Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Estágio realizado na SONAE e orientado pelo Eng.º Miguel Gil Mata / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Proefschr. Rijksuniversiteit Groningen.

Dissertação (mestrado)—Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. / Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2009-09-21T19:24:09Z No. of bitstreams: 1 Dissert_PauloRobertoMFCosta.pdf: 820820 bytes, checksum: 718af2eb1a5706f9db7117ea0158a584 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-12-15T17:29:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert_PauloRobertoMFCosta.pdf: 820820 bytes, checksum: 718af2eb1a5706f9db7117ea0158a584 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-12-15T17:29:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert_PauloRobertoMFCosta.pdf: 820820 bytes, checksum: 718af2eb1a5706f9db7117ea0158a584 (MD5) Previous issue date: 2008-02 / Este trabalho apresenta uma análise dos produtos do Setor Sucroalcooleiro, com enfoque para o uso em veículos e em geração de energia elétrica. O objetivo principal do estudo é realizar uma análise das potencialidades da comercialização do excedente de energia elétrica, com base na expansão do Setor e no arcabouço regulatório do Setor Elétrico . São apresentados os ciclos de expansão da produção de cana-de-açúcar e a experiência internacional em programas de substituição de combustíveis fósseis para a criação de um mercado internacional. Em seguida destaca-se o processo de produção de etanol, dando ênfase à cogeração de energia e à tecnologia atualmente disponível capaz de incrementar o excedente energético. Por fim, são analisados os resultados dos leilões de energia nova já realizados, as externalidades positivas no uso desta fonte e a competitividade do preço da energia ofertada por estes empreendimentos. ___________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study presents an analysis of the products of the sugar -alcohol sector, with a focus on their use in vehicles and for electric power generation. The main objective of the study was to conduct an analysis of the potential trading of surplus electric power, based on the expansion of the sector and the electric power regulatory framework. Initially, we discuss the sugar cane production expansion cycles and examples of international fossil fuel substitution programs towards the creation of an international market. Subsequently, the ethanol production process is addressed, with an emphasis on the co -generation of energy and on the currently available technology capable of incrementing energy surpluses. Lastly, we discuss the results of the new energy auctions, the positive externalities regarding the use of this source of energy, and the price competition of the energy offered by these initiatives.

As microalgas são microrganismos fotossintetizantes que possuem uma alta produtividade por área e não necessitam de terrenos agriculturáveis, nem água agriculturável. Neste trabalho foi avaliado um processo de coleta com uso dos processos físico-químicos de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido (FAD) para a microalga marinha Nannochloropsis oculata. Uma varredura com coagulantes inorgânicos (Al2(SO4)3 e FeCl3), polieletrólitos catiônicos naturais (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® e amido de milho modificado) e floculantes catiônicos sintéticos (polímeros catiônicos da SNF Floerger®) de diferentes características foi realizada. Este trabalho demostrou ser possível atingir altas eficiências de coleta mesmo para uma alga de tamanho reduzido (2-4 m) em meio marinho, além de utilizar reagentes orgânicos renováveis que não precisam ser removidos no processamento e ser um método rápido que pode ser aplicado em regime contínuo. Eficiências de remoção das microalgas da suspensão maiores que 90% foram atingidas nas seguintes condições: a) FeCl3 100 mg.g-1; b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e) Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado, sendo a flotação conduzida com 30% de reciclo e 392,27 kPa de pressão de saturação. A quantidade de reagentes utilizados e a eficiência dos processos foram similares aos utilizados na literatura. Contudo, este trabalho demonstra a eficácia de polieletrólitos orgânicos provenientes de taninos. Além disso, encontraram-se bons resultados com o uso de amido de milho como floculante em meio com salinidade 33 g.L-1 próxima a da água do mar. / Microalgae are photosynthetic microorganisms that have a high yield per area and do not require fertile land or agricultural quality water. This study evaluated the physical-chemical processes of coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) to harvest marine microalgae Nannochloropsis oculata. A scan of inorganic coagulants(Al2(SO4)3 e FeCl3), cationic natural polyelectrolytes (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® and modified corn starch)and cationic synthetic flocculants and with different characteristics (SNF Floerger® cationic polymers) was performed. The main contribution of this work was to achieve high efficiencies even for harvesting of small size microalgae (2-4 m); also it used renewable organic reagents which do not need be removed downstream. The process is quick and can be applied on a continuous regime. Removal efficiencies greater than 90 % were achieved in the following scenarios: a) FeCl3 100 mg.g-1;b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 modified corn starch; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e)Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12.5 mg.g-1 modified corn starch. The flotation process was conducted with 30% recycle and 392,27kPasaturation pressure. The amount of reagents and process efficiency were similar to those found in the literature. However, this work demonstrates the effectiveness of organic polyelectrolytes from tannins in sea water which have not been studied yet. Furthermore, good results were found using corn starch as a flocculant in 33 g.L-1salinity medium.

157 f. / Submitted by Cynthia Nascimento (cyngabe@ufba.br) on 2013-02-28T11:24:33Z No. of bitstreams: 1 Josileide Gonçalves Borges.pdf: 2770513 bytes, checksum: 6181b9ee40682864d2b94cb4fa3c3466 (MD5) / Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva(sivalda@ufba.br) on 2013-03-01T17:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Josileide Gonçalves Borges.pdf: 2770513 bytes, checksum: 6181b9ee40682864d2b94cb4fa3c3466 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-01T17:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josileide Gonçalves Borges.pdf: 2770513 bytes, checksum: 6181b9ee40682864d2b94cb4fa3c3466 (MD5) / FAPESB/CAPES / A biotecnologia é o conjunto de conhecimentos e técnicas que permite a utilização de seres vivos como parte integrante e ativa do processo de produção industrial e serviços. Os micro-organismos, incluindo os fungos filamentosos são amplamente utilizados na produção de enzimas e de biomassa microbiana, dentre outros, com ampla aplicação na indústria farmacêutica e de alimentos. Uma utilização inovadora é usar as enzimas fúngicas para degradar celulose de fibras vegetais e produzir nanofibras. Estas nanofibras são cristais de alta perfeição, que tem como características alta rigidez, excelente tensão de ruptura e alto grau de cristalinidade, podendo ser utilizados para melhorar as propriedades mecânicas dos filmes biodegradáveis. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram produzir e caracterizar novos bioprodutos, com enfoque na extração de celulases do Aspergillus niger para produção de nanofibras de celulose visando incorporá-las à nanobiocompósitos, e na biomassa extracelular obtida por fermentação submersa com fungo isolado do fruto de cacau com morte descendente. Foi selecionado o extrato enzimático bruto que apresentou melhor atividade, produzido por fermentação de bagaço de cana (7 dias, 35°C, pH 6,0) por Aspergillus niger, resultando em uma atividade específica de 12,18 U/ μg de proteínas. No entanto, o extrato enzimático apresentou condições ótimas de atividade em pH 5,0 a 30°C que foram usadas na hidrólise enzimática da polpa de celulose de eucalipto em diferentes condições. As nanofibras de celulose que apresentaram maior percentual de aumento da cristalinidade foi NFC2 (nanofibras produzidas com 90% de enzima por 120 min) com índice de cristalinidade (IC) de 75,58%. Os nanobiocompósitos contendo nanofibras de polpa de eucalipto apresentaram propriedades mecânicas melhoradas, quando comparadas a referência (filme sem incorporação de nanofibras). As nanofibras juntamente com o plastificante, foram responsáveis por aumentar em até 61% o módulo de Young dos nanobiocompósitos (F6, Filmes com nanofibras submetidas a pré-tratamento ácido diluído, 1%/15 min e hidrólise enzimática), em relação à referência, devido à rigidez destas nanopartículas. O fungo isolado do cacau foi identificado como Lasidioplodia theobromae e na fermentação de diferentes fontes de carbono produziu duas frações, uma precipitável em etanol e a outra separada por ultracentrifugação, que mostraram ser excelentes fontes de carboidratos (30,16 e 37,96%), proteínas (19,88 e 29,45%) e lipídios (11,07 e 28,79%). A composição de monômeros da fração polissacarídica, obtida por CLAE-IR, mostrou tratar-se de glucomananas. As nanofibras de celulose de polpa de eucalipto obtidas por hidrólise com celulases de Aspergillus niger, os nanobiocompósitos reforçados mecanicamente com estas nanofibras são alternativas viáveis de processo e produtos menos poluentes, e as frações do exopolímero obtido por fermentação com Lasidioplodia theobromae, são novos bioprodutos que podem ser destinados a uma grande variedade de aplicações biotecnológicas. / Universidade Federal da Bahia. Faculdade de Farmácia. Salvador-Ba, 2012.

CASTRO, Antônio Joel Ramiro de. Nanoestruturas de carbono obtidas a partir da carbonização hidrotérmica de biomassa. 2013. 108 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-29T19:01:30Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_ajrcastro.pdf: 3545692 bytes, checksum: b7dfe6a3f70e5d276726152fe32617ec (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-11-03T19:47:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_ajrcastro.pdf: 3545692 bytes, checksum: b7dfe6a3f70e5d276726152fe32617ec (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-03T19:47:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_ajrcastro.pdf: 3545692 bytes, checksum: b7dfe6a3f70e5d276726152fe32617ec (MD5) Previous issue date: 2013 / Atualmente a biomassa tem sido utilizada como fonte renovável para a geração de energia, através de sua combustão, e para a produção de carvão e biocombustíveis. Esta Dissertação tem como proposta o aproveitamento alternativo de biomassa para a produção de novos materiais carbonáceos, buscando entender suas propriedades e, desta forma, vislumbrar novas aplicações. A obtenção destes (nano)materiais foi realizada dentro dos conceitos da produção sustentável de materiais. Desta forma, utilizou-se a metodologia de carbonização hidrotérmica (HTC) e resíduos da biomassa (quitosana) como fonte precursora para a preparação dos (nano)materiais. Os (nano)materiais obtidos (carbono hidrotérmico) a partir das diferentes preparações, variando-se o tempo e a temperatura da carbonização, foram caracterizados quanto à sua estrutura, morfologia, composição e textura. Os diferentes carbonos hidrotérmicos preparados apresentaram baixo ordenamento estrutural, característico de carbono amorfo. Em relação à composição, os teores de carbono aumentam com a elevação do tempo e da temperatura atingindo um patamar em aproximadamente 55 %. Por outro lado, os teores de nitrogênio permanecem entre 5 e 6 %, independente dos parâmetros de preparação. Adicionalmente, grupos funcionais hidroxila, ácidos carboxílicos, aminas e amidas ainda permanecem ou são gerados em na superfície do material. Os carbonos hidrotérmicos apresentam partículas da ordem de mícrons com morfologia de placas irregulares constituídas de agregados de nanopartículas e possuem áreas superficiais no intervalo de 60-290 m2/g, dependendo dos parâmetros de síntese. Além disso, a quitosana e o carbono hidrotérmico foram pirolisados visando compará-los do ponto de vista estrutural, composicional, morfológico e textural. A pirólise do carbono hidrotérmico promoveu a formação de uma estrutura do tipo grafítica, porém muito defeituosa. A porcentagem em carbono dos produtos aumentou com o incremento da temperatura de pirólise, corroborando com os resultados de FTIR, nos quais sugerem a perda dos grupos funcionais. Aproximadamente 7 % de nitrogênio continuam inseridos na estrutura após o tratamento térmico, gerando, desta forma, um material carbonáceo dopado com nitrogênio. A pirólise do carbono hidrotérmico a 600 oC levou a um produto com área superficial de aproximadamente 420 m2/g sendo sete vezes maior que a área de seu precursor. A morfologia das partículas não foi drasticamente modificada, porém observa-se a formação macroporos. Na pirólise direta da quitosana, o aumento da temperatura também acarreta na formação de uma estrutura do tipo grafítica, passando por um intermediário de baixo ordenamento estrutural. A conversão em carbono não foi de 100 %, uma vez que se observou perda de material por volatilização durante as reações. A área superficial foi de 82 m2/g quando a pirólise foi realizada a 300 oC e aproximadamente nula para maiores temperaturas. Dadas às características dos nanomateriais produzidos estes poderão ser aplicados como suporte para catalisadores, novos adsorventes e em agricultura.

BRAGA, T. P.; Efeito das propriedades físico-químicas de catalisadores contendo cobre na conversão seletiva do glicerol em acetol. 2012. 125 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-15T18:11:01Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_tpbraga.pdf: 11387516 bytes, checksum: 379148e12cd7b5da7806b512b24babeb (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-11-12T20:08:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_tpbraga.pdf: 11387516 bytes, checksum: 379148e12cd7b5da7806b512b24babeb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-12T20:08:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_tpbraga.pdf: 11387516 bytes, checksum: 379148e12cd7b5da7806b512b24babeb (MD5) Previous issue date: 2012 / Glycerol is a waste by-product obtained throughout the production of biodiesel by transesterification of vegetable oils. The glycerine prices are falling due to its lack of market. This change in market has attracted much interest in development of research related to the transformation of glycerol by catalytic processes. Thus, polymeric precursor method and wet impregnation route were applied to synthesize copper and aluminum-based catalyst in order to convert glycerol into acetol. The thesis is divided into 4 parts.The first part was studied the influence of copper content and the effect of component used as support in the catalytic performance. In the second part, it was observed the effect of the preparation method in structural, textural and morphological properties and consequently in the catalytic activity. In the third and fourth part, it was investigated how the acid-base properties affect in the catalytic performance during the transformation of glycerol. The samples were characterized by different techniques ICP-OES, TGA, DTA, XRD, SEM, TEM, N2 adsorption/desorption isotherms and microcalorimetry of NH3 and CO2 adsorption. It was note that the glycerol conversion and the acetol selectivity increased with the Cu loading and with the improvement of the specific surface area. The results confirmed that the way of catalyst preparation influences its structure, texture, morphology and subsequently the catalytic performance. It was also observed that acidic or basic sites alone play a secondary role in the reaction; however, copper-based catalysts showed that copper metal provides an active site for the transformation of glycerol. Nevertheless, copper metal sites combined with an acid or base site can play a major role in the activity, selectivity and stability of samples. Furthermore, it is observed by XRD of the spent catalysts that the presence of the copper-modified alumina decreases catalyst sintering and consequently improve the catalytic proprieties. / O glicerol é o principal subproduto obtido no processo de produção do biodiesel a partir da transesterificação de óleos vegetais. A sua crescente produção tem provocado queda do preço do glicerol, visto que seu mercado não cresce no mesmo ritmo, porém, isso tem despertado muito interesse no desenvolvimento de pesquisas relacionadas a transformação do glicerol através de processos catalíticos. Diante disso, os métodos dos precursores poliméricos e de impregnação úmida foram utilizados na preparação de amostras compostas dos óxidos de cobre e alumínio, visando aplicá-los como catalisadores na conversão do glicerol em acetol. A tese foi divida em quatro partes, sendo a primeira dedicada ao estudo da influência do teor de cobre e o efeito do componente usado como suporte no desempenho catalítico. Na segunda, foi observado o efeito do método de preparação nas propriedades estruturais, texturais e morfológicas e como consequência no desempenho catalítico. Na terceira e quarta partes do trabalho foi visto como as propriedades ácido-base afetam a performance dos catalisadores durante a transformação do glicerol. As amostras foram caracterizadas por diferentes técnicas: ICP-OES, TGA, DTA, DRX, MEV, MET, microcalorimetria de adsorção de amônia e CO2 e isotermas de adsorção de N2. Nota-se que a conversão do glicerol e a seletividade para acetol aumentam com o acréscimo da quantidade de cobre e com a elevação da área superficial. Os resultados confirmam que o modo que as amostras são preparadas propicia mudanças nas suas propriedades estruturais, texturais e morfológicas, que consequentemente afetam o desempenho catalítico. Observa-se também que os sítios ácidos ou básicos isolados possuem um papel secundário na reação, entretanto, os catalisadores com cobre mostram que esse metal é o principal sítio ativo no processo de transformação do glicerol. Porém, os sítios de cobre combinados com um sítio ácido ou básico podem ter um papel primordial na atividade, seletividade e estabilidade das amostras. Além disso, foi visto a partir do DRX dos catalisadores utilizados na reação que a formação de uma estrutura de cobre modificada na alumina conduz a um decréscimo na sinterização e correspondentemente melhores propriedades catalíticas.

O café é um produto agrícola importante sendo uma das bebidas mais consumidas no mundo todo. Os resíduos obtidos durante o seu preparo (borra) são nutricionalmente ricos contendo muitos compostos bioativos com propriedades antioxidantes e, devido a seu uso em grande escala, são produzidos em toneladas e não têm até o momento um uso nobre, sendo considerado um produto residual. Neste trabalho, realizou-se o estudo da borra residual do café (Coffea arabica L.) através da pirólise, como alternativa para utilizar a borra residual de café como biomassa, fonte renovável de energia ou matéria prima para a indústria. O bio-óleo produzido (rico em ácidos, ésteres graxos, hidrocarbonetos, fenóis, cetonas, e compostos nitrogenados) foi submetido a um fracionamento com solventes pressurizados, como forma de isolar os componentes principais e de maior valor agregado. Usou-se a cromatografia gasosa mono dimensional e bidimensional abrangente, com clara vantagem para a segunda técnica, como forma de caracterização deste material. Concluiu-se que o processo de fracionamento facilitou a identificação dos constituintes, em especial isolando os componentes graxos (ácidos e ésteres) das frações de maior interesse como hidrocarbonetos, fenóis e cetonas, indicando a possibilidade de uso deste resíduo com vistas à aplicação industrial de seus subprodutos. / Coffee is the most important agricultural product being one of the most consumed beverages in the world. The residues obtained during its preparation (coffee grounds) are nutritionally rich containing many bioactive compounds with antioxidant properties and, due to its use on a large scale, are produced in tons and do not have a noble use, being considered a waste product. The goal of this work was to study the coffee grounds (Coffea arabica L.) by pyrolysis as an alternative to using this biomass as a renewable energy source or raw material for industry. The bio - oil produced (rich in fatty acids, fatty esters, hydrocarbons, phenols, ketones and nitrogen compounds) was subjected to fractionation with pressurized solvents as a way to isolate the main and the higher value-added components. It was used mono dimensional and comprehensive two-dimensional gas chromatography, with a clear advantage for the second technique, in order to characterize this material. It was concluded that the fractionation process facilitated the identification of the constituents, in particular aftere the isolation of tge fatty compounds (acid and esters), producing fractions of greater interest as hydrocarbons, phenols, ketones, indicating the potential use of this residue with a view to industrial application byproducts.

As microalgas são microrganismos fotossintetizantes que possuem uma alta produtividade por área e não necessitam de terrenos agriculturáveis, nem água agriculturável. Neste trabalho foi avaliado um processo de coleta com uso dos processos físico-químicos de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido (FAD) para a microalga marinha Nannochloropsis oculata. Uma varredura com coagulantes inorgânicos (Al2(SO4)3 e FeCl3), polieletrólitos catiônicos naturais (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® e amido de milho modificado) e floculantes catiônicos sintéticos (polímeros catiônicos da SNF Floerger®) de diferentes características foi realizada. Este trabalho demostrou ser possível atingir altas eficiências de coleta mesmo para uma alga de tamanho reduzido (2-4 m) em meio marinho, além de utilizar reagentes orgânicos renováveis que não precisam ser removidos no processamento e ser um método rápido que pode ser aplicado em regime contínuo. Eficiências de remoção das microalgas da suspensão maiores que 90% foram atingidas nas seguintes condições: a) FeCl3 100 mg.g-1; b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e) Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado, sendo a flotação conduzida com 30% de reciclo e 392,27 kPa de pressão de saturação. A quantidade de reagentes utilizados e a eficiência dos processos foram similares aos utilizados na literatura. Contudo, este trabalho demonstra a eficácia de polieletrólitos orgânicos provenientes de taninos. Além disso, encontraram-se bons resultados com o uso de amido de milho como floculante em meio com salinidade 33 g.L-1 próxima a da água do mar. / Microalgae are photosynthetic microorganisms that have a high yield per area and do not require fertile land or agricultural quality water. This study evaluated the physical-chemical processes of coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) to harvest marine microalgae Nannochloropsis oculata. A scan of inorganic coagulants(Al2(SO4)3 e FeCl3), cationic natural polyelectrolytes (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® and modified corn starch)and cationic synthetic flocculants and with different characteristics (SNF Floerger® cationic polymers) was performed. The main contribution of this work was to achieve high efficiencies even for harvesting of small size microalgae (2-4 m); also it used renewable organic reagents which do not need be removed downstream. The process is quick and can be applied on a continuous regime. Removal efficiencies greater than 90 % were achieved in the following scenarios: a) FeCl3 100 mg.g-1;b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 modified corn starch; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e)Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12.5 mg.g-1 modified corn starch. The flotation process was conducted with 30% recycle and 392,27kPasaturation pressure. The amount of reagents and process efficiency were similar to those found in the literature. However, this work demonstrates the effectiveness of organic polyelectrolytes from tannins in sea water which have not been studied yet. Furthermore, good results were found using corn starch as a flocculant in 33 g.L-1salinity medium.