH)4). They were studied simultaneously applying several techniques, like: Thermoluminescence (TL), Optical Absorption (OA), Electron Paramagnetic Resonance (EPR), X-rays diffraction and Inductively Coupled Plasma (ICP). Using cold pressed elements and heating the samples to 350 oC for TL measurements, we can observe reproductive peaks. Antigorita show well differentiated peaks and intensities, but Lizardite show overlapped and similar intensity peaks. Peaks of both samples occur around 150, 200, 250, 300 oC, and all them grow linearly up to 2 kGy, saturating for high doses, except 250 oC peak which continue growing with dose until 172 kGy. TL peaks trap parameters and lifetimes were calculated, the curves were fitted using the GCD method with second order kinetic. The EPR spectrum shows 6 hyperfine structure lines, characteristic of Manganese, besides lines due to Iron. It was possible also to observe two super hyperfine Mn2+ lines. The EPR signal does not change with irradiation dose in both crystals. These impurities were also detected in the ICP analysis. The OA spectrum of lizardite show bands from 370 to 470 nm which were not observed in antigorite samples probably related to Fe3+ and Mn2+. In the infrared region several (OA) bands of Mg-OH combination were observed. Again the OA spectrum of these crystals does not change with irradiation dose. We conclude that TL samples peaks around 150, 200, 250, 300 oC can be used for radiation ionizing dosimetry (y-rays and B- particle) for intermediate and high doses.

Submitted by Caroline Perez (lopesperezcaroline@gmail.com) on 2017-03-15T13:18:05Z No. of bitstreams: 1 Caroline_Lopes_Perez_Dissert_Final.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-21T14:27:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perez_cl_me_sjrp.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T14:27:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perez_cl_me_sjrp.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esta dissertação apresenta um estudo sobre a ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases e hemicelulases por fermentação em estado sólido (FES) empregando o fungo termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e substrato composto por bagaço de cana de açúcar e farelo de trigo. As etapas de desenvolvimento do projeto consistiram em ensaios em biorreator de diâmetro interno e altura iguais a 7,62 e 10 centímetros, de modo que foram realizados ensaios variando tamanho das partículas de bagaço de cana, densidade bulk do leito, taxas de aeração e modo de distribuição da vazão de ar. Com base nos resultados obtidos, observou-se que partículas de bagaço de tamanho reduzido fornecem bons rendimentos de atividades enzimáticas quando submetidas a altas taxas de aeração em leitos de elevada densidade. Partículas maiores forneceram melhores resultados para leitos de �bulk= 0,395 g/cm3 , bem como a utilização de vazão de ar determinada com base no número de Damköhler modificado igual a 1. Resultados obtidos em ensaios em biorreatores de 0,8 metros, com e sem distribuição de ar, mostraram que inserir ar ao longo do leito é uma estratégia que permite aeração eficiente ao longo do sistema fermentativo, sem que ocorra secagem excessiva do substrato. Atividades relativas de CMCase e xilanase atingiram cerca de 1,2 e 0,7, respectivamente. As etapas finais consistiram em fermentações realizadas em biorreator de diâmetro interno e altura iguais a 20 centímetros. Nessas condições, foram testadas duas formas de distribuição de ar ao longo do leito de quatro módulos fermentativos: utilizando um tubo interno perfurado no módulo central inserindo metade da vazão total, e a outra metade inserida pelo inferior do leito e utilizando um tubo interno central, com quatro orifícios por módulo para espalhamento da vazão. Em termos de produção de celulase, o tubo no módulo central se mostrou a melhor alternativa para o aumento de escala, chegando a apresentar 0,8 de atividades enzimáticas relativas de CMCase, e em termos de atividades relativas de xilanase, a melhor opção foi o tubo interno longitudinal, apresentando valores de 0,55. Diante do exposto, o número de Damköhler modificado é interessante do ponto de vista de aumento de escala, no entanto é preciso ainda entender o mecanismo de atividade respiratória dos microrganismos para que os conceitos possam ser aplicados em sinergia, podendo-se assim esperar bom desempenho do processo em escala industrial. / This work presents a study of scale–up packed bed bioreactors for the production of cellulases and hemicellulases by solid-state fermentation (SSF) using the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and substrate composed by sugar cane bagasse and wheat bran. The development phases of the project consist in tests using bioreactors composed by internal diameter and height equal to 7.62 and 10 centimeters, respectively, so that the assays vary the size of the sugar cane bagasse particles, the bulk density, the airflow rate and how’s distributed along the bed. Based on the results obtained, it was defined that the particles of small size provide good results of enzymatic activity yields when submitted to high aeration rates in high bulk density beds. When testing normal size sugarcane bagasse particles, the best results were obtained for the beds with �bulk= 0,395 g/cm3 as well as airflow rate based on the modified Damköhler number equal to 1. Results obtained in tests in 0,8 meter height bioreactors, with and without airflow distribution, show that inserting air in different bed heights is a strategy to ensure efficient aeration throughout the fermentation system without excessive drying of the substrate. Activities related to CMCase and xylanase reached about 1.2 and 0.7, respectively. The final stages consisted in perform fermentation assays in a bioreactor of internal diameter and height equal to 20 centimeters. Under these conditions, two forms of long-term distribution were tested: using an internal ring to insert half of the total flow, together with the other half inserted in the lower part of the bed and using a central internal pipe with 4 holes per module for airflow distribution. In terms of cellulase production, the internal ring showed a better alternative for scaling-up, reaching a valeu of 0.8 CMCase relative enzymatic activities, and with respect to xylanase relative enzymatic activities, the best option was the central pipe, presenting values of 0,55. On the above, the modified Damköhler number is interesting when it refers to scale-up, although it’s necessary to understand the mechanism of respiratory activity of the microorganisms so that the concepts can be applied in synergy, and it can be expected good process performance in industrial scale. / CNPq: 132957/2016-7

Em um sistema computacional, os dados são armazenados na unidade de armazenamento, segundo alguma lógica, em estruturas denominadas arquivos. O Sistema de Arquivos é o responsável por estruturar, identificar, acessar, proteger e gerenciar esses arquivos, além de agir como um elo de ligação entre o usuário e o dispositivo, traduzindo comandos de alta abstração (oriundos do usuário) em comandos de baixo nível, compreensível a unidade de armazenamento. O presente trabalho visa a implementação de um sistema de arquivos para aplicação em dispositivos móveis baseado em computação reconfigurável. Tal sistema servirá de suporte para as aplicações que necessitem armazenar e/ou restaurar grande volume de dados, como a aquisição de imagens digitalizadas de câmeras CMOS. Este sistema também será utilizado como uma ferramenta inicial para o desenvolvimento de um módulo de armazenamento em uma placa baseada em computação reconfigurável a ser utilizada para fins didáticos. O sistema de arquivos implementado foi a FAT16 e o dispositivo de armazenamento de massa utilizado foram os cartões de memória SD-Secure Digital e MMC-MultiMediaCard / In computational systems, usually the data are stored in storage units, according to some logic, in structures called files. The File System is responsible for structure, identification, access, protection and management of the files. It also acts as a connector link between the user and the device, translating high level commands (derived for the user) into commands of low level, understandable for the storage unit. The present work aims to implement a File System for application in mobile devices based on reconfigurable computation. Such system will act as a support for the applications that need to store and/or to restore large volume of data, such as the acquisition of digital images from CMOS cameras. This system will also be used as an initial tool for the development of a storage module of a board, based on reconfigurable computation, to be used for didactic purposes. The implemented File System is based on FAT16 and the storage device used was the memory cards SD (Secure Digital) and MMC (MultiMedia- Card)

O fosfeto de manganês, MnP, é um composto rico em fases magnéticas, exibindo uma variedade de transições de fase. Essas transições e a estrutura das fases magnéticas têm sido objetos de muitas investigações experimentais nas últimas duas décadas. Com o campo externo aplicado ao longo dos eixos intermediário e duro (eixos b e a, respectivamente) foram estudadas as geometrias das fronteiras nos pontos onde as fases moduladas se encontram com a fase ferromagnética no diagrama de fase Temperatura vs. Campo Magnético. Este estudo, realizado por meio de medidas de suscetibilidade magnética, visa esclarecer se as fronteiras das fases encontram-se formando um ângulo ou não, pois isto pode ser um indicativo da natureza desses pontos \"triplos\". Na situação em que o campo é aplicado ao longo do eixo intermediário, mostramos que a forma com que as três fronteiras se encontram é consistente com a atribuição feita anteriormente a esse ponto, isto é, trata-se de um ponto triplo ordinário no qual as três fronteiras de fase são de primeira ordem. Para a configuração em que o campo é aplicado ao longo do eixo duro, os resultados obtidos para o diagrama de fase, na região onde as duas fases moduladas e a fase ferromagnética se encontram, são consistentes com a existência de um ponto crítico terminal de uma linha de transições de segunda ordem separando as fases moduladas. / Manganese phosphide is a rich compound in magnetic phases and exhibits a variety of phase transitions which have been the subject of many experimental investigations for more than a decade. With the external magnetic field H applied along the b and a axes (intermediate and hard axis, respectively) the geometry of the boundaries in the points where the modulated phases meet with ferromagnetic phase in the phase diagram T x H were studied. Measurements of magnetic susceptibility were realized to elucidate if the phase boundaries meet at an angle or not thus indicating the nature of these triple points. For the case of H applied along the intermediate axis it is shown that the shape in which the phase boundaries meet is consistent with the geometry of an ordinary triple point. With H parallel to the a axis the results are consistent with the existence of critical end point in which the modulated phases boundary close.

Os ferrofluidos iônicos de \'MN\'\'FE IND. 2\'\'O IND. 4\', \'gama\' - \'FE IND. 2\'\'O IND. 3\' e \'CO\'\'FE IND. 2\'\'O IND. 4\' foram investigados pelas técnicas de óptica e espalhamento de raios X. Investigamos o comportamento desses ferrofluidos, na presença e na ausência de campo magnético e quando submetidos à variação de temperatura. A birrefringência óptica medida em função da temperatura, sem qualquer campo magnético, mostrou a existência de uma ordem tipo nemática nesses materiais. Os resultados obtidos com as medidas de anisotropia óptica podem ser explicados através da anisotropia de forma dos grãos e o fator clássico de despolarização da luz. Experimentos com a técnica de espalhamento de raios X mostrou a existência de pequenos agregados de grãos nas amostras estudadas. / Ionic ferrofluids of MnFe2O4, - Fe2Os Fe2Os and CoFe204 have been investigated by means of optical and x-ray- scattering techniques. An investigation on the behavior of such ferrofluids has been made, when in the presence and absence of a magnetic field, and when submitted to the variation of temperature. The optical birefringence measured as a function of temperature, without any magnetic field, showed the existence of a nematic-type order in these maaterials. The results obtained by the measured optical anisostropy could be explained by the shape anisostropy of the grains and the classical light depolarizing factors. X-ray scattering results indicate the existence of small aggregates in the samples studied.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-31T17:05:31Z No. of bitstreams: 2 Silvia Macarri Petricoski.pdf: 2620168 bytes, checksum: f44863d59b0669f97542e59fbc5a4625 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-31T17:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Silvia Macarri Petricoski.pdf: 2620168 bytes, checksum: f44863d59b0669f97542e59fbc5a4625 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-09 / Throughout history, several sources and forms of energy have been used for production of goods and services. especially energy generated from fossil fuels such as oil. Due to the limits of their world reserves; CO2 emissions and ecological disasters from oil well drilling, it is crucial to think in renewable and sustainable sources of energy: those that naturally reconstitute themselves in a short period of time. One the alternatives for solving this problem is the energy coming from biomasses, whether animal or vegetable origin, it can be used to production of energy. The briquette is considered a solid biofuel, made from compaction of lignocellulosic residues much used to energy generation. This paper aimed to study production of briquettes from mixtures of urban pruning waste - RPU, from glycerine and cassava bagasse (Manihot esculenta). A prototype drier was used through solar heating to reduce humidity of RPU and cassava samples. Afterwards, samples of RPU, cassava bagasse and glycerin were mixed, yielding the treatments T1 (100% RPU), T2 (92% RPU and 8% Cassava bagasse), T3 (97% RPU and 3% Glycerin), T4 (89% RPU, 8% Cassava bagasse and 3% Glycerin) and T5 (94.5% RPU, 4% Cassava bagasse and 1,5% Glycerin). Then the analyzes of physical, chemical and energetic parameters the briquettes were carried out. The moisture content of the briquettes was lower in T1 treatment (7.935%). T2 treatment had lower fixed carbon value (16.858%) volatile content (66.520%) and higher ash content (16.621%). The percentages of C, H and N did not differ statistically between the treatments. The values of the upper, lower and useful calorific value were higher on T3 (18.973 MJ kg-1); (17,480 MJ kg-1) and (15,980 MJ kg-1) respectively. The apparent density was higher in T1 (1183 kg m-3) as well as energy density (20778.76 MJ m-3). Treatment T2 had the highest mechanical strength (1,281 kgf cm-2). The results, therefore, showed that treatments T1, T2 and T3 were more efficient, producing briquettes with properties that meet specifications of the market, besides presenting great energetic potential, being good substitutes for firewood. Based on information collected in Vera Cruz do Oeste - PR in 2015, approximately 76.92 t ano-1 of briquettes from urban pruning residues could be produced, thus contributing to generation of revenue in the value of R$ 23,614.44. / Ao longo da história, diversas foram as fontes e as formas de energia utilizadas para a produção de bens e de serviços, em especial a energia gerada a partir de combustíveis fósseis, como o petróleo. Em função dos limites de suas reservas mundiais; as emissões de CO2, e os desastres ecológicos a partir da perfuração de poços de petróleo, é fundamental pensar em fontes de energia renováveis e sustentáveis: aquelas que se reconstituem naturalmente, num curto período de tempo. Uma das alternativas para a solução deste problema é a energia proveniente das biomassas, seja de origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de energia. O briquete é considerado um biocombustível sólido, feito a partir da compactação de resíduos lignocelulósicos muito utilizado para a geração de energia. Neste trabalho objetivou-se estudar a produção de briquetes a partir de misturas de Resíduos de Podas Urbanas - RPU, glicerina e bagaço de mandioca (Manihot esculenta). Para a redução da umidade das amostras de RPU e de mandioca, foi utilizado um secador via aquecimento solar. Posteriormente, as amostras dos RPU, do bagaço de mandioca e a glicerina foram misturadas gerando os tratamentos, T1 (100% RPU), T2 (92% RPU e 8% Bagaço de mandioca), T3 (97% RPU e 3% Glicerina), T4 (89% RPU, 8% Bagaço de mandioca e 3% Glicerina) e T5 (94,5% RPU, 4% Bagaço de mandioca e 1,5% Glicerina). Em seguida, foram realizadas as análises de parâmetros físicos, químicos e energéticos dos briquetes. O teor de umidade dos briquetes foi menor no tratamento T1 (7,935%). O tratamento T2 teve menor valor de carbono fixo (16,858%) e teor de voláteis (66,520%) e maior teor de cinzas (16,621%). As porcentagens de C, H e N não diferiram estatisticamente entre os tratamentos. Os valores do poder calorífico superior, inferior e útil foram maiores no tratamento T3 (18,973 MJ kg-1); (17,480 MJ kg-1) e (15,980 MJ kg-1) respectivamente. A densidade aparente foi maior no tratamento T1 (1.183 kg m-3) bem como a densidade energética (20.778,76 MJ m-3). O tratamento T2 teve a maior resistência mecânica (1,281 kgf cm-2). Os resultados, portanto, demonstraram que os tratamentos T1, T2 e T3 foram mais eficientes, produzindo briquetes com propriedades que atendam as especificações do mercado, além de apresentarem grande potencial energético, sendo bons substitutos à lenha. Com base nas informações coletadas no Município de Vera Cruz do Oeste - PR no ano de 2015, poderiam ser produzidos aproximadamente 76,92 t ano-1 de briquetes oriundos de resíduos de podas urbanas, contribuindo desta forma para a geração de receita no valor de R$ 23.614,44.

Modelagem de dois fluidos é largamente aplicada para simular escoamentos gássólido em risers de leitos fluidizados circulantes. As atuais simulações são de grandes clusters (SGC), executadas em domínios reais com malhas numéricas grosseiras, ou simulações sub-malha, executadas em malhas numéricas refinadas em domínios reduzidos. O propósito das simulações sub-malha é principalmente produzir dados de meso-escala a serem aplicados em simulações de grandes clusters. A atual literatura apresenta apenas umas poucas simulações sub -malha de escoamentos gás-sólido em risers aplicando modelagem de dois fluidos, todas para condições típicas de reatores de leito fluidizado circulante de craqueamento catalítico. Neste trabalho realizou-se uma simulação sub-malha para esta condição, e também para uma outra condição típica de reatores de leito circulante para combustão/gaseificação. Correlações teóricas derivadas da teoria cinética dos escoamentos granulares (TCEG) foram aplicadas para determinar a pressão e as viscosidades da fase sólida. Considerou-se um domínio de pequenas dimensões sob condições de contorno periódicas, aplicando-se malhas numéricas refinadas. Os resultados das simulações foram comparados entre si, com outros resultados de simulação de literatura, e com dados experimentais. Então, a correção das simulações foi abordada em vista dos dados empíricos disponíveis. / Two-fluid modeling is widely applied to simulate gas-solid flows in risers of circulating fluidized beds. Current simulations are either large cluster simulations (LCS), performed in real domains under coarse numerical meshes, or sub-grid simulations, performed in reduced domains under refined numerical meshes. The purpose of subgrid simulation is mostly to provide meso-scale data to be applied in large cluster simulations. The up to date literature presents only a few sub -grid simulations of gassolid flows in risers applying two-fluid modeling, all of them for conditions typical of catalytic cracking circulating fluidized bed reactors. In the present work a sub-grid simulation was performed for this condition, as well as for a condition typical of circulating fluidized bed coal combustion/gasification reactors. Theoretical correlations derived from the kinetic theory of granular flows (KTGF) were applied to determine pressure and viscosities of the solid phase. A small size domain was considered under periodic boundary conditions, and a refined numerical mesh was applied. The results of the simulations were compared to each other, to other literature results of simulation, and to experimental data. Then, the accuracy of the simulations was addressed in view of the available empirical data.

Observações diretas das propriedades do interior da Terra são muito restritas. A maior parte das informações advém de estudos indiretos ligados à geofísica, os quais necessitam ser relacionados a estudos de materiais em laboratório para serem corretamente interpretados. Experimentos de laboratório, no entanto, precisam ser realizados em condições extremas de pressão e temperatura, o que constitui uma tarefa muito difícil de ser alcançada. Nesse contexto, estudos teóricos são fundamentais no suporte à elaboração de modelos sobre a estrutura e a composição interna da Terra. O objetivo de nosso trabalho é utilizar métodos de primeiros princípios para ajudar a elucidar o comportamento dos silicatos (MgSiO3 e CaSiO3) e dos carbonatos (MgCO3 e CaCO3) de magnésio e cálcio nas condições termodinâmicas extremas do manto. O estudo da estabilidade energética desses silicatos e carbonatos, bem como o de outros minerais que compõem o manto, fornece novas evidências sobre a melhor forma de o cálcio ser incorporado nessa região profunda, além de determinar qual carbonato é o principal hospedeiro de carbono nas profundezas da Terra. As propriedades dos sistemas foram obtidas através da teoria do funcional da densidade, considerando diversas aproximações para a energia de troca e correlação, e o método PAW (Projector Augmented Wave). As propriedades termodinâmicas foram investigadas usando a aproximação quase harmônica e a teoria de perturbação do funcional da densidade. As simulações computacionais foram efetuadas utilizando o código Quantum ESPRESSO. Observamos que a decomposição dos silicatos em seus respectivos óxidos alcalinos terrosos, MgO e CaO, mais SiO2 não é favorável. Além disso, a coexistência dos silicatos MgSiO3 e CaSiO 3 é mais estável do que a formação de ligas do tipo Mg1xCaxSiO3. Dessa forma, concluímos que o cálcio, no manto, existe numa fase independente, fazendo parte de um silicato (CaSiO3). Nossos resultados mostraram que a decomposição dos carbonatos em seus respectivos óxidos alcalinos terrosos, MgO e CaO, mais CO2 também é desfavorável, indicando que deve existir uma baixa concentração de CO 2 livre no manto, e que o carbonato de magnésio é mais estável do que o carbonato de cálcio. Portanto, nossa investigação propõe que o MgCO3 é o principal hospedeiro de carbono, na forma oxidada, no manto. Por fim, notamos que as propriedades estruturais e termodinâmicas são melhores descritas quando a energia de van der Walls é adicionada à energia de troca e correlação, indicando que esses cálculos mais precisos constituem um passo importante para melhorar a construção de modelos teóricos sobre as propriedades e a composição do manto. / Direct observations of the Earths interior properties are very restricted. Most of the information comes from indirect studies related to geophysics, which need to be related to materials studies in the laboratory to be correctly interpreted. Laboratory experiments, however, need to be performed under extreme pressure and temperature conditions, which is a very difficult task to achieve. In this context, theoretical studies are fundamental in supporting the elaboration of models on the structure and internal composition of the Earth. The purpose of our work is to use first principles methods to help elucidate the behavior of magnesium and calcium silicates (MgSiO3 and CaSiO3) and carbonates (MgCO3 and CaCO3) under the extreme thermodynamic conditions of the lower mantle. The study of the energy stability of these carbonates and silicates, as well as of other mantle minerals, provides new evidence on how calcium can best be incorporated into the mantle and to determine which carbonate is the main carbon host in the Earths deep mantle. The properties of the systems were obtained within the density functional theory, using several approximations for the exchange and correlation energy, and the PAW (Projector Augmented Wave) method. The thermodynamic properties were investigated using the quasi-harmonic approximation and the density functional perturbation theory. The computational simulations were performed using the Quantum ESPRESSO code. We observe that the decomposition of the silicates in their respective alkali earth oxides, MgO and CaO, plus SiO2 is not favorable. In addition, the coexistence of silicates MgSiO3 and CaSiO3 is more stable than the formation of alloys like Mg1xCaxSiO3. Thus, we conclude that the calcium in the lower mantle exists in an independent phase, being part of a silicate (CaSiO3). Our results also indicate that the decomposition of the carbonates into their respective alkali earth oxides, MgO and CaO plus CO2 is unfavorable, showing that there should be a low concentration of free CO2 in the mantle and that the magnesium carbonate is more stable than calcium carbonate. Therefore, our investigation proposes that MgCO3 is the main oxidized carbon host in the lower mantle. Finally, we note that the structural and thermodynamic properties are best described when the van der Walls interactions are taken into account in the exchange and correlation energy, indicating that these more accurate calculations constitute an important step to improve the construction of theoretical models on the properties and composition of the mantle.

O destino e a utilização da imensa quantidade de resíduo sólido produzida nas cidades devem ser regulados por critérios rigorosamente científicos, desta forma, a aplicação no solo do composto produzido a partir deste material deve vir precedida de pesquisas que demonstrem a viabilidade ou não do seu uso. Neste trabalho utilizou-se o composto no cultivo da cenoura e analisou-se alguns parâmetros do composto, do solo e das cenouras, quantitativa e qualitativamente, para obter subsídios suficientes para o uso responsável e adequado deste tipo de resíduo na agricultura. Desta forma, com os resultados obtidos através das avaliações dos teores totais e disponíveis de metais (Zn, Pb, Ni, Cu, Cd e Cr) nas amostras de solo e nas raízes das cenouras, pode-se verificar a viabilidade da aplicação do composto para o cultivo da cenoura, considerando que não houve indícios de que o teor de qualquer metal nas raízes tenha sido suficientemente alto para trazer qualquer dano a saúde de quem as consome, entretanto o aumento da mortalidade das mudas relacionou-se diretamente com a taxa de aplicação do composto evidenciando um aspecto negativo da sua aplicação. / The destination and the use of the immense amount of municipal solid wastes should be strictly regulated by scientific approaches. Taking that into consideration, the application in the soil of the compost produced from this residue should be preceeded of studies to prove its viability. In this work, the compost was used in the cultivation of carrot. Some parameters of the compost, soil and carrots were analysed quantitatively and qualitatively to obtain subsidies for the responsible and appropriate use of this material in the agriculture. The viability of compost application was verified, when cultivating carrots, by evaluating the total amount of available metais (Zn, Pb, Ni, Cu, Cd and Cr) in the soil compost and carrot roots, because there were no indications of sufficiently high traces of metals in the roots to cause any harm to human health. However, the increase of the plants\' mortality was directly related with the compost application rate, thus evidencing a negative aspect of its use.