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Greenhouse gas emission on Brazilian beef production: from experimental data to farm-scale modeling / Emissão de gases do efeito estufa provenientes da produção de carne no Brasil: de dados experimentais a modelagem matemática

Mazzetto, André Mancebo 07 August 2014 (has links)
The emission of greenhouse gases (GHG) is currently intensely debated issue. Countries with reduction targets of GHG emissions have developed studies to understand the processes and reduce the emissions. Farming is the main source of GHG emissions in Brazil. Among the main products of Brazilian agriculture is cattle, handled mainly in the extensive system, where animals are slaughtered at an average of three to four years and grassland receives little or no cultural tract. Quantification and monitoring of GHG emissions in agricultural systems enable the evaluation of the degree of impact on the environment. This thesis discussed the main sources of greenhouse gases emissions in animal husbandry and the guidelines on research to evaluate alternative sustainable systems of beef production. The main results are the emission factors for tropical conditions from various sources, such as faeces (Chapter 3) and urine (Chapter 4) from the animals, as well as the application of nitrogen fertilizer and lime on pasture (Chapter 5). The climate proved to be a key factor in the control of greenhouse gases, mainly methane (CH4) from the faeces of animals. The emission factors obtained for cattle faeces were 0.03 and 0.08 kg CH4 head-1 year-1 (average) for subtropical and tropical climates, respectively. The use of a generic emission factor in Brazil is not the best option. More studies are needed in different regions to determine the impact of climate on GHG emissions. The emission factor for nitrous oxide (N2O) from urine was 0.25 % of total N applied (average), significantly lower than the default factor recommended by the IPCC. The use of nitrification inhibitors under tropical conditions is not recommended, since there were no positive results in reducing the emission of N2O from urine. The use of nitrogen fertilizer led to high N2O emissions, however, the dry matter production of forage also increased with fertilizer application. The balance between dry matter production and N2O emission shows that the application of nitrogen fertilizer can contribute significantly to reducing pasture area, with a total reduction of up to 40 %. Mathematical modeling of the data was also performed, simulating beef production under extensive management in different scenarios for the studied area (Chapter 6). The CH4 emission decreased, while the emission of carbon dioxide (CO2) and N2O increased due to the simulated intensification. The simulation showed that the intensification in beef production results in lower GHG emissions per kg of beef. Reductions may reach 2 to 57%, depending on the scenario. The intensification also contributes to the reduction of the total area and length of the production cycle. These results show that the intensification practices are a potential mitigation option for the beef sector / A emissão de gases do efeito estufa (GEE) é assunto intensamente debatido atualmente. Países com metas de redução na emissão destes gases têm desenvolvido estudos visando entender os processos e reduzir as emissões. A agropecuária é a principal fonte de emissão de GEE do Brasil. Entre os principais produtos da agropecuária brasileira está o gado de corte, manejado principalmente no sistema extensivo, onde os animais são abatidos em média aos três a quatro anos e a pastagem recebe pouco ou nenhum trato cultural. A quantificação e o monitoramento das emissões de GEE em sistemas agropecuários possibilitam a avaliação do grau de impacto sobre o ambiente. Nesta tese foram discutidas as principais fontes de emissão de gases na pecuária e as diretrizes necessárias na pesquisa para avaliar alternativas sustentáveis dos sistemas de produção da carne. Os principais resultados obtidos são os fatores de emissão para as condições tropicais de diversas fontes, como fezes (Capítulo 3) e urina (Capítulo 4) dos animais, assim como da aplicação de fertilizante e calcário a pasto (Capítulo 5). O clima mostrou-se como um fator chave no controle de GEE proveniente das fezes dos animais, principalmente metano (CH4). Os fatores de emissão para fezes bovinas obtidos foram de 0,03 e 0,08 kg CH4 cabeça-1 ano-1 (média), para os climas subtropical e tropical, respectivamente. O uso de um fator de emissão genérico para o Brasil não é a melhor opção, sendo necessários estudos em diferentes regiões para determinar o impacto do clima na emissão de GEE. O fator de emissão de N2O proveniente da urina foi de 0,25% do total de N aplicado (media), significativamente menor que o fator default recomendado pelo IPCC. O uso de inibidores de nitrificação nas condições tropicais não é recomendada, visto que estes não foram efetivos na redução da emissão de óxido nitroso (N2O) proveniente da urina dos animais. O uso de fertilizante nitrogenado levou a um aumento da emissão de N2O, porém, a produção de massa seca da forrageira também aumentou com a aplicação do fertilizante. O balanço entre produção de massa seca e emissão de N2O mostra que a aplicação de fertilizante nitrogenado pode contribuir significativamente com a redução da área de pasto, com redução total de até 40%. Também foi realizada a modelagem matemática dos dados obtidos, simulando a produção de carne sob manejo extensivo em diversos cenários (Capítulo 6). A emissão de CH4 diminui, enquanto a emissão de dióxido de carbon (CO2) e N2O aumentaram devido as práticas de intensificação simuladas. A simulação mostrou que a intensificação na produção de carne bovina resulta em menor emissão de GEE por kg de carne produzida. As reduções podem chegar de 2 a 57%, dependendo do cenário. A intensificação também contribui com a diminuição da área total e tempo do ciclo de produção. Estes resultados mostram que a intensificação é uma potencial prática de mitigação para a produção de carne
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Medida absoluta da atividade e determinação da probalidade de emissão gama por decaimento do 177 Lu / Absolute activity measurement and determination of gamma-ray emission probability per decay of 177Lu

Silva, Fabricio Fernandes Vaz da 17 February 2011 (has links)
O presente trabalho teve como objetivo a padronização em atividade do radionuclídeo 177Lu, um importante radiofármaco utilizado no tratamento de câncer neuroendócrino. Este radionuclídeo se desintegra por emissão beta acompanhada de várias emissões gama simultâneas, o que tornou possível a aplicação do método de coincidência 4πβ-γ. Para a detecção da radiação beta, foi utilizado um detector proporcional (PC), com geometria 4π e dois cintiladores de NaI(Tl) para a detecção da radiação gama. Os sinais gerados nos detectores passaram por amplificadores, discriminadores e módulos atrasadores, para serem enviados a um analisador multicanal. Para este experimento, foi utilizado um sistema de coincidências que aplica um módulo TAC (Time to Amplitude Converter), o qual converte diferença de tempo em amplitude de pulso. Para obter-se a variação na eficiência beta, foram acrescentados absorvedores de Collodion nas partes superior e inferior da fonte radioativa. Desta forma, foi possível extrapolar o valor para eficiência beta igual a 100%, obtendo assim a atividade da fonte radioativa. A curva de extrapolação experimental foi comparada com a previsão teórica, obtida por meio do método de Monte Carlo. Além da padronização em atividade do 177Lu, também foram determinadas as suas probabilidades de emissão gama por decaimento para cada uma das principais transições gama, por meio de um espectrômetro de HPGe, previamente calibrado. / The present work aimed the activity standardization of radionuclide 177Lu, an important radioisotope used for treatment of neuroendocrine cancer. This radionuclide disintegrates by beta decay followed by several simultaneous gamma-ray emissions, which made possible the application of the 4πβ-γ coincidence method. For the detection of beta radiation in 4π geometry a proportional detector (PC) was used, and for gamma radiation detection a pair of NaI(Tl) scintillators was used. The signals generated by the detectors passed through amplifiers, discriminators and delay modules, and were sent to a multichannel analyzer. For the present experiment, the system includes a TAC (Time to Amplitude Converter) module which converts the time difference in pulse amplitude. To obtain the variation in beta efficiency, Collodion absorbers at the top and bottom of the radioactive source were applied. In this way, it was possible to extrapolate the beta efficiency value to 100%, thereby obtaining the radioactive source activity. The extrapolated experimental curve was compared with the theoretical prediction, obtained by means of the Monte Carlo method. Besides the activity standardization of 177Lu, its gamma-ray emission probabilities per decay for the main gamma transitions were also determined by means of an HPGe spectrometer, previously calibrated.
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Aplicação da metodologia para estimativa do fator de emissão - nutrientes e metais pesados - para avaliar a contribuição dos efluentes de carcinicultura no estuário do rio Potengi, Natal (RN) / Application of the methodology to estimate the emission factor - nutrient and heavy metals - to assess the contribution of shrimp effluents in the estuary of the river Potengi, Natal (RN)

Cunha, Paulo Eduardo Vieira 12 March 2010 (has links)
A criação de camarões marinhos em cativeiro tem sido acusada de causar sérios impactos ambientais, sobretudo em função do lançamento de grandes quantidades de nutrientes e metais pesados nas águas estuarinas. Diversos estudos realizados nos principais estados produtores de camarão no Brasil, através do uso de fatores de emissão, estimaram as cargas destes poluentes para seus principais estuários. Neles ficou caracterizada a importância desta atividade como fonte de nutrientes, uma vez que a carcinicultura dominou as emissões de nitrogênio para os estuários dos rios Açu (RN) e Jaguaribe (CE). Ocorre que esses estudos consideraram a forma de cultivo de camarão, predominante há alguns anos, a qual estava baseada em uma produção intensiva. Desta forma, devem ser consideradas as alterações nos processos produtivos dessa atividade, e precisam ser determinados novos fatores de emissão. O estuário do rio Potengi (RN), objeto de estudo, apresenta características que o tornam bastante susceptível a elevadas depreciações da qualidade de suas águas, pelo fato de nessa bacia hidrográfica estar implantada a capital do estado, cidade com maiores contingente populacional e grau de urbanização do RN. O presente trabalho trata da determinação de novos fatores de emissão relativos a nutrientes e a metais pesados para a carcinicultura, com base na realidade atual desta atividade no estuário do rio Potengi e avalia, também a importância da carcinicultura como fonte de nutrientes e metais pesados para o referido estuário. Estes novos fatores de emissão foram determinados e serviram como base para estimativa da carga anual da carcinicultura; também foram determinadas as cargas de outras fontes naturais e antrópicas presentes no ecossistema de estudo o que permitiu verificar que a carcinicultura, apesar de não ser a atividade predominante, constitui fonte ) importante de nitrogênio (5,28%), cobre (10,54%) e zinco (14,04%). / The creation of marine shrimp in captivity has been blamed for causing serious environmental impacts, particularly through the release of large amounts of nutrients and heavy metals in estuarine waters. Several studies in the major shrimp-producing states in Brazil, through the use of emission factors, estimated the loads of these pollutants to their main estuaries. In them was a characteristic aspect of this activity as a source of nutrients, since the carciniculture dominated the emission of nitrogen to the estuaries of the Acu (RN) and Jaguaribe (CE). It turns out that these studies considered the form of shrimp farming, prevalent a few years ago, which was based on an intensive production. Thus, should be considered the changes in production processes of this activity, and need to be certain new emission factors. The estuary Potengi (RN), the object of study, has characteristics which make it very susceptible to high depreciation of the quality of the water, because this basin has been introduced to the state capital city with the highest overall population and degree of urbanization of the RN. This paper deals with the new emission factors for nutrients and heavy metals in the carciniculture, based on the current reality of this activity in the estuary Potengi and evaluates also the importance of carciniculture as a source of nutrients and heavy metals in that estuary. These new emission factors were determined and served as a basis to estimate the annual load of carciniculture, were also determined loads of other natural and anthropogenic sources in the ecosystem of the study that showed that the carciniculture, though not the predominant activity, constitutes an important source of nitrogen (5.28%), copper (10.54%) and zinc (14.04%).
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Desenvolvimento de ligante inorgânico nanoestruturado para processamento cerâmico ecologicamente amigável

Lima, Maurício Batista de January 2013 (has links)
Orientador: Humberto Naoyuki Yoshimura / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2013.
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Estimativa da taxa de emissão de sulfeto de hidrogênio em lagoa anaeróbia no tratamento de esgotos domésticos

Rodrigues, Augusto César 26 August 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Augusto Cesar Rodrigues.pdf: 1542407 bytes, checksum: b82dcc402909b2a8dd6acd1913ffe87d (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / The population growth in agglomeration involves the increase of domestic wastewater produced. Treatment processes of domestic effluents often induce the production of malodorous gas. One of these gases is the hydrogen sulphide (H2S), one of main responsible for bad smell perception in the wastewater treatment processes. The hydrogen sulphide can be detected by human nose even at very low concentrations and at short time intervals. Hydrogen sulphide is toxic and at high concentrations, exposure can induce serious injuries and lead to death. In this context, it is important to study technologies able to control H2S emission. In this study, a dynamic flux chamber was used to determine H2S emissions from the anaerobic lagoon of Porta Canoa wastewater treatment plant, Serra-ES, Brazil. The H2S emission rate measured showed correlation with three meteorological, physico-chemical parameters measured: 64 % correlation with the dissolved H2S concentration in the lagoon liquid phase, 34 % correlation with the wind velocity. Springer, Lunney and Valsaraj (1984) and Mackay e Yeun (1983) model estimated lagoon H2S emission 3,4 times higher than the dynamic flux chamber / O crescimento das grandes cidades vem aumentando o volume de esgotos domésticos ao longo dos anos. O processo de tratamento desses efluentes domésticos freqüentemente pode levar à produção de vários compostos causadores de mau cheiro. Um desses compostos é o gás sulfeto de hidrogênio (H2S), principal causador de odor nesse tipo de tratamento. O sulfeto de hidrogênio pode ser detectado em concentrações extremamente baixas pelo olfato e em curtos intervalos de tempo e em concentrações superiores pode causar graves danos à saúde e levar até mesmo ao óbito. Nesse contexto, torna-se de grande importância o estudo de tecnologias para predição e controle da emissão desse gás. Neste trabalho utilizou-se uma Câmara de Fluxo Dinâmica (CFD) para determinação da emissão de sulfeto de hidrogênio na lagoa anaeróbia da estação de tratamento de esgotos de Porto Canoa Serra, ES. A taxa de emissão medida pela CFD mostrou correlação com parâmetros climáticos, físicos e químicos da região: 64% com relação ao sulfeto dissolvido na fase líquida e 34% com a velocidade do vento. Os experimentos quando comparados ao modelo matemático de Springer, Lunney e Valsaraj (1984) e Mackay e Yeun (1983) superestimou as emissões em 3,4 vezes
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Repercussões minerais ósseas no alcoolismo crônico associado à deficiência hormonal em ratos

Lodi, Karina Bortolin [UNESP] 12 July 2010 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-12Bitstream added on 2014-06-13T18:41:21Z : No. of bitstreams: 1 lodi_kb_dr_sjc.pdf: 1562436 bytes, checksum: 246eb585fc5a0a4430283de97ba05ad6 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O alcoolismo se relaciona com a redução da massa óssea, aumenta o risco de fraturas e, ocorrendo a fratura, pode piorar o reparo ósseo. Acima de tudo, fraturas e alcoolismo são associados a longos períodos de hospitalização e alta mortalidade. Mais de 50% dos atendimentos ambulatoriais de alcoólicos mostram evidencias de perda óssea. Além disso, já foi evidenciada em humanos e animais uma relação negativa entre consumo de etanol e densidade mineral óssea. A origem desses efeitos deletérios pode ocorrer além da ação direta no osso, sendo através dos distúrbios hormonais e deficiências nutricionais que acompanham os casos de consumo excessivo de etanol. O objetivo deste estudo foi investigar a resposta biomecânica sobre o fêmur de ratos, bem como os parâmetros bioquímicos e de composição mineral óssea decorrente da deficiência hormonal e consumo crônico de etanol. Ratos Wistar machos e fêmeas (n=108) foram divididos em machos orquiectomizados (ORQ), fêmeas ovariectomizadas (OVX) ou Sham-operados, e subdivididos de acordo com a dieta (grupos ad libitum, isocalórico e etanol 20%). Após um mês da cirurgia, os animais foram alimentados diariamente com a dieta controlada por 8 semanas. Foram avaliadas as condições nutricionais. Ca e P foram analisados por teste bioquímico no sangue e por espectrometria de fluorescência de raios-x no fêmur. As propriedades biomecânicas também foram analisadas pelo teste de flexão em 3 pontos. Os dados revelam que a deficiência hormonal promove ganho de massa corporal nas fêmeas e perda nos machos. Os resultados também revelam hiperfosfatemia plasmática nos grupos etanol-ORQ e etanol-OVX. Redução da proporção molar de Ca/P e de Ca ósseo em todos os grupos de dieta alcoólica. Do mesmo modo, a espectrometria revelou perda de P ósseo nos grupos Sham-ad libitum. As propriedades biomecânicas... / Ethanol abuse is correlated with decreased bone mass, increase of fracture risks and, should a fracture occur, may impair bone healing. Overall, fractures in alcoholics are associated with longer hospitalization and increased mortality. Up to 50% of ambulatory chronic alcoholics demonstrate evidence of bone loss. Additionally, a negative correlation between ethanol intake and bone mineral density in humans and animal models has been demonstrated. The basis for these consequent deleterious effects may occur beyond the direct actions on bone, due to hormonal disturbance and nutritional deficiencies that follow excessive ethanol intake. The aim of this study was to investigate the biomechanical effect on rat femur as well the biochemical parameters and bone mineral contents caused by hormonal deficiency and ethanol abuse. Male and female Wistar rats (n=108) were divided in male orchiectomy (ORQ), female ovariectomy (OVX) or Sham-operated and subdivided by diet (ad libitum, pair-fed, ethanol 20% groups). After 1 month from surgery, they were daily fed with controlled diet for 8 weeks. Ca and P were analyzed by biochemical test in the blood and by X-ray fluorescence spectrometry of femur area. Biomechanical properties were also analyzed b3y 3-point bending test. These findings demonstrate that hormonal depletion promoted an increase in female body weight and loss on male. The data also revealed serum hyperphosphataemia in ethanol-ORQ and ethanol-OVX groups. Reduce on bone Ca/P molar ratio and bone Ca content in all ethanol groups. In similarity, spectrometry indicated decreased in bone P content in Sham-ad libitum groups. Biomechanical properties were affected by hormonal depletion only in male. The relationships among ethanol consume and hormonal deficit support the hypothesis that they affects sinergically the body nutrition, disturb Ca and P homeostasis and may mediate... (Complete abstract click electronic access below)
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Investigação de novas ferramentas estatísticas e utilização de microcontrolador no monitoramento da queima na retificação plana tangencial /

Khenaifes, Maurício. January 2006 (has links)
Resumo: Na indústria moderna, a precisão e o custo são fundamentais para a qualidade do produto e competitividade no mercado. Desenvolver sistemas mais velozes, dinâmicos e autoajustáveis aplicando técnicas de controle é um objetivo dos pesquisadores de todas as áreas da engenharia. A retificação de materiais é um sistema complexo que possui muitas variáveis relacionadas, principalmente por possuir múltiplas arestas de corte associado a altas velocidades e potências de retificação. Para aumentar o domínio sobre o processo, sinais de emissão acústica e de potência de acionamento do rebolo têm sido monitorados em várias pesquisas. Nesse trabalho foram realizadas experiências utilizando a retificação plana tangencial com o aço ABNT 1020 e rebolo de óxido de alumínio, onde foi determinado a ocorrência e o início da queima através da variação da profundidade de corte, tendo-se o cuidado de manter os outros parâmetros constantes, inclusive a superfície de corte do rebolo através da operação de dressagem. Os sinais de emissão acústica e de potência elétrica foram adquiridos durante uma passada do rebolo sobre a peça, numa taxa de 2.5 milhões de amostras por segundo, e pro cessados através de um ferramental matemático, onde foram propostos outros parâmetros, para a análise da ocorrência da queima. Observou-se também a detecção do início da queima, onde o parâmetro proposto VARPO obteve bons resultados. Paralelamente foi realizado um estudo sobre os microcontroladores, onde foram inseridos os cálculos de detecção da queima do processo de retificação num PIC18F452, mostrando a viabilidade de um monitoramento. / Abstract: In modern industry, the accuracy and cost are extremely important to the quality of product and market competition. The development of faster dynamic and robust systems by applying control techniques is the goal of researchers of all engineering areas. The grinding process is a complex system which contains many related variables mainly because its multiple cutting edges associated with high speed and power. In order to improve the knowledge on the process, acoustic emission and power signals have been monitored in several research investigations. In this work, surface grinding tests with ABNT 1020 steel and aluminum oxide grinding wheel were carried out in which the burning occurrence as well as the onset of it were studied. This was done by varying the depth of cut and maintaining the other grinding parameters constant, including the grinding wheel surface through the dressing operation. Acoustic emission and electrical power signals were acquired during a single grinding pass of the grinding wheel over the work-piece at 2.5 million of samples per second rate. The signals were digitally processed through many statistic algorithms among which new parameters for burn detection have been proposed. Also, the onset of burning occurrence was observed and remarkably detected for the proposed parameter dubbed VARPO. In addition, a study on microcontrollers was performed, and the implementation of the algorithms previously mentioned were carried out into the microcontroller PIC18F452, showing the monitoring feasibility. / Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Coorientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: Leonardo Roberto da Silva / Mestre
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Modelo preditivo da emissão e dispersão do NOx gerado em usinas termoelétricas como instrumento de análise de inserção e capacidade de suporte regional da qualidade do ar. / Emission and predictive model of NOx from thermal power plants as an analysis tool of insertion and regional sustainable of air quality.

Jean Cesare Negri 02 September 2002 (has links)
O trabalho procura sistematizar de forma metodológica a análise da inserção de uma usina termoelétrica no contexto do planejamento, no âmbito regional, sob o ponto de vista de impacto ambiental atmosférico. O método de previsão indica a primeira estimativa da condição regional, alternativo ao método convencional de medição, sobretudo em regiões carentes de informações. Baseado em informações disponíveis em banco de dados e uma análise preliminar da região de influência do empreendimento, é estimada a carga de poluentes atmosféricos existentes (poluição de fundo). As taxas de emissão por fonte são obtidas através de fatores de emissão, enquanto que a qualidade do ar é obtida por modelo de dispersão. O impacto da nova usina é incluído no modelo para avaliar o acréscimo. O modelo foi aplicado na análise de emissão e dispersão de NOx, sendo desenvolvido um estudo de caso para a região de Paulínia em São Paulo. / This paper intends to introduce a methodology to analyze the insertion of a Thermal Power Plant (TPP ) within a planning environmental phase from the viewpoint of air pollution impact, focusing the regional ambiance. The prediction methodology indicates the first regional condition estimative, as an alternative to the monitoring conventional one, mainly in region without information. Based on available data basis information and preliminary analysis of the region affected by the TPP, the local pollutants are estimated (background pollution). The source emission rates are calculated through emission factors while the air quality is obtained by using a dispersion model. The impact of the new TPP is added to the model to evaluate the emission growth. The predictive and dispersion model for NOx is synthesized and applied in a case study that considers Paulínia region in State of São Paulo.
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Filtration combustion applied to biogas containing high concentration of Sulfide Hydrogen / CombustÃo de filtraÃÃo aplicada ao biogÃs com elevada concentraÃÃo de Sulfeto de HidrogÃnio

Rafael MagalhÃes Siqueira 29 May 2015 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Using Natural Gas or Biogas in natura, containing high hydrogen (H2S) sulfide concentrations, to apply in conventional combustion processes, can cause several damages to equipment. This is due to the fact that it is a very corrosive gas that can form a sulfur acid reaction with water from combustion. In addition, using these fuels without pretreatment can cause instability on reaction, even under flame risk deletion, which implies in efficiency and oxide carbon (CO) and nitrogen oxide (NOx) emission levels. Therefore, this study refers to the experimental method of non-conventional combustion process application, the porous media combustion, also known as filtration combustion, to deal with these special fuels, impossible to use in known thermal systems. A burner all filled with alumina spheres (Al2O3) was the equipment used for these experiments. This inert porous media fills even the heat exchangers located on the ends of the burner. The equivalent ratio, flow velocity and gas composition influence in the process, are experimental analyzed. Preliminary results have suggested that when using an ultra-lean air-fuel mixture, the reaction can remain steady with a good H2S conversion and low CO and NOx emissions. / O uso do gÃs natural ou biogÃs in natura, contendo elevadas concentraÃÃes de sulfeto de hidrogÃnio (H2S), para aplicaÃÃo em processos de combustÃo convencionais, pode acarretar em diversos danos aos equipamentos, devido esse gÃs ser bastante corrosivo e, tambÃm, por formar Ãcido sulfÃrico ao reagir com a Ãgua resultante da combustÃo. AlÃm do que, a utilizaÃÃo dos citados combustÃveis sem um tratamento prÃvio pode ocasionar instabilidade da reaÃÃo, inclusive sob risco de apagamento da chama, o que implica na eficiÃncia e nos nÃveis de emissÃo de monÃxido de carbono (CO) e Ãxido de nitrogÃnio (NOx). Portanto, o presente trabalho refere-se ao estudo experimental da aplicaÃÃo de um processo de combustÃo nÃo-convencional, a combustÃo em meios porosos, tambÃm conhecida como combustÃo de filtraÃÃo (CF), para lidar com esses combustÃveis especiais, impossÃvel para os sistemas tÃrmicos conhecidos. O equipamento utilizado nos experimentos à um queimador, preenchido totalmente por esferas de alumina (Al2O3), em que esse meio poroso inerte envolve inclusive os trocadores de calor localizados nas extremidades do queimador. A influÃncia da razÃo de equivalÃncia, velocidade de escoamento e composiÃÃo do gÃs sob o processo à analisada experimentalmente. Os resultados sugerem que, mesmo utilizando uma mistura ar-combustÃvel ultra pobre, a reaÃÃo pode se manter estÃvel, apresentando boa conversÃo do H2S e baixas emissÃes de NOx.
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Effects of carbon dioxide from biogas in filtration combustion / Efeitos do diÃxido de carbono do biogÃs na combustÃo de filtraÃÃo

PlÃcido GonÃalves Ferreira 27 May 2015 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The use of biogas, with high concentrations of carbon dioxide (CO2) in its composition, in thermal systems of conventional combustion can result in combustion instabilities, leading to a decrease of the flame front propagation velocity, resulting even to the flame extinction. In addition, this contaminant can increase greenhouse gas levels in the exhaust, such as carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC), nitrogen oxides (NOx) among others. Thus, this research aims to demonstrate the effectiveness of "Filtration Combustion" (FC) to deal with fuels of low heat content, such as biogas. CF is a non-conventional technology capable of producing ultra-low emissions of CO, HC and NOx. The experimental apparatus used in this research consists of a porous burner constituted of ceramic spheres (alumina) that fill the combustion chamber, where heat exchangers are inserted at the porous matrix ends. The FC allows even the application of a reciprocating gas flow system, which periodically switches the direction of the gas flow in the chamber. The reciprocal filtration combustion allows the operation with several fuels and providing a stable combustion process with temperature distribution on trapezoidal profile, with temperature peaks between 1300 and 1600 K. In this context, the present experimental study tries to identify and to analyze the effects of carbon dioxide in FC, which covers energy extraction efficiency, emissions, reaction stability, and flammability limits using several air-fuel mixtures, altering both the CO2 concentration in the biogas composition as the equivalence ratio (ER), in which the technical methane is taken as the reference gas. The results have pointed out significant benefits of the reversal on the combustion process, allowing operation in a wide equivalence ratio range (0.1 <&#1060; <1.0), and achieving energy extraction efficiencies above 90%, with ultra-low CO and NOx emissions (below 1 ppm). However, when the burner operates on only flow direction, it is possible to realize a drastic reduction of the flammability limit, as the CO2 content in the biogas composition is increased. / A utilizaÃÃo do biogÃs, com elevadas concentraÃÃes de diÃxido de carbono (CO2) em sua composiÃÃo, em sistemas tÃrmicos de combustÃo convencionais pode resultar em instabilidades na reaÃÃo, levando a uma diminuiÃÃo da velocidade de propagaÃÃo da frente de chama (onda de combustÃo), ocasionando inclusive a sua extinÃÃo. AlÃm disso, este contaminante pode aumentar os Ãndices de gases poluentes na exaustÃo, tais como: monÃxido de carbono (CO), hidrocarbonetos nÃo queimados (HC), Ãxidos de nitrogÃnio (NOx), dentre outros. Por esta razÃo, esta pesquisa tem como objetivo demonstrar a eficÃcia da "CombustÃo de FiltraÃÃo" (CF) em lidar com os combustÃveis de baixo poder calorÃfico, como o biogÃs. CF à uma tecnologia nÃo-convencional capaz de produzir emissÃes ultrabaixas de CO, HC e NOx. O aparato experimental empregado nessa pesquisa consistiu de um queimador poroso, constituÃdo de esferas cerÃmicas (alumina) que preenchem a cÃmara de combustÃo, onde trocadores de calor estÃo inseridos nas extremidades dessa matriz porosa. A CF possibilitou, inclusive, a aplicaÃÃo de um sistema de escoamento recÃproco, que alternou periodicamente a direÃÃo do escoamento dos gases na cÃmara. A combustÃo de filtraÃÃo recÃproca permitiu a operaÃÃo com diversos combustÃveis e proporciona um processo de combustÃo estÃvel com a distribuiÃÃo de temperatura em perfil trapezoidal, com picos de temperatura entre 1300 e 1600 K. Neste contexto, o presente estudo experimental buscou identificar e analisar os efeitos do diÃxido de carbono na CF, o que engloba eficiÃncia de extraÃÃo de energia, emissÃes, estabilidade da reaÃÃo, e limites de inflamabilidade, utilizando vÃrias misturas ar-combustÃvel, alterando tanto a concentraÃÃo de CO2 na composiÃÃo do biogÃs como a razÃo de equivalÃncia (RE), tendo como gÃs de referÃncia o metano tÃcnico. Os resultados apontaram benefÃcios significativos da reversÃo sobre o processo de combustÃo, permitindo a operaÃÃo em uma ampla faixa de razÃo de equivalÃncia (0,1<&#1060;<1,0), e alcanÃando uma eficiÃncia de extraÃÃo de energia acima de 90%, com emissÃes ultrabaixas de CO e NOx (abaixo de 1 ppm). Em contrapartida, quando o queimador operou em apenas um sentido do escoamento, foi possÃvel perceber uma reduÃÃo no limite de inflamabilidade à medida que foi incrementado o teor de CO2 na composiÃÃo do biogÃs.

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