Orientador : Dr. Carlos Roberto Sanquetta / Co-orientadores : Dra. Graciela Ines Bolzon de Muñiz, Dr. José Roberto Canziani / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Curso de Pós-Graduação Interinstitucional em Bioenergia. Defesa: Curitiba, 2015 / Inclui referências : f. 77-83 / Resumo: O objetivo deste estudo é determinar a viabilidade econômica de uma unidade de produção de biodiesel que utiliza a soja como matéria prima. O setor do biodiesel é relativamente novo na economia brasileira. Iniciou-se com o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), lançado em dezembro de 2004 pelo governo federal com base nos estudos do Grupo de Trabalho Interministerial (GTI). Estabeleceram-se os parâmetros da unidade produtora de biodiesel para o levantamento dos custos e necessidades de investimento. Analisou-se a série histórica dos preços da soja em grãos, do farelo de soja e do biodiesel. Identificaram-se os fluxos do processo agrícola de produção da soja, e os processos industriais da extração do óleo da soja e da produção final do biodiesel. Elaborou-se o projeto financeiro para a unidade de produção de biodiesel. Os resultados mostraram-se favoráveis em relação à TIR, VPL e Payback. A rentabilidade da unidade industrial de produção de biodiesel analisada é de 22,71% ao ano, valor este somente é possível se os valores recebidos forem aplicados à mesma taxa. O VPL foi calculado utilizando-se a taxa de referência da economia brasileira correspondente a 6,17% a.a. e obteve-se o resultado aproximado de R$ 55 milhões positivos, ou seja, é um investimento rentável. No Payback chegou a 3 anos e 1 mês, o que significa que o investidor terá o retorno esperado do investimento, mesmo que haja alta da commodity soja e mantendo-se as atuais políticas brasileiras para o biodiesel. O Ebitda resultou em 15,30% e este ganha importância apenas no resultado final da empresa. Quanto maior é o indicador do Ebitda melhor será o resultado financeiro da empresa. Estes valores são obtidos presumindo-se que a unidade de produção de biodiesel trabalhe em plena capacidade e toda a sua produção seja comercializada. O principal fator de restrição do setor de biodiesel no mercado brasileiro atualmente são os leilões da ANP que controlam a demanda. Palavras chave: Biodiesel. Viabilidade Econômica. Soja. / Abstract: The objective of this study is to determine the economic feasibility of a biodiesel plant that uses soybean as raw material. The biodiesel sector is relatively new in the Brazilian economy. It began with The National Program of Production and Use of Biodiesel launched in December 2004 by the Federal Government based on studies of the Inter-Ministerial Work Group. Parameters for the biodiesel production plant were pre-established to calculate the costs and investment necessary. The historical prices for soybeans, soybean meal and biodiesel was analyzed. The flows of the agriculture process of soybean production and the industrial processes of soybean oil extraction and the final biodiesel production were identified. The financial project for the biodiesel production plant was prepared. The results obtained are favorable regarding IRR, NPV and Payback. The profitability of the industrial biodiesel production plant analyzed is 22.71% per year, value that is only possible if values received have the same rate applied. The NPV calculated was using the reference rate of the Brazilian economy, which is 6.17% per year, and the result obtained is approximately a positive R$ 55 million, so it is a profitable investment. The payback is in 3 years and 1 month, meaning that the investors will have the expected returns, even if there is an increase in the soybean commodity, and maintaining the current Brazilian policies for biodiesel. The resulting Ebitda is 15.30%, this gains importance only on the company's outcomes. The higher the Ebitda index, the better are the final results of the companies. These are values obtained assuming that the biodiesel production plant works at full capacity and that all of the production is sold. The main factor that currently restricts the biodiesel sector in the Brazilian market is the biodiesel auction of the National Petroleum Agency, which controls demand. Keywords: Biodiesel, economic feasibility, soybeans.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000392891-Texto+Completo-0.pdf: 18868347 bytes, checksum: e47d02c5e43959554e7a96fc2af41841 (MD5) Previous issue date: 2007 / In polymer electrode fuel cells the main component is the membrane/electrodes assembly (MEA). The diffusion layer is the principal component of the MEA being a composite material, constituted of carbon powder to which polytetrafluoroethylene (PTFE) is added to increase hydrofobicity, fundamental characteristic related to water transport in the system. Over difusion layer is deposited a catalitic layer formed by platinum supported on carbon powder to which a Nafion solution is additioned. These layers present inhomogeneous roughness, porous and surfaces of the complex characterization. The object of this work is to adapt characterization methods for these layers with the aim of the determinate their wettability, morphology and porosity, as well as to otimaze the MEA fabrication parameters. The produced MEAs were tested using a fuel cell prototype fabricated at PUCRS. For the determination of the surface wettability the contact angles were measured by drop water method using an optical microscope and a video camera. The advancing (θa) e receding (θr) angles were measured and used to estimate the hysteresis (Δθ = θa - θr) and the equilibrium angle. For morphologic and composition characterization of the layers and subtracts, scanning electronic microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used. The porosity was measured by imbibing n-heptane into all pores (hydrophilic and hydrophobic) and water into hydrophilic pores of the substrates and composites. Three MEAs were fabricated by optimized process. The optimized parameters were: constituents composition (carbon powder and PTFE), subtract type (carbon paper or carbon cloth), cleaning and thermal procedures. These MEAs were tested in a fuel cell generated powers were compared between fabricated assemblies and with commercial MEAs. Morphology study proved that PTFE incorporation into carbon power is a critical step on diffusion layers fabrication. A good compromise between a adequate recover and a low roughness was obtained using intermediate PTFE content (20 %). It was also observed that temperatures > 330 oC are not indicated to thermal treatments and deposition by spraying did not give a full uniform layers. For the porosity determinations it was obtained reproducible results in agreement with literature data for not impregnated substrates. For impregnated substrates the results present a bigger variation in especial for composites deposited over carbon paper. In general, the increasing of PTFE level decreases the total porosity and increases the percent of hydrophobic porous for both substrates. Some discrepancies for carbon paper were observed, probably due to the higher incertitude of the analyses performed with this subtract. The results obtained in angles contact determination present good precision, especially for the composite deposited over carbon cloth. The values obtained for contact angels of the catalyst layers were lower than ones measured over diffusion layer, probably due to the presence of Nafion, which presents a hydrophilic character minimizing the composite hydrophobicity. These results confirmed the complexity of these layers and the hydrophobic nature of PTFE and hydrophilic of carbon powder. Finally, the test of efficiency showed the best performance for MEA fabricated using carbon paper, while for carbon cloth membrane/electrodes assemblies the better performance was verify for higher catalyst loading system. / Em células a combustível de eletrólito polimérico sólido, o principal componente é o conjunto membrana/eletrodos (MEA). A camada difusora é um dos constituintes do MEA, sendo um material compósito constituído de pó de carbono ao qual é adicionado politetrafluoretileno (PTFE) para aumentar sua hidrofobicidade, característica fundamental para controlar o transporte de água no sistema. Sobre a camada difusora é depositada a camada catalítica formada por platina suportada em carbono, à qual é adicionada uma solução de Nafion®. Essas camadas apresentam superfícies uniforme, rugosas e porosas, dificultando suas caracterizações. O objetivo deste trabalho foi implementar metodologias de caracterização dessas camadas, visando à determinação da molhabilidade, morfologia e porosidade, bem como a otimização de parâmetros de fabricação do conjunto membrana/eletrodo (MEA). Os MEAs produzidos foram testados em protótipo de células a combustível construídos na PUCRS. Para a determinação da molhabilidade das superfícies foram medidos os ângulos de contato pelo método da gota, utilizando um sistema composto por microscópio ótico acoplado a uma câmara de vídeo. Foram medidos os ângulos de avanço (θa) e recuo (θr) e através dessas medidas foram estimados a histerese (Δθ = θa – θr) e o ângulo de equilíbrio (θe). Na caracterização da morfologia das camadas e substratos foram utilizadas Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS).Para determinar a porosidade das camadas difusoras e catalíticas, foram realizados testes baseados no método da impregnação e medida dos volumes de água para preenchimento dos poros hidrofílicos, e heptano para poros hidrofílicos e hidrofóbicos. Foram construídos três MEAs através de processos otimizados envolvendo quantidade dos constituintes (pó de carbono e PTFE), tipo de substrato (papel e tecido de carbono), limpeza dos materiais e tratamento térmico. O desempenho dos MEAs foram testados quanto à potência gerada os resultados obtidos comparados com MEA comerciais. Através do estudo da morfologia evidenciou-se que a incorporação do PTFE ao pó de carbono é uma etapa crítica na produção das camadas difusoras. Um bom compromisso entre um recobrimento adequado e uma menor rugosidade é obtido com teores intermediários de PTFE (20 %). Constatou-se também que temperaturas maiores que 330 oC não são indicadas para os tratamentos térmicos e que a deposição por pulverização não forma camadas totalmente uniformes. Na determinação da porosidade observaram-se resultados compatíveis com os encontrados na literatura para os substratos não impregnados. Para os substratos impregnados com compósitos, os resultados apresentaram uma maior variabilidade, em especial para os compósitos depositados sobre papel de carbono. Em geral, o aumento do teor de PTFE diminui a porosidade total e aumenta o percentual de poros hidrofóbicos para ambos substratos com pequenas discrepâncias para o papel de carbono devido, provavelmente a maior incerteza por dificuldades apresentadas nas medidas das análises efetuadas sobre esse substrato. Na determinação da hidrofobicidade os resultados apresentaram boa precisão, em especial para os compósitos depositados sobre tecido de carbono. Os valores obtidos dos ângulos de contato da camada catalítica foram menores do que os resultantes da deposição da camada difusora devido, possivelmente à presença de Nafion, que por possuir um caráter hidrofílico, minimiza as propriedades hidrofóbicas do compósito. Esses resultados confirmaram a complexidade dessas camadas bem como o caráter hidrofóbico do PTFE e hidrofílico do pó de carbono. Os testes de eficiência mostraram que o MEA de melhor desempenho foi o construído sobre substrato de papel de carbono. Fazendo uma comparação entre os conjuntos produzidos em tecido de carbono, o que apresentou melhor desempenho continha maior concentração de catalisador.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-08-22T15:56:22Z No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-09-29T12:38:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-29T12:38:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_RafaelMeloTeixeira.pdf: 6376069 bytes, checksum: 74c93161d11661d3fd7b80424f15c2a0 (MD5) / A busca por fontes alternativas de energia cresce cada vez mais no cenário mundial. A última década tem registrado progressos consideráveis a nível global na investigação e desenvolvimento de tecnologias associadas ao aproveitamento da energia proveniente do oceano. Fatores importantes que contribuíram para potencializar a busca por combustíveis renováveis foram: a pressão crescente da sociedade por combustíveis renováveis e menos poluentes e a certeza de que o petróleo vai acabar. As ondas do mar são geradas pelo atrito e pressão entre o vento e a água do oceano, devido ao seu movimento oscilatório possuem grande potencial como fonte renovável de energia. Uma proposta de colheita de energia a partir de ondas do mar consiste na conversão de oscilações verticais em movimento rotativo utilizando um pêndulo excitado parametricamente. Sendo este movimento rotativo, então utilizado para alimentar um gerador elétrico. Neste contexto, é importante analisar a dinâmica de um pêndulo nãolinear excitado parametricamente. Sem ação de controle, o pêndulo pode apresentar diferentes tipos de comportamento, indo de simples oscilações periódicas ao comportamento caótico. Embora diversos autores tenham verificado soluções rotativas, é importante mencionar que o pêndulo excitado parametricamente apresenta bifurcações que podem desestabilizar este tipo de resposta. Torna-se, então, interessante controlar bifurcações com objetivo de manter soluções rotativas estáveis. Inicialmente, este trabalho apresenta uma análise da dinâmica de um pêndulo não-linear excitado parametricamente, considerando um sistema com e sem a existência de ruídos (dinâmico e de observação) e diferentes valores de frequência e amplitude de forçamento, o com enfoque na identificação de soluções rotativas. Em seguida, emprega-se o método de controle Extended Time-Delaved Feedback (ETDF) de forma a evitar as bifurcações que desestabilizam as soluções rotativas desejadas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The search for alternative energy sources grows increasingly in the world nowadays. In the last decade, significant progress in a global level has been observed in research and development associated with harvesting energy from ocean. Important factors that contributed to enhance the search for renewable fuels were: increasing pressure from society for renewable and cleaner fuels and the certain that the oil will phase out. Sea waves are generated by friction and pressure between the wind and the ocean water, due to its oscillatory motion that has great potential as a renewable energy source. One concept of harvesting energy from ocean waves consists in converting vertical oscillations into rotary motion oscillations using a parametrically excited pendulum. This rotational behavior can be used to power an electric generator. In this context, it is important to analyze the dynamics of a nonlinear pendulum excited parametrically. Without control, the pendulum can exhibit different types of behavior, from simple periodic oscillations to chaotic behavior. Although several authors have observed rotating solutions, it is important to mention that the parametrically excited pendulum presents bifurcations that can destabilize this type of response. In this context, it is interesting to avoid bifurcation in order to maintain rotational solutions stable. At first, this work presents an analysis of the dynamics of a parametrically excited nonlinear pendulum, considering the system with and without noise (dynamic and observation) and different values for forcing frequency and amplitude, focusing on the identification of rotating solutions. Then, the Extended Time-Delaved Feedback (ETDF) control method is used to avoid bifurcations that destabilize the desired rotational solutions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2014. / Submitted by Marília Freitas (marilia@bce.unb.br) on 2014-09-29T11:56:40Z No. of bitstreams: 1 2014_SumaraTeixeiraAlves.pdf: 1020568 bytes, checksum: cf3ec2286acf892b45078fb17375e732 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2014-09-29T12:20:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_SumaraTeixeiraAlves.pdf: 1020568 bytes, checksum: cf3ec2286acf892b45078fb17375e732 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-29T12:20:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_SumaraTeixeiraAlves.pdf: 1020568 bytes, checksum: cf3ec2286acf892b45078fb17375e732 (MD5) / Na busca de novas tecnologias, muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas visando à produção de energias mais limpas. Uma das fontes de energias renováveis mais pesquisadas são os resíduos de biomassas lignocelulósicas, como a madeira de eucalipto, que fornecem materiais como celulose, hemicelulose e lignina, para a produção de biocombustíveis, como briquetes e etanol. A biomassa estudada foi o eucalipto da espécie Eucalyptus urophylla. O processo de conversão destes materiais a etanol é separado em três etapas ¿ pré-tratamento ¿ hidrólise ¿ fermentação. O pré-tratamento foi realizado em duas etapas a primeira foi ácida com 1,5 % de H2SO4 e a segunda etapa foi alcalina com 4% de NaOH. Em seguida foi realizada a etapa de hidrólise enzimática. Na etapa de fermentação foi analisado o comportamento da levedura Saccharomyces cerevisiae, que é largamente utilizada no processo de fermentação. O pré-tratamento tem o objetivo de disponibilizar a celulose presente na biomassa e a hidrólise enzimática de quebrar esta celulose em glicose. Durante os procedimentos de pré-tratamento há a formação de compostos inibidores que podem interferir na fermentação, sendo o rendimento do etanol comprometido. Estes produtos são os derivados do furano, como o furfural e o 5-hidroximetilfurfural, os ácidos alifáticos, como o ácido acético, e os derivados fenólicos. O foco deste trabalho é avaliar a produção de etanol a partir da celulose resultante das etapas citadas acima. Na fermentação do meio hidrolisado a levedura não se desenvolveu completamente e a produção de etanol não foi eficiente. Com isso, foram analisados diferentes meios de fermentação e foi constado que além da presença de inibidores no meio hidrolisado, há a falta de nutrientes para o crescimento do microrganismo, pois a levedura obteve resultados opostos quando analisado o meio sintético contendo inibidores e o meio hidrolisado suplementado com sais minerais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In search of new technologies, many researches are being developed aiming at the production of cleaner energy. One of the most researched sources of renewable energy is waste from lignocellulosic biomass such as eucalyptus wood, providing materials such as cellulose, hemicellulose and lignin for the production of biofuels such as ethanol and briquettes. His biomass was studied eucalypt species Eucalyptus urophylla. The process of conversion of these materials to ethanol is separated into three phases – pre-treatment – Hydrolysis – Fermentation. The pre-treatment was performed in two stages with the first acid was 1.5% H2SO4 and the second stage was alkaline with 4% NaOH. After the enzymatic hydrolysis step was carried out. In the fermentation step was analyzed the behavior of the yeast Saccharomyces cerevisiae, is widely used in the fermentation process. Pretreatment aims to provide this in biomass and enzymatic hydrolysis of cellulose into glucose break this pulp. During the following pre-treatment for the formation of inhibitory compounds that can interfere with the fermentation, and the yield of ethanol compromised. These products are furan derivatives such as furfural and 5-hydroxymethylfurfural, aliphatic acids such as acetic acid and phenolic derivatives. The focus of this study is to evaluate the production of ethanol from cellulose resulting from the steps mentioned above. In the fermentation of yeast hydrolysate medium not fully developed and ethanol production was inefficient. Thus, different fermentation media was analyzed and consisted that in addition to the presence of inhibitors in the hydrolyzate environment, there is a lack of nutrients for growth of the microorganism, as opposed to yeast results obtained when analyzing the synthetic medium containing inhibitors and the hydrolyzate medium supplemented mineral salts.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2013. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-04T13:32:07Z No. of bitstreams: 1 2014_ChristianGianfrancoValdiviaRodríguez.pdf: 3987519 bytes, checksum: eb495f6e1fa6a5038eccb40fdb802703 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-19T11:18:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ChristianGianfrancoValdiviaRodríguez.pdf: 3987519 bytes, checksum: eb495f6e1fa6a5038eccb40fdb802703 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T11:18:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ChristianGianfrancoValdiviaRodríguez.pdf: 3987519 bytes, checksum: eb495f6e1fa6a5038eccb40fdb802703 (MD5) / O uso de fontes renováveis e limpas para a produção industrial de biodiesel tornou-se um desafio nos últimos anos. A transesterificação de triacilglicerídeos (TAG), fazendo uso de catalisadores homogêneos, é a rota industrial mais usada na sua produção, trazendo consigo impactos meio-ambientais significativos e aumentando o preço do produto final ao fazer uso de processos de separação e purificação de produtos secundários (água, glicerol e excessos de catalisador). A utilização de catalisadores heterogêneos, bem como o processo de hidroesterificação, são alternativas –econômica e ambientalmente– viáveis na produção de biodiesel, a partir de fontes renováveis de baixa pureza. A reação de hidrólise usando catalisadores heterogêneos ácidos foi estudada nesse trabalho para definir seu comportamento. Variaram-se quantidades de água e porcentagem de catalisador, testado a diferentes temperaturas e tempos, com a finalidade de fornecer parâmetros físicoquímicos (densidade, viscosidade, rendimento). Os rendimentos obtidos durante os testes atingiram ao redor de 90 % após 30 h de reação na temperatura de 180 °C, e atingiu-se também 88 % após 24 h em 200 °C e 220 °C. Os dados obtidos poderão ser usados no desenho de processos novos de produção e purificação de biodiesel, assim como na instalação e manutenção de equipamentos. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The use of renewable and clean sources for industrial production of biodiesel has become a challenge in recent years. The transesterification of triacylglycerides (TAG), using homogeneous catalysts, is the most used route in industrial production, but carries significant environmental impacts, increasing the value of the final product due to the use of separation and purification processes of secondary products (water, glycerol and excess of the catalyst). The use of heterogeneous catalysts, as well as the hydroesterification process, is an alternative –environmentally and economically– viable to the production of biodiesel from renewable sources such as vegetable oils. The hydrolysis reaction using heterogeneous acid catalysts was studied in this work to define their behavior. It was varied the amount of water and the percentage of catalyst, testing these systems at different temperatures and times in order to provide physicochemical parameters (density, viscosity, and yield). The yields obtained during the tests reached around 90 % after 30 h reaction at the temperature of 180 °C, and also reached an 88 % after 24 h at 200 °C and 220 °C. This data information may be used in the designing of new biodiesel production and purification processes, as well as installation and maintenance of equipments.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2006. / Submitted by Alexandre Marinho Pimenta (alexmpsin@hotmail.com) on 2009-09-27T00:43:23Z No. of bitstreams: 1 2006_Marlos Moreira dos Santos.pdf: 453805 bytes, checksum: 763e36a1ab3308c77777d5e4a2ed0754 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2011-01-06T19:26:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Marlos Moreira dos Santos.pdf: 453805 bytes, checksum: 763e36a1ab3308c77777d5e4a2ed0754 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-06T19:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Marlos Moreira dos Santos.pdf: 453805 bytes, checksum: 763e36a1ab3308c77777d5e4a2ed0754 (MD5) Previous issue date: 2006 / O Estado brasileiro tem como meta ampliar para cerca de 15% a participação do gás natural (GN) na matriz energética nacional até 2010. Entretanto, a expansão do emprego do GN enfrenta dificuldades relacionadas ao seu armazenamento e transporte para regiões não assistidas por gasodutos. Nas condições padrões de temperatura e pressão este combustível apresenta uma densidade de energia demasiadamente baixa (0,038 MJ/L). Já as formas comprimida e liquefeita requerem condições extremas de pressão ou temperatura (> 200 atm e –161 ºC, respectivamente), o que torna os sistemas dispendiosos e pouco operacionais dependendo do nicho de aplicação. Dentro deste contexto, o emprego do gás natural adsorvido (GNA) sobre materiais microporosos tem se apresentado como uma interessante alternativa, pois permite armazenar o gás com densidades de energia relativamente elevadas em condições mais favoráveis (temperatura ambiente e pressões da ordem de 35 atm). O objetivo do presente trabalho é a preparação, a partir do bambu (Dendrocalamus giganteus), de discos de carbono ativados com aplicação no armazenamento de gás natural. Inicialmente realizouse a impregnação do bambu com ácido fosfórico. A seguir, o material impregnado foi conformado na forma de discos através da prensagem a quente. Estes discos foram então tratados termicamente a 450 ºC sob atmosfera inerte e posteriormente lavados com água para remoção do ácido. Adicionalmente, alguns discos ativados quimicamente foram submetidos a um tratamento térmico (600 ºC) em atmosfera de CO2 na tentativa de otimizar a estrutura porosa via ativação física. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à estrutura porosa (avaliadas através das isotermas de N2 a -196 ºC e CO2 a 0 ºC), densidade aparente e capacidade de adsorção de metano. O material com melhor performance apresentou uma capacidade de adsorção de metano de 102 v/v e foi obtido através da ativação química utilizando-se uma proporção fósforo/precursor de 0,34 g/g. No caso das tentativas de ativação com o CO2, a elevada reatividade dos materiais de carbono, obtidos a partir do bambu, associada a restrições difusionais do CO2 nas condições de síntese impediram o desenvolvimento adicional da estrutura porosa. Por fim, realizou-se um estudo a respeito da densidade do metano adsorvido nos ultra e supermicroporos, sendo que os resultados obtidos puderam ser relacionados à performance dos materiais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Brazilian Government aims to enlarge the participation of natural gas (NG) in the national energetic matrix up to around 15% until 2010. However, the expansion of the employment of NG has faced difficulties related to gas storage and transportation to areas unattended by pipe-lines. In the standard conditions of the temperature and pressure the NG exhibit a too low energy density (0.038 MJ/L). In turn, the compressed and liquefied forms demand extreme conditions of temperature or pressure (> 200 atm and –161 ºC, respectively), which makes the systems expansive and few operational depending on the application being considered. In this context, the use of NG as an adsorbed phase on microporous materials is an interesting alternative because it allows to store the gas with relatively high energy density at room temperature and pressures as low as 35 atm. The present work aims to prepar, from bamboo (Dendrocalamus giganteus), activated carbon discs for storing NG. Firstly, the precursor was impregnated with phosphoric acid and the impregnated material was conformed to the form of discs by hot pressing. Then, the discs were carbonized up to 450 ºC and washed with water to remove the acid. As an attempt to optimize the porous structure of the chemically activated samples by physical activation, some discs were additionally submitted to a thermal treatment up to 600 °C under a CO2 atmosphere. The generated materials were characterized in respect to their porous structures (assessed from their adsorption isotherms of N2 at -196 ºC and CO2 at 0 ºC) and measurements of apparent densities and methane adsorption capacities. The sample with the best performance, obtained by chemical activation with a ratio phosphorous/precursor of 0,34 g/g, presented a methane adsorption capacity of 102 v/v. In the case of the thermal treatments with CO2, the elevated reactivity of the carbons discs associated to diffusional problems of CO2 in the synthesis conditions prevented any additional development of the porous structure. Finally, a study about the density of the adsorbed phase in the ultra and supermicropores has carried out, being that the results could be related to the performance of the materials.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2006. / Submitted by Kelly Marques (pereira.kelly@gmail.com) on 2009-11-25T17:15:35Z No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-26T14:07:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-26T14:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_RafaelAmaralShayani.pdf: 13146221 bytes, checksum: 00988261a6f0827c6d2b5a1296049405 (MD5) Previous issue date: 2006-07-11 / As fontes renováveis de energia ganham espaço em ritmo acelerado na matriz energética mundial, seja pela escassez dos recursos fósseis, seja pela consciência da humanidade sobre a importância da preservação do meio-ambiente e do desenvolvimento sustentável. A geração de energia fotovoltaica é promissora, entretanto costuma ser considerada como segunda opção devido ao elevado custo e baixo rendimento da conversão fotoelétrica de energia, em torno de 20%. Diversos pesquisadores em todo o mundo estudam células solares de alta eficiência, com valores entre 30% e 50%, porém poucos trabalhos versam sobre o rendimento global do processo de obtenção de energia elétrica através do Sol, onde diversos fatores podem contribuir para melhorar a eficiência do processo. O objetivo geral desse trabalho visa medir o real rendimento de um sistema fotovoltaico isolado utilizando módulos de 32 células, utilizando para isto as instalações do Laboratório de Fontes Alternativas do ENE/UnB, contando com painéis solares policristalinos autoregulados de 14% de rendimento nominal. Como objetivos específicos, o trabalho propõe uma nova metodologia para o cálculo do desempenho energético, além de identificar as perdas e potenciais não aproveitados etapa à etapa, mapeando assim pontos que, corretamente trabalhados, geram mais energia à carga final. O sistema é composto pelo arranjo fotovoltaico auto-regulado, controlador de carregamento, banco de baterias e inversor, e apresentou um rendimento de aproximadamente 50% sobre a energia efetivamente gerada pelos painéis fotovoltaicos. As perdas devido à atenuação da atmosfera, nebulosidade e inclinação do painel chegam à 70% do potencial solar. Diversas sugestões são apresentadas, visando melhorar o rendimento do sistema auto-regulado, como a utilização de cargas de desvio ou de novos sistemas de armazenamento. Uma análise de custos é apresentada, comparando a tarifa da energia solar com a da energia convencional. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The subject of energy generation using renewable source is getting special attention nowadays. This is happening due to a more in depth conscience of mankind regarding the importance of the investment in clean energy systems achieving a sustainable development. Additionally the warning that a global shortage will take place in a few decades, caused by the limitation of the fossil fuels, assures that urgent actions need to be done right now. The photovoltaic energy source is a good renewable energy option, but one uses to consider it as just an alternative choice, because its efficiency is about 20% only. There are a lot of researches in order to achieve high efficiency solar cells, that can convert from 30% to 50% of the solar energy, however there are just few studies about the global performance of a PV system, considering all the processes and aspects involving the conversion from solar energy to electrical energy. The global goal of this paper is to measure the real performance of a stand-alone 32 cells modules PV system, using the Alternative Energy Sources Laboratory from ENE/UnB, Brazil. The 14% nominal efficiency self regulating silicon solar panel are used. The specific goal creates a new approach to measure the solar energy potential and the looses, presenting ideas to improve the generation of electricity. The system has a self regulating PV array, charge controller, battery bank and inverter. The real global performance measured is about 50% of the energy that arrives over the solar panel. The atmosphere air mass, cloudiness and array orientation produce 70% of the energy loss. A lot of suggestion are presented in order do improve the global performance of the system, like special loads or a new storage system. An economic study comparing the tariff of the conventional energy and solar energy are presented.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-03-24T12:35:24Z No. of bitstreams: 1 2013_GabrielaCristianadasChagasCamposdeOliveira.pdf: 846057 bytes, checksum: 098abc274de9459ec0ed2ddea89975ad (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-24T13:10:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_GabrielaCristianadasChagasCamposdeOliveira.pdf: 846057 bytes, checksum: 098abc274de9459ec0ed2ddea89975ad (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-24T13:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_GabrielaCristianadasChagasCamposdeOliveira.pdf: 846057 bytes, checksum: 098abc274de9459ec0ed2ddea89975ad (MD5) / Atualmente, a preocupação com o meio ambiente aliada à necessidade de crescimento econômico torna inadiável o desenvolvimento sustentável de novas tecnologias. Nesse sentido, a biomassa apresenta-se como alternativa aos combustíveis fósseis enquanto fonte de energia, embora, enquanto combustível sólido, suas características de polidispersão e baixa densidade dificultem seu uso direto com eficiência, requerendo tratamentos prévios. Um destes tratamentos é a torrefação, um tratamento térmico suave em temperaturas na faixa de 225-300°C, produzindo um combustível com melhores características energéticas e mecânicas. Porém o emprego deste processo para pré-tratamento da biomassa destinada ao uso energético está em desenvolvimento e os impactos ambientais dessa tecnologia não são totalmente conhecidos. Este estudo avaliou os aspectos ambientais de impacto de emissões de gases de efeito estufa associados ao ciclo de vida do processo de torrefação da biomassa como pré-tratamento, anterior à gaseificação, comparando a gaseificação da biomassa sem a torrefação, através do balanço de dióxido de carbono e energético. Usando o método de Avaliação Ciclo de Vida (ACV), nesse sistema (torrefação) a ACV é uma técnica que analisa entradas e saídas relacionadas ao ciclo de vida abordadas pelo estudo. Elaborou-se o sistema com auxilio da ferramenta GaBi Education 4.4, incluindo a fonte de biomassa úmida e colhida, a combustão, a secagem, a torrefação, o transporte e a gaseificação. Os resultados mostraram-se favoráveis e renováveis dentro da fronteira analisada, comparando-se o ciclo de vida da biomassa torrefada gaseificada com o da biomassa gaseificada. Obteve-se uma redução na emissão de dióxido de carbono equivalente no processo, o qual, utiliza torrefação como pré-tratamento na ordem de 98,2% menor que no processo o qual não passa pela torrefação. A biomassa torrefada e gaseificada apresentou emissão de (0,00023) Kg de CO2 equivalente, e a biomassa gaseificada (0,012513) Kg de CO2 equivalente. Prevê-se que a biomassa desempenhe um papel importante na redução das emissões de CO2 e na introdução de fontes renováveis. Desse modo, o uso da torrefação como pré-tratamento é primordial para que esta tecnologia avance. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Currently, the concern about environmental issues in relation to the necessity of economic growth has made the development of new technologies for sustainable development something that cannot be postponed. In this sense, the biomass is presented as the alternative to fossils fuels as a power plant, although, as a solid fuel, its characteristics of polydispersion and low density make its direct use with efficiency harder, requiring previous treatments. One of these treatments is called roasting, a soft thermal treatment in temperatures in the average of 225-300°C, producing a fuel with better energy and mechanical characteristics. However, the use of this process for pre-treatment of biomass destined to the energy use is in development and the environmental impacts of this technology are not totally known. This study evaluated the environmental aspects of the impact from the greenhouse gases effects in the lifecycle of the process of biomass toasting as pre-treatment, before the gasification, comparing the gasification of the biomass without the toasting through the balance of carbon dioxide and energetic. This research also used the method of lifecycle assessment (LCA), which, for the roasting system, is a technique that analyzes inputs and outputs related to the lifecycle covered by the study. The system was developed assisted by the tool GaBi Education 4,4, including the source of moist and harvested biomass, combustion, drying, roasting, transport and gasification. The results were favorable and renewable within the boundary analyzed, comparing the lifecycle of the gasified and roasted biomass. As a result, it was obtained the reduction in the emission of carbon dioxide equivalent in the process of roasting, on the order of 98.2%. The biomass, roasted and gasified, presented an emission of (0.00023) kg of equivalent CO2, and the gasified biomass, (0.012513) kg of equivalent CO2. It is expected that biomass plays an important role in the reduction of CO2 emissions and in the insertion of renewable energy sources. Thus, the use of roasting as pre-treatment is essential for this technology advancement.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T02:07:13Z No. of bitstreams: 1 2010_GuilhermeNeitzke.pdf: 7333492 bytes, checksum: 52992b2a70f892387a2cff7be5e73250 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-14T02:08:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_GuilhermeNeitzke.pdf: 7333492 bytes, checksum: 52992b2a70f892387a2cff7be5e73250 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-14T02:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_GuilhermeNeitzke.pdf: 7333492 bytes, checksum: 52992b2a70f892387a2cff7be5e73250 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo a gaseificação de peletes de cama de aviário. Com a crescente preocupação com o meio ambiente, principalmente com o aquecimento global, a escassez de energia e o seu custo futuro, o uso de fontes renováveis para a geração de energia elétrica ganhou destaque no cenário mundial. O principal rejeito da atividade avícola é a cama de aviário e a busca por alternativas de uso, manejo e destino são necessários para o desenvolvimento sustentável do setor. Análises químicas da cama de aviário e das cinzas provenientes da gaseificação foram realizadas viabilizando o uso. Neste estudo, a qualidade energética do gás foi estimada por meio de um conjunto moto-gerador e um sistema de dissipação de energia. O nível de substituição do óleo Diesel foi da ordem de 36,22%. Para o uso na gaseificação, a peletização do material foi necessária com vantagens no transporte e estocagem do combustível, e um melhor controle da combustão além de aumentar a sua densidade energética. Análises químicas das cinzas foram realizadas detectando altos teores de Fósforo (P) e Potássio (K). Uma análise do Custo/Beneficio do kilowatt indicou que para uma potência de 39 kW o preço do kilowatt gerado por essa tecnologia tem o mesmo valor do preço cobrado pela concessionaria. A gaseificação da cama de aviário surge como uma alternativa de uso do material considerando aspectos sanitários, econômicos e ambientais agregando valor ao produto final. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper aims the gasification of pellets of poultry litter.With the growing concern for the environment, specially global warming, energy shortages and its future cost, the use of renewable sources as electricity generation rose to prominence in the worldwide scenery. The main waste from the poultry activity is the poultry litter and the search for alternatives of usage, handle and destination are needed for the sustainable development of the sector. Chemical analysis of poultry litter and of the ashes from the gasification were carried out with the objective of the feasibility of using the material. In this study, the energetic quality of the gas was estimated through a motor-generator set and a system of energy dissipation. The level of replacement of diesel was 36,22%. For the use in gasification, the pellet of the material was necessary with advantages in transportation and storage of fuel, and a better control of combustion besides increasing its energy density. Chemical analyses of the ashes were made by detecting high levels of phosphorus (p) and potassium (k). An analysis of cost/benefit of kilowatt indicated that, to a power of 39 kw the price of the generated by this technology has the same value of the price charged by the dealer. The gasification of the poultry litter appears as an alternative of the use of the materials considering sanitary, economical and environmental aspects, adding value to the final product.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de pós-graduação em Ciências Mecânicas, 2006. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-17T14:08:46Z No. of bitstreams: 1 2006_ThatianaVirginiaGranjaCruz.pdf: 4788595 bytes, checksum: a1de72994c8e62ce2d9a174b88c5e5f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-17T14:09:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_ThatianaVirginiaGranjaCruz.pdf: 4788595 bytes, checksum: a1de72994c8e62ce2d9a174b88c5e5f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-17T14:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_ThatianaVirginiaGranjaCruz.pdf: 4788595 bytes, checksum: a1de72994c8e62ce2d9a174b88c5e5f3 (MD5) / O panorama socioeconômico brasileiro mostra uma situação propícia para o crescimento da geração distribuída: o aumento da demanda por energia elétrica, o incentivo ao uso do gás natural, a implementação de tarifas diferenciadas para os horários de ponta, etc. Tal fato tem despertado interesse na produção de energia elétrica, por meio de pequenos grupos geradores para entrarem em horário de ponta, ou para atenderem às comunidades isoladas do país e ao meio rural, como também, para atuarem em projetos de cogeração industrial e comercial. Uma dessas alternativas para geração, em franco desenvolvimento, são as microturbinas. Esta tecnologia, recentemente implantada no Brasil, encontra um cenário favorável à expansão, tendo-se em vista os novos desenvolvimentos tecnológicos e a política governamental de expansão do uso do gás natural para termeletricidade. Esses sistemas trabalham, tipicamente, em altas rotações, e em composições cuja capacidade nominal instalada pode variar de 35 kW a 1 MW, tendo características similares a turbinas de grande porte. O presente trabalho consistiu do estudo do comportamento de uma microturbina a gás. Os principais objetivos foram: determinar as variáveis representativas do comportamento da microturbina; instrumentar a microturbina; avaliar o seu comportamento termodinâmico; aplicar técnicas de identificação para obter modelos matemáticos para a representação de seu funcionamento; e, por último, avaliar os modelos identificados, determinando um envelope operacional adequado ao posterior controle da microturbina. Para obter os resultados foram realizados quatro ensaios, em diferentes regimes de operação da microturbina. Por meio dos resultados obtidos foi possível caracterizar o funcionamento termodinâmico da microturbina como uma turbina livre e, também, identificar um modelo adequado, para representar o comportamento dinâmico deste sistema para os regimes de operação propostos. Este projeto segue uma linha de desenvolvimento da Universidade de Brasília, cuja etapa subseqüente consistirá no controle dinâmico, tendo como base os resultados deste trabalho. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Brazilian socioeconomic panorama shows a tendency of growth for distributed generation: increasing electricity demand, incentive to the use of natural gas, different tariffs for peak and off-peak electricity consumption etc. These factors, together, have led to an increase in production of electricity be means of small generators that operate during peak demand hours, or to supply energy to isolated communities and to rural areas, as well as to operate in industrial and commercial cogeneration. Microturbines are one of the alternatives to meet all these needs. In Brazil, this new technology finds a favorable expansion scenario, considering new technology development and the governmental policy to increase the use of natural gas for thermoelectric generation. These systems work typically at high speeds and set-ups with installed capacity ranging from 35 kW to 1 MW and similar characteristics as those of larger gas turbines. This work consists of the study of a gas microturbine behavior. The main objectives were: to determine variables that represent the microturbine overall behavior; to instrument the system; to evaluate its thermodynamic behavior; to apply the newest identification techniques and to obtain mathematical models from it; to evaluate how well these models represent the operation of the system; and to determine the adequate operational envelop for its automated control. To perform these activities, the microturbine was operated under four different regimes. The results of these tests made it possible to characterize the microturbine’s behavior as a free turbine, and to identify an adequate model for representing its dynamic behavior under the four regimes proposed. This project follows a path of development at the University of Brasilia and the next step is the dynamic control based on the results obtained here.