Orientador : Prof. Dr. Helton José Alves / Orientador : Profª. Drª. Nadia Regina Camargo Fernandes Machado / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 30/03/2016 / Inclui referências: f. 105-118 / Resumo: A reforma a seco (RS) do metano (CH4) está atraindo cada vez mais atenção, por ser um processo relevante do ponto de vista ambiental uma vez que consome CH4 e CO2, gases responsáveis pelo efeito estufa, além de produzir gás de síntese, que por sua vez é utilizado para a produção de produtos químicos de valor agregado, como combustíveis sintéticos, metanol e hidrogênio de elevada pureza. Neste sentido, o biogás se apresenta como uma fonte promissora, pois, se parcialmente tratado, pode ser matéria prima para o processo de reforma a seco para a produção do gás de síntese. O catalisador à base de Ni suportado em ?-Al2O3 é o mais comumente utilizado nos processos de reforma do CH4, porém o acúmulo de coque na superfície do sólido é o principal entrave. Neste sentido, promotores básicos vêm sendo estudados com o intuito de modificar as propriedades ácido-básicas, minimizando o depósito de carbono no catalisador. Foram preparados catalisadores Ni/Al2O3 contendo diferentes cargas de Mg, pelo método da impregnação úmida, e caracterizados pelas técnicas: fluorescência de raios X, fisissorção de N2, DRX, RPT, DTP-NH3, quimissorção de H2, MEV e EDS. Para condução dos ensaios reacionais catalíticos, foi utilizado um reator contínuo tubular, sendo estudadas as variáveis reacionais: temperatura de reação (650, 700 e 750 ºC), velocidade espacial (VHSV de 7,5; 15 e 30 L.h-1.gcat-1) e teor de magnésio (3, 5 e 10% em massa). A estabilidade catalítica foi analisada com o tempo reacional de 20 horas. Nas reações de RS o catalisador Ni/5Mg-Al2O3 levou a maiores conversões de CH4 e CO2, frações molares de H2 e evidenciou a menor formação de coque frente aos demais. Em geral as melhores conversões e frações molares dos produtos foram observadas nas reações conduzidas com maiores temperaturas e menores velocidades espaciais. Os resultados da reação conduzida durante 20 horas de reação indicaram que não ocorreu perda da atividade catalítica significativa ao longo da reação. Palavras-chave: reforma a seco, gás de síntese, biogás, catalisador, níquel, magnésio, alumina. / Abstract: Dry reforming of methane (DR) is attracting increasingly the attention, because it is an important process from an environmental point of view as it requires CH4 and CO2 gases responsible for the greenhouse effect, in addition to producing synthesis gas which in turn It is used for producing value-added chemical products such as synthetic fuels, methanol and high-purity hydrogen. In this sense, the biogas is presented as a promising source because if partially treated, can be raw material for dry reforming process for the production of synthesis gas. The Ni supported on ?-Al2O3 catalysts is one of the most used in the CH4, but the coke accumulation over the solid surface is the main obstacle. In this regard, basic promoters have been studied in order to modify the acid-base properties, minimizing carbon deposition ver the catalyst. Were prepared Ni/Al2O3 catalysts containing different loads of Mg by the wet impregnation method and characterized by X-ray fluorescence, N2 physisorption, XRD, RPT, DTP-NH3, H2 chemisorption, SEM and EDS techniques. For conducting the catalytic reaction test, was used a continuous tubular reactor, being studied the reaction variables: reaction temperature (650, 700 and 750 ºC), space velocity (VHSV from 7.5; 15 and 30 L.h-1.gcat-1) and Mg loadings (3, 5 e 10% w.w.). The catalytic stability was analyzed with reaction time of 20 hours. In the reactions of RS the Ni/5Mg-Al2O3 catalyst led to higher CH4 and CO2 convertion, H2 molar fraction and showed the lower coke formation compared to the others. In general the best conversions and molar fraction were observed in reactions conducted at higher temperatures and lower space velocities. The results of the reaction conducted for 20 hours reaction indicated that there was no significant loss of catalytic activity during the reaction. Keywords: dry reforming, synthesis gas, biogas, catalyst, nickel, magnesium, alumina.

Orientador : Prof. Dr. Joel Gustavo Teleken / Co-orientador : Prof. Dr. Jonathan Dieter / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 11/03/2016 / Inclui referências: f. 62-68 / Área de concentração / Resumo: Nos últimos anos a produção de biocombustíveis líquidos e gasosos, dentre os quais o biogás, tem se intensificando principalmente pelo aumento da demanda energética, além da crescente preocupação com as questões ambientais. O presente estudo teve como objetivo a produção de biogás utilizando como substrato misturas de glicerol bruto, vinhaça e água residual de suinocultura, visando avaliar o efeito destes substratos tanto na eficiência de tratamento dos mesmos, como no volume e composição do biogás produzido, com o intuito de determinar a mistura ótima destes substratos e o estudo da cinética de produção de biogás utilizando reatores de bancada com operação em batelada. Os resultados mais desejáveis tanto para a produção de metano quanto para a remoção da carga orgânica nos efluentes foi obtida utilizando concentrações de vinhaça e glicerol de 5 %. A mistura ótima foi determinada em função do volume dos substratos, e correspondeu a 4,28 % de glicerol, 3,22 % de vinhaça, e 92,5 % de ARS, estimando uma produção de 2494 mL de metano por batelada, quando utilizado os substratos nestas proporções. Esta mistura foi utilizada em biodigestores de escala piloto com alimentação semi-contínua para a avaliação do perfil de produção de biogás. Os resultados corroboraram com os obtidos em escala laboratorial. A utilização da mistura resultou em incrementos significativos na produção de biogás e metano, superando os 300 % para este último gás. Desta forma, baseado no poder calorífico do metano, os biodigestores quando alimentados com a mistura ótima tiveram uma produção de energia três vezes maior do que quando alimentados somente com ARS. Além disso, baseado na remoção da carga orgânica e redução dos teores de sólidos totais e voláteis, foi constatado um aumento na eficiência do tratamento dos efluentes. Com relação aos modelos matemáticos utilizados, todos representaram bem os dados experimentais, o que possibilitou o estudo da cinética de produção de biogás, onde os experimentos 7, 8, 9 e 10, com misturas contendo 93,33 % de ARS, 3,33 % de glicerol bruto, e 3,33 % de vinhaça foram os que apresentaram os melhores resultados em relação ao tempo da fase lag, volume máximo de biogás produzido e velocidade específica máxima. Palavras-chave: codigestão, cinética, perfil de produção. / Abstract: In recent years the production of liquid and gaseous biofuels, among which the biogas has been increasing mainly due to increased energy demand, and the growing concern about environmental issues. This study aimed to biogas production using as substrate mixtures of crude glycerol, stillage and wastewater swine, to evaluate the effect of these substrates in both treatment efficiency thereof, as the volume and composition of the biogas produced with the order to determine the optimal mix of these substrates and the study of biogas production kinetics using benchtop reactors operating in batch. The most desirable results in terms of methane production and for the removal of organic matter in the effluent vinasse was obtained using concentrations of 5% and glycerol. The optimum mixture was determined by the volume of substrates, and amounted to 4.28% glycerol, 3.22% of vinasse, and 92.5% of ARS, estimating a production of 2494 mL of methane per batch, when used the substrates in these proportions. This mixture was used as digesters semi-continuously feeding pilot scale to evaluate the production profile biogás. The results corroborate those obtained on the laboratory scale. The use of the mixture resulted in significant increases in the production of biogas and methane, exceeding 300% for the latter gas. Thus, based on the calorific power of methane, fed to the digesters where the optimal mixture had a power output three times larger than that when fed only with ARS. Furthermore, based on the removal of organic matter and reduction of volatile total solids content and was found an increase in the wastewater treatment efficiency. Regarding the mathematical models used, all represented well the experimental data, allowing the study of biogas production kinetics, where the experiments 7, 8, 9 and 10, with mixtures containing 93.33% of ARS 3.33 % of crude glycerol, and 3.33% of vinasse showed the best results in relation to the phase lag time, maximum volume of produced biogas and maximum specific speed. Keywords: co-digestion, kinetic, production profile.

Orientador : Prof. Dr. Joel Gustavo Teleken / Coorientador : Prof. Me. Maurício Romani / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 03/08/2017 / Inclui referências : f. 78-81 / Resumo: Ao buscar opções para obtenção de energias mais sustentáveis, a energia solar aparece como umas das energias mais promissoras, pois é considerada uma fonte de energia renovável, abundante e não poluente. Esta energia é resultado da conversão direta da radiação solar em energia elétrica, através de placas produzidas com materiais fotossensíveis, que possuem a característica de conversão de energia radiante em energia elétrica através do efeito fotovoltaico. Parte da iluminação externa do Setor Palotina, da Universidade Federal do Paraná, é energizada por placas fotovoltaicas, instaladas em sistema autônomo (armazena a energia em baterias) e isolado (não tem ligação à rede de distribuição de energia elétrica). Pelo fato do atual sistema isolado não apresentar funcionamento satisfatório, somado aos altos custos de manutenção, este estudo de caso foi elaborado para analisar a viabilidade econômica e técnica de se alterar o atual sistema de funcionamento (isolado) para um sistema interligado à rede de distribuição. Foram analisados todos os equipamentos, materiais e serviços necessários para esta alteração e realizado levantamento estimativo de custos para manutenção dos dois sistemas. Com os resultados obtidos, foi possível fazer uma análise dos custos unitários da energia elétrica gerada pelos dois tipos de sistemas fotovoltaicos e compará-los com as tarifas da energia da concessionária. Como resultado, verificou-se neste estudo de caso que a substituição do atual sistema isolado por um sistema interligado à rede de distribuição é tecnicamente possível e as estimativas apontam payback em 8 anos. Caso a instituição não invista na transformação acima apontada, desconectar as luminárias do atual sistema isolado e conectá-las na rede elétrica da concessionária, também se apresentou como uma alternativa mais econômica para os cofres públicos. Palavras-chave: Energia fotovoltaica. Sistema isolado. Energia solar. / Abstract: Upon searching for options to obtain more sustainable energy, the solar energy appears as one of the most promising sources because it is considered a source of renewable energy which is abundant and non-polluting. This energy results from the direct conversion of solar radiation into electric power, through plates produced with photo-sensible materials whose characteristic is the conversion of radiant energy into electric energy through the photovoltaic effect. Part of the external illumination at the Federal University of Paraná, Sector Palotina, comes from photovoltaic plates which were installed in autonomous system (it stores the energy in batteries) and isolated (it does not have a connection with the electric energy distribution net). Because the current isolated system does not present satisfying functioning and the maintenance costs are high, this case study was carried out in order to analyze the economic and technical feasibility of changing the current system (isolated) for an interconnected system. All necessary equipment, materials and services for this change were analyzed, as well as a cost estimation survey for maintaining both systems. With the obtained results, it was possible to carry out an analysis of the unit costs for the electric energy generated by both kinds of photovoltaic systems and to compare them with the energy bought from the light company. As a result, it was observed that the replacement of the current isolated system for an interconnected one is technically possible and the estimations point to a pay back in 8 years. In case the institution does not invest in this transformation, another possible and more economical alternative would be disconnecting the light fixtures from the current isolate system and connecting them to the light company's electric net. Keywords: Photovoltaic energy. Isolated System. Solar Energy.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Roberto Sanquetta / Orientador : Prof. Dr. Martha Andrea Brand / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Bioenergia. Defesa: Palotina, 25/01/2017 / Inclui referências: f. 69-73 / Área de concentração / Resumo: Predomina no atual cenário brasileiro a utilização de carvão vegetal em alternativa ao mineral, devido a grande abundância de terras para plantações de florestas e a baixa qualidade do carvão mineral de origem nacional. Toda a produção de carvão vegetal é utilizada para consumo interno, tanto industrial como residencial. A parcela correspondente ao setor residencial, por sua vez é baixa, o que faz com que haja poucas normativas que assegurem uma cadeia produtiva sustentável e de qualidade ao consumidor. A qualidade é uma característica influenciada por diversos fatores, como a origem florestal da madeira, o tipo de forno de carbonização, o modo de transformação, transporte e armazenamento do carvão vegetal. Visto isso, são necessários estudos que avaliem a qualidade desse biocombustível para uso doméstico, desconhecida pelo consumidor e muitas vezes pelo próprio fabricante. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do carvão vegetal para uso doméstico na região de Curitiba, Paraná. Para isso, foram coletadas 15 marcas comercializadas na cidade e analisadas suas propriedades físicas e energéticas, sendo elas: teor de umidade, poder calorífico superior, análise química imediata, índice de quebra e abrasão, densidade relativa aparente, densidade relativa verdadeira e porosidade. As análises foram realizadas no Laboratório de Energia da Biomassa (LEB) e no Centro de Excelência sobre fixação de Carbono na Biomassa (BIOFIX), ambos pertencentes à Universidade Federal do Paraná (UFPR). Os valores foram submetidos a análise de variância e quando verificadas diferenças estatisticamente significativas aplicou-se o teste de Scott-Knott, a 5% de significância. O carvão analisado apresentou teor de umidade médio (5,79%) com baixa variação entre as amostras, médio teor de voláteis e de carbono fixo (22,93% e 74,95% respectivamente) e alto teor de cinzas (2,12%) com altas variabilidades entre as amostras. O poder calorífico foi considerado médio (7.321,03 kcal.kg-1) com grande variação entre amostras. Do mesmo modo, a densidade relativa aparente (0,329 g.cm-3) e a densidade relativa verdadeira (1,394 g.cm-3) tiveram grande variabilidade entre amostras, sendo considerados como valores médios. O teor de finos, resultado da análise do índice de quebra e abrasão, foi considerado baixo (8,27%). Foi verificado que a produção e o consumo do carvão vegetal são predominantemente regionalizados, com a distância média entre a produção e o consumo de 17,7 km. A Bracatinga e o Eucalipto são as espécies mais utilizadas para a produção do carvão vegetal, e apesar da falta de informações e padronização em algumas embalagens, todas possuíam registros em órgãos ambientais federais e/ou estaduais. Foi observada forte correlação linear positiva entre o teor de carbono fixo e o poder calorífico superior e entre a densidade relativa aparente e a densidade relativa verdadeira, além disso, observou-se forte correlação linear negativa entre o teor de matérias voláteis e o teor de carbono fixo e entre o teor de materiais voláteis e o poder calorífico superior. Conclui-se que a qualidade do carvão vegetal utilizado em Curitiba é intermediária, no entanto, quase que a totalidade das amostras não atenderia as exigências do Selo Premium de São Paulo. Palavras-chave: Testes de Qualidade; Consumo Residencial de Carvão Vegetal; Propriedades do Carvão Vegetal. / Abstract: The current Brazilian scenario is predominated by the use of charcoal as an alternative to mineral, due to the great abundance of land to forest plantations and the low quality of mineral coal of national origin. All charcoal production is used for domestic consumption, both industrial and residential. The share corresponding to the residential sector, in turn is low, which means that there are few regulations that ensure a sustainable productive chain and quality to the consumer. The quality is influenced by several factors such as the origin of the wood, the type of carbonization furnace, the mode of transformation, transport and storage of charcoal. Given this, studies are needed to assess the quality of this biofuel for domestic use, unknown by the consumer and often by the manufacturer. Thus, the objective of this study was to investigate the quality of charcoal for domestic use in the region of Curitiba, Paraná. For this, 15 brands marketed in the city and analyzed their physical and energetic proprieties. They were: moisture content, calorific value, immediate chemical analysis, breaking and abrasion index, apparent and true specific gravity and porosity. The analyzes were carried out at the Biomass Energy Laboratory (LEB) and at the Center of Excellence on Carbon Fixation in Biomass (BIOFIX), both belonging to the Federal University of Paraná (UFPR). The values were submitted to an analysis of variance and when the differences were statistically significant the Scott-Knott test was applied, with 5% of significance. The charcoal analyzed presented medium moisture content (5.79%) with low variation between samples, medium volatile and fixed carbon content (22.93% and 74.95%, respectively) and, with low variation between samples, high ash content (2.12%) with high variability between samples. The calorific value was considered medium (7,321.03 kcal.kg-1) with great variation among the samples. Similarly, the apparent relative density (0.329 g.cm-3) and the true relative density (1.394 g.cm-3), have great variability among samples, considered as medium values. The fine content resulting from the analysis of the breaking and abrasion index was considered low, with 8.27% of fines generated after the tests. It was found that the production and consumption of charcoal is predominantly regionalized, with the average distance between production and consumption of charcoal of 17.7 km. The most used species for the production of charcoal are Bracatinga and Eucalyptus, and despite the lack of information in some packages and lack of standardization of these, all had records in federal and/or state environmental agencies. A strong positive linear correlation was observed between the fixed carbon content and the gross calorific value and between the apparent relative density and the true relative density, in addition, a strong negative linear correlation was observed between the volatile matter content and the carbon content between volatile matter content and gross calorific value. It is concluded that the quality of charcoal used in Curitiba is intermediate, however, almost all the samples would not meet the requirements of the Premium Seal of São Paulo. Keywords: Quality Testing; Residential Charcoal Consumption; Properties of Charcoal.

Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-06-20T18:16:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Taciana do Nascimento Santos.pdf: 1787139 bytes, checksum: 101c13a15845dce9c2a8f36121df6ebb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-20T18:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Taciana do Nascimento Santos.pdf: 1787139 bytes, checksum: 101c13a15845dce9c2a8f36121df6ebb (MD5) Previous issue date: 2017-02-03 / CNPQ / O crescente interesse em ampliar a produção de energia a partir de fontes renováveis e a necessidade de gerir adequadamente os resíduos gerados tem incentivado o aproveitamento energético de fontes de biomassa. Dentre as estratégias utilizadas, encontra-se a biodigestão de resíduos orgânicos para a produção de biogás. Em Pernambuco, cada região apresenta alguma fonte de biomassa com potencial em destaque, devido a sua geração em grandes quantidades aliada ao alto teor de matéria orgânica. Palma forrageira é uma biomassa de alta produtividade em regiões semiáridas em comparação a outras culturas, podendo ser uma alternativa para esta região. A vinhaça, originada no processamento de cana-de-açúcar na Zona da Mata, apresenta potencial poluidor caso não seja adequadamente gerida. Já a geração de resíduos alimentares está intimamente ligada ao adensamento populacional, sendo bastante expressivos em grandes cidades e na Região Metropolitana do Recife. A biodigestão, além de produzir biogás, estabiliza a matéria orgânica presente, diminuído seu potencial nocivo ao meio ambiente. A presente pesquisa avaliou a produção de biogás sob diferentes condições a partir de palma forrageira, de vinhaça e de resíduos alimentares do restaurante universitário (RU) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Para realização dos ensaios foram utilizados reatores de bancada de 2,7 L e lodo de Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) como inóculo. Um reator de 200 L, construído em galão de plástico, tubos, conexões e válvulas hidráulicas também foi utilizado no estudo da biodigestão de resíduos alimentares. Esse reator foi operado por um ano, na forma de batelada alimentada durante o start-up e como reator semi-contínuo após o preenchimento de seu volume útil. Com a biodigestão de palma forrageira foi possível obter produção de biogás entre 0,15 e 0,20 m³ por quilograma de sólidos voláteis, o suficiente para gerar 560 m³ de biogás por hectare de palma plantada. O processo, no entanto, ocorreu de forma lenta e se estendeu por grande período de tempo. O controle de temperatura a 35°C durante a biodigestão da vinhaça mostrou-se capaz de aumentar a produção de biogás em quase 30% em relação à temperatura ambiente (~25°C), atingindo até 0,739 m³/kgSV. Além disso, trouxe mais estabilidade para o processo e reprodutibilidade dos resultados. Resultado semelhante foi obtido com o uso de tratamento térmico de resíduos alimentares, que trouxe estabilidade, reprodutibilidade e menor tempo para início da produção de biogás com teores de metano acima de 45%. Apesar disso, não resultou em aumento da produção de biogás. Estimativas indicaram a possibilidade de produção de 45 m³ de biogás por dia à partir de resíduos do RU-UFPE. O reator de 200 L foi operado com sucesso e gerou uma produção máxima de 46,5 m³biogás/m³resíduos alimentares. / The growing interest in expanding the energy production from renewable sources and the requirement to properly manage the waste generated has encouraged the use of energy from biomass sources. Biodigestion of organic waste for biogas production is one of the used strategies. In Pernambuco, each region presents a biomass source pointed as featured potential biomass with potential in prominence, due to its generation in great quantities allied to the high organic matter content. Prickly pear is a high productivity biomass source in semi-arid regions, when compared with other crops such as corn, soybeans and sugarcane, and it can be an alternative biomass source for this specific region. Vinasse originated from sugarcane milling at Zona da Mata region presents a polluting potential if it is not properly managed. Food waste generation is closely linked to population density and it is quite significant in large cities as Recife and surroundings. Anaerobic digestion, besides producing biogas, stabilizes the biomass organic matter, reducing its harmful potential to the environment. The present research evaluated biogas production under different conditions and biomass sources: prickly pear, vinasse and food waste (FW). FW was collected from university restaurant (UR) of the Federal University of Pernambuco (UFPE). To carry out the tests, 2.7 L bench reactors and sludge drom Effluent Treatment Station (ETS) were used as inoculum. Also, a 200 L reactor, built in plastic gallon, tubes, fittings and hydraulic valves was operated during one year. This reactor was operated as batch test during the start-up, and after, as a semicontinuous reactor using different organic loads. Biodigestion of prickly pear produced between 0.15 and 0.20 m³ of biogas per kilogram of volatile solids (VS), enough to generate 560 m³ of biogas per hectare of prickly pear. The process, however, occurred slowly and stretched over a long period of time. Temperature control at 35°C during vinasse biodigestion increased biogas production by almost 30% when compared to room temperature (~ 25°C), reaching up to 0.739 m³/kgVS. In addition, it provided more stability to the process and reproducibility of results. A similar result was obtained by thermal treatment of food waste before biodigestion. It provided stability, reproducibility of results and less time to start rich methane biogas production. Despite this, it didn’t increased biogas production. Estimates indicated that 45 m³ of biogas could be produced per day from biodigestion of FW from the UR-UFPE. The 200 L reactor was successfully operated and generated a maximum production of 46.5 m³biogas/m³FW.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-04T18:19:30Z No. of bitstreams: 2 Taciana_do_Nascimento_Santos Dissertação.pdf: 1740702 bytes, checksum: 21935cf7b13e5829d046ceae499ddaf0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T18:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Taciana_do_Nascimento_Santos Dissertação.pdf: 1740702 bytes, checksum: 21935cf7b13e5829d046ceae499ddaf0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / CNPq, FACEPE / A possibilidade de utilizar a palma forrageira (Opuntia ficus-indica; Nopalea cochenilifera) e o sorgo sacarino (Sorghum bicolor L. Moench) como biomassa para a produção de combustíveis no Estado de Pernambuco é um tema que mereçe atenção, devido a adequada adaptação dessas culturas às condições climáticas da região e à atual necessidade de ampliar a produção de energia a partir de fontes renováveis. Este trabalho teve por objetivo investigar a composição química da biomassa de sorgo sacarino e da palma forrageira, a fim de fornecer subsídios para avaliações futuras do processamento dessas biomassas. No decorrer do ano de 2011, foram realizadas análises de composição química do bagaço de sorgo, na Universidade Federal de Pernambuco, bem como a avaliação do comportamento dessa biomassa frente a uma etapa de pré-tratamento ácido, cujo objetivo era disponibilizar carboidratos para uso na produção de etanol. Os resultados obtidos ratificam as semelhanças entre a composição química do bagaço de sorgo e da cana-de-açúcar e mostraram a capacidade de liberação de xilose através da etapa de pré-tratamento estudada. No entanto, faz-se necessário maiores investimentos no estudo de rotas de processamento do bagaço de sorgo bem como na otimização dos parâmetros de processo, a fim de obter melhores rendimentos. As análises de composição química da palma forrageira foram realizadas na Escola de Engenharia de Lorena (EEL-USP), tendo sido encontrados altos teores de substâncias solúveis em água, especialmente para a palma forrageira do tipo gigante, além de grande quantidade de extrativos. Foram identificados como açúcares constituintes da biomassa de palma forrageira a glicose, arabinose, galactose e xilose, enquanto na fração solúvel em água dessa biomassa, foram encontrados os açúcares glicose, arabinose, galactose e manose. Ainda é preciso avançar bastante na pesquisa para a identificação precisa dos constituintes da palma forrageira, no entanto, ficou clara a dificuldade de isolar e quantificar essas substâncias, sobretudo devido à presença de mucilagens, o quanto sua composição é diferente do sorgo, e o enorme desafio que será estabelecer a melhor tecnologia de aproveitamento energético da palma forrageira.

Submitted by AMANDA ALVES DOMINGOS MAIA null (aadmaia@gmail.com) on 2017-03-22T18:19:13Z No. of bitstreams: 1 AMANDA ALVES DOMINGOS MAIA - TESE.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-23T13:51:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maia_aad_dr_soro.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T13:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maia_aad_dr_soro.pdf: 4246153 bytes, checksum: fe6492d799abc911d232d516692638f8 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil se encontra entre os países de maior produção agrícola do mundo. Diante desse fato, o país tem se tornado alvo de pesquisadores no que diz respeito à reutilização de resíduos provenientes de atividades agroindustriais. Esses resíduos são considerados biomassas com grande potencial para a produção de uma energia limpa, bem como, biocombustíveis que podem ser utilizados sem agredir o meio ambiente. Além disso, essas biomassas também podem ser utilizadas em tratamento de águas e efluentes, agindo como adsorvedores de poluentes que não são, necessariamente, removidos por meio do tratamento convencional. Diante disso, o estudo dessas biomassas tem sido de extrema importância para o país, visando descobrir o potencial de biomassas alternativas que são capazes de promover o desenvolvimento de novas tecnologias. O trabalho objetivou o estudo da biomassa Capsicum spp., visando a obtenção de um produto rentável e ambientalmente favorável. A biomassa e o resíduo sólido da pirólise foram submetidos a diversos testes de caracterização e identificação analítica, como análise elementar, análise imediata, rendimento gravimétrico (RG), análise térmica (AT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de Raios-X (DRX), poder calorífico superior (PCS) e inferior (PCI) e testes de adsorção. As análises térmicas mostraram que a decomposição da biomassa e seus biocarvões variaram entre 150°C e 500°C, as etapas de desidratação atingiram no máximo os 150°C. Em torno de 600°C houve a formação de carbonatos e 800°C a formação de óxidos. As análises de DRX mostraram que as fases cristalinas das amostras estão em menores quantidades e foram identificados alguns elementos como, carbono, oxigênio, ferro, alumínio, óxidos, carbonatos e outros. Os espectros de infravermelho mostraram ligações químicas como, hidroxilas (-OH), lignina, cetona (-C = O), hemicelulose, C = O, CO, COC e anéis aromáticos. A microscopia de varredura mostrou a porosidade da amostra, que variou de acordo com a temperatura de pirólise e permitiu observar sua estrutura densa e seus poros heterogêneos. O EDS identificou elementos como Potássio, Silício, Magnésio, Fósforo, Enxofre, Alumínio, Cálcio e Sódio em todas as amostras. Ensaios de adsorção mostraram que houve uma reação química de pseudo-segunda ordem e que o modelo de Langmuir foi o mais adequado. A biomassa revelou-se possível fonte de bioenergia, com apreciável potencial econômico. O processo de pirólise em forno mufla demostrou ser capaz de produzir biocarvão de qualidade. Tanto a biomassa, como o biocarvão se mostraram eficientes para uso como adsorvente de metais potencialmente tóxicos. / Brazil is among the countries with the highest agricultural production in the world and the country has become the target of researchers with regard to the reuse of waste from agroindustrial activities. These wastes are also called biomass with great potential for bioenergy production, as well as biofuels that can be used without harming the environment. In addition, such biomass can also be used in water and effluent treatment, acting as adsorbents for pollutants which are not necessarily removed by conventional treatment. Therefore, the study of these biomass has been extremely important for the country, aiming to discover the potential of alternative biomass that are capable of promoting the development of new technologies. The study aimed to study the biomass Capsicum spp., in order to obtain a profitable and environmentally favorable product. The biomass and the solid residue of the pyrolysis were subjected to several tests of characterization and analytical identification, such as ultimate analysis, proximate analysis, gravimetric yield and gravimetric yield factor, thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Higher Heating Values (HHV), Lower Heating Values (LHV) and adsorption tests. Thermal analyzes showed that biomass and biochar decomposition varied between 150 ° C and 500 ° C, the dehydration stages reached a maximum of 150 ° C. At about 600 ° C there was the formation of carbonates and 800 ° C the formation of oxides. XRD analyzes showed that the crystalline phases of the samples are smaller and some elements such as carbon, oxygen, iron, aluminum, oxides, carbonates and others have been identified. FTIR showed chemical bonds such as hydroxyls (-OH), lignin, ketone (-C = O), hemicellulose, C=O, CO, COC and aromatic rings. SEM analyzes showed the sample porosity, which varied according to the pyrolysis temperature and allowed to observe its dense structure and its heterogeneous pores. The EDS identified elements as Potassium, Silicon, Magnesium, Phosphorus, Sulfur, Aluminum, Calcium and Sodium in all samples. Adsorption tests showed that there was a chemical reaction of pseudo-second order and Langmuir model was the most adequate. Biomass proved to be a possible source of bioenergy, with significant economic potential. The muffle furnace pyrolysis process has been shown to be capable of quality biochar production. Both biomass and biochar seems to be efficient at heavy metals removal.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-10-18T18:24:45Z No. of bitstreams: 1 2018_GeraldoCesarZambrzycki.pdf: 2492469 bytes, checksum: ec726d0ff83596691c19bf4dab33ed6b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-10-18T18:25:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_GeraldoCesarZambrzycki.pdf: 2492469 bytes, checksum: ec726d0ff83596691c19bf4dab33ed6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-18T18:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_GeraldoCesarZambrzycki.pdf: 2492469 bytes, checksum: ec726d0ff83596691c19bf4dab33ed6b (MD5) Previous issue date: 2018-10-18 / A energia é um insumo de uso generalizado na economia mundial. Assim, a sua indisponibilidade pode produzir efeitos econômicos adversos de longo prazo. A carência relativa à disponibilidade de energia pode ser proveniente da falta de planejamento e investimento direcionados ao setor e, em um futuro próximo, da dificuldade em obter novas fontes renováveis de energia. A biomassa é uma das fontes de energia renovável facilmente disponível, que podem ser convertidas em algumas formas úteis de energia através de diferentes processos; entre eles, a tecnologia da combustão é um método particularmente eficiente. A utilização de resíduos florestais e agrícolas para a produção de energia apresenta múltiplos benefícios, mas a ligação entre a bioenergia e o ambiente é complexa e nem todas as opções energéticas têm os mesmos impactos. No Brasil, se tem disponível uma grande quantidade de biomassas que podem ser alternativas para produção de combustíveis, porém, a sua caracterização deve ser baseada em seu uso e apresentar elementos que auxiliem na compreensão das propriedades determinantes, inerentes a cada biomassa. Portanto, o objetivo principal deste estudo foi o de determinar a produtividade energética dos resíduos agroflorestais do cerrado, da cultura do milho, da eucaliptocultura, do capim Tanzânia e da bananicultura, para produção de energia através do ciclo de Rankine. Foram realizadas análises físico-químicas das matérias-primas in natura e pastilhada, principalmente para avaliar o poder calorífico das amostras, sendo as análises realizadas de acordo com as normas da ABNT. Os resultados das análises foram submetidos à análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey (significância de 5 %). Dessa forma, os resultados pesquisados evidenciaram que a biomassa residual da eucaliptocultura apresentou a melhor produtividade energética (21,95 GJ ha-1), quando comparado com as demais matérias-primas estudadas. / Energy is an input of widespread use in the world economy. Thus, their unavailability can produce long-term adverse economic effects. The lack of energy availability can be derived from the shortage of planning and investment aimed at the sector and, in the near future, the difficulty in obtaining new renewable energy sources. Biomass is one of the easily available renewable energy sources, which can be converted into some useful forms of energy through different processes; among them, combustion technology is a particularly efficient method. The use of forest and agricultural waste for energy production presents multiple benefits, but the link between bioenergy and the environment is complex and not all energy options have the same impacts. In Brazil, a large number of biomasses are available which may be alternatives to fuel production, but their characterization must be based on their use and present elements that assist in understanding the determining properties, inherent in each biomass. Therefore, the main objective of this study was to determine the energy productivity of the agroforestry residues of the cerrado, the maize culture, the Eucalyptus culture, the Tanzania grass and the banana culture, for energy production through the Rankine cycle. Physico-chemical analyses of raw materials in Natura and lozenges were carried out, mainly to evaluate the calorific value of the samples, and the analyses carried out according to ABNT standards. The results of the analysis were submitted to the analysis of variance and the averages were compared by the Tukey test (significance of 5%). Thus, the results researched showed that the residual biomass of Eucaliptocultura presented the best energy productivity (21.95 GJ ha-1), when compared with the other raw materials studied.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-06-13T13:23:59Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2940668 bytes, checksum: a6dbc35542add6d168938c4f2120e3ea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-13T13:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2940668 bytes, checksum: a6dbc35542add6d168938c4f2120e3ea (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Várias abordagens têm sido feitas de forma a confirmar o potencial atrativo das microalgas como matéria prima para a produção de biogás. No entanto, limitações advindas do substrato biomassa algal são ainda na atualidade descritas. As maiores complexidades da digestão anaeróbia da biomassa algal são reportadas como sendo a baixa digestibilidade da parede celular das algas e a inibição do processo pela presença de amônia. De forma a propor estratégias de superação dessas limitações, esse estudo teve como objetivo avaliar o potencial energético de biomassa algal cultivada em efluentes a partir da digestão anaeróbia. Estratégias de pré-tratamentos (térmico e prévia extração lipídica) e complementariedade de substratos foram aplicadas. A extração lipídica aumentou o rendimento da produção de biogás em até 10 vezes, tornando mais disponível o conteúdo intracelular. No entanto, após análise energética, concluiu-se pelo pouco ganho energético acumulado da etapa de extração lipídica, devido principalmente ao baixo acúmulo lipídico da biomassa produzida em efluentes. O aproveitamento lipídico da biomassa se mostrou inviável energeticamente e a geração de biogás da biomassa bruta foi a rota energética mais favorável, tanto para biomassa produzida em lagoas de alta taxa com esgoto doméstico, como para biomassa cultivada em fotobiorreator coluna de bolhas com efluentes da indústria de processamento de carnes. A complementariedade de substratos foi avaliada utilizando-se efluente da indústria de extração de azeite (água ruça) na digestão anaeróbia de biomassa algal produzida em lagoa de alta taxa (LAT) utilizando efluente da indústria cervejeira e esgoto doméstico como meios de cultivo. Adicionalmente, a geração de biogás e a eficiência de degradação da matéria orgânica foram monitoradas ao longo de três fases (72 dias) de operação de um reator híbrido anaeróbio, caracterizadas pelo também uso da água ruça como um substrato complementar à biomassa algal e à aplicação de um pré-tratamento térmico para ruptura da parede celular da biomassa algal. Análises de citometria de fluxo foram realizadas para estimar a integridade da membrana e viabilidade metabólica das células algais de forma a mensurar a eficiência do pré-tratamento aplicado. A água ruça se mostrou um substrato complementar eficiente para digestão anaeróbia da biomassa algal, permitindo melhorar rendimento do processo, além de economia de recursos, facilidade operacional e aproveitamento energético de mais de um resíduo. Para os testes em batelada, o rendimento da digestão foi 36% maior para os testes com 10% de água ruça adicionada à biomassa algal cultivada em esgoto doméstico. Para biomassa cultivada em efluente da indústria cervejeira, valores de até 20% de água ruça puderam ser adicionados à biomassa algal, no entanto, teste utilizando somente a biomassa algal como substrato apresentou os melhores resultados de produção de biogás. Mesmo com a aplicação de pré-tratamento térmico, o melhor rendimento do reator híbrido foi obtido quando operado com 10% de água ruça, cerca de 3 vezes superior ao rendimento obtido somente com biomassa algal. Acredita-se que através do presente estudo foi possível avaliar uma rota promissora de produção de biocombustíveis a partir do tratamento de efluentes, elucidando limitações importantes para a aplicação e ampliação do processo. Temas emergentes e de grande importância no contexto mundial e principalmente nacional foram abordados, nomeadamente o aproveitamento de resíduos e a questão energética, tornando o saneamento ambiental mais atrativo dos pontos de vista econômico e de sustentabilidade, e propondo alternativas de diversificação da matriz energética com o uso de biocombustíveis oriundos de biomassa algal. / Several approaches to confirm the attractive potential of microalgae as a feedstock for biogas production have been undertaken. However, limitations arising from the algal biomass substrate are still described today. The main complicators of anaerobic digestion of algal biomass are reported to be the low digestibility of the algal cell wall and the inhibition of the process by ammonia. In order to propose strategies to overcome these limitations, this study aimed to evaluate the energy potential of anaerobic digestion of algal biomass grown in wastewaters. Thermal and lipid extraction pre-treatments and complementarity of substrates were evaluated. Lipid extraction increased biogas yield ten-fold, by making intracellular content more available. However, an energy analysis showed the lipid extraction stage produced only a small accumulated energy gain, mainly due to the low lipid accumulation in the biomass produced in wastewaters. Utilization of biomass lipid was shown to be energy-infeasible and biogas generation from the crude biomass was the most favorable energy route, both for biomass produced in high rate ponds with domestic sewage and for biomass cultured in a bubble column photobioreactor with effluents from the meat processing industry. The complementarity of substrates was evaluated using olive mill wastewater in the anaerobic digestion of algae biomass produced in a high rate algal pond using effluents from the brewery industry and domestic sewage as culture media. In addition, biogas production and organic matter degradation efficiency were monitored during three phases (72 days) of an anaerobic hybrid reactor, characterized by the use of the olive mill wastewater as a complementary substrate to the algal biomass and the application of a thermal pretreatment for algal biomass cell wall rupture. Algal cell membrane integrity and metabolic viability were analyzed through flow cytometry in order to measure pretreatment efficiency. Olive mill wastewater proved to be an efficient complementary substrate for anaerobic digestion of the algal biomass, allowing better process efficiency, both in batch and semi-continuous feeding modes of the hybrid reactor, as well as resource savings, operational ease and energy utilization of more than one waste. For batchs tests, digestion yield was 36% greater when using 10% of olive mill wastewater together with algal biomass grown in domestic sewage. Values of up to 20% of olive mill wastewater could be added to algal biomass grown in brewery wastewater, however, tests using only algal biomass as the substrate showed the best biogas production results. Even with the application of thermal pretreatment, the best performance of the hybrid reactor was obtained when operated with 10% olive mill wastewater, resulting in about 3 fold higher yield than obtained with algal biomass alone. Through the present study, it was possible to evaluate a promising route for biofuels production through wastewater treatment and identify important limitations to the application and expansion of the process. Emerging issues of great importance worldwide and especially at the national level were addressed, namely waste reuse and renewable energy, making environmental sanitation more attractive from both the economic and sustainability points of view, and alternatives for diversifying the energy matrix with the use of biofuels from algal biomass were proposed.

Submitted by HÉLIO MOREIRA DA SILVA JÚNIOR null (moreirahelio@hotmail.com) on 2017-06-04T23:31:06Z No. of bitstreams: 1 helio tese final.pdf: 2802703 bytes, checksum: 0dce4800e28c0d9b98837953649d9759 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-06T14:00:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silvajunior_hm_dr_bot.pdf: 2802703 bytes, checksum: 0dce4800e28c0d9b98837953649d9759 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T14:00:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silvajunior_hm_dr_bot.pdf: 2802703 bytes, checksum: 0dce4800e28c0d9b98837953649d9759 (MD5) Previous issue date: 2015-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Um dos principais problemas que limita a produtividade e a longevidade dos canaviais brasileiros são as restrições climáticas, principalmente devido à distribuição irregular das chuvas ao longo do ano. Tal problema pode ser minimizado com o uso da irrigação, no entanto, há necessidade de se determinar criteriosamente a lâmina de máxima eficiência. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o crescimento e os componentes de produção de duas cultivares de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes lâminas de irrigação, em três ciclos de cultivo. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com arranjo fatorial (2 x 6), sendo duas cultivares de cana-de-açúcar (RB92579 e RB855453) e seis lâminas de irrigação (testemunha, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% da evapotranspiração da cultura, ETc), com quatro repetições. Durante a condução do experimento foram obtidas as seguintes variáveis, a cada quatro meses: perfilhamento; altura de plantas; índice de área foliar (IAF); comprimento, largura e número das folhas; área foliar. As cultivares RB855453 e RB92579 responderam às lâminas de irrigação. Quanto à matéria seca, a RB92579 apresentou resultados semelhantes em todos as lâminas avaliadas, enquanto a RB855453 apresentou melhor resultado entre as lâminas 100 e 150% da ETc. Para acúmulo de açúcar por ha a cultivar RB855453 foi superior à RB92579, quando irrigada. Para ATR, a cultivar RB92579 obteve melhores resultados nas lâminas: testemunha, 75, 100 e 125% ETc. Já a cultivar RB855453 obteve melhores valores de ATR nas lâminas: testemunha e 125% ETc e redução em 75% da ETc. Como a comercialização da cana é por R$.t-1 ou por ATR, a cultivar RB92579 foi a mais rentável na lâmina com 125% da ETc, que se mostrou a mais produtiva para TCH e ATR. A cultivar RB855453 caracterizou-se como grande produtora de matéria fresca e também de açúcar, especialmente na lâmina 125% da ETc. / One of the main problems that reduces productivity and longevity of Brazilian sugarcane are the climatic constraints, mainly due to the irregular distribution of rainfall during the year. Such problem can be minimized with the use of irrigation, however, it is necessary to estimate criteriously the water depth of maximum eficiency. The present study aimed to evaluate the growth and production components of two cultivars of sugarcane, subjected to different water depths in three growing cycles. The experimental design was randomized in blocks with factorial arrangement (2 x 6), given by two varieties of sugar cane (RB92579 and RB855453), six irrigation depths (testify, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% of the crop evapotranspiration, ETc), and with four repetitions. During the experiment the following variables were evaluated, every four months: tillering; plants height; leaf area index (LAI); length, width and number of leaves; leaf area. The varieties RB855453 and RB92579 responded to water depths. About the amount of dry matter, the RB92579 presented similar results in all the water depths evaluated, while RB855453 showed better results with water depths between 100 and 150% of ETc. The variety RB855453 showed higher values than RB92579 for accumulation of sugar per area, when irrigated. For ATR, the RB92579 obtained the best results in growing on the treatments: testify, 75, 100 and 125 of ETc. The variety RB855453 obtained the ATR best values with testify and 125% ETc and the worst value with 75% ETc. Once the sugarcane marketing is given by R$ t-1 or for ATR, the variety RB92579 was the most profitable with the depth 125% ETc, showing the highest values of TCH and ATR. The variety RB855453 was characterized and classified as a great producer of fresh matter and sugar with the treatment 125% of ETc.