A pirólise rápida é uma tecnologia promissora para a conversão de biomassa. O principal produto desse processo é o bio-óleo, um líquido com elevada densidade energética, com potencialidades para a aplicação na produção de combustíveis e compostos renováveis. No entanto, existem ainda algumas barreiras para a sua utilização direta e um pós-processamento pode ser necessário. O uso de catalisadores no pós-processamento de bio-óleo, ou durante o processo de pirólise rápida, configura-se como alternativa para a produção direta de combustíveis e de produtos químicos com valor agregado, pois o processamento catalítico, além de elevar o rendimento, melhora a qualidade do bio-óleo produzido. O presente trabalho apresenta uma contribuição para o desenvolvimento do processo de pirólise rápida como uma rota viável de processamento de biomassas residuais, visando a obtenção de bio-óleo com propriedades adequadas a sua aplicação direta como combustível ou ainda para o fracionamento em produtos de interesse na indústria química. Este estudo compreende a síntese e avaliação do desempenho de diferentes catalisadores para o processo de pirólise rápida, bem como o projeto de uma unidade flexível para o processamento de biomassas através do processo de pirólise rápida catalítica. Catalisadores foram sintetizados através de diferentes metodologias e a sua atividade para a pirólise rápida foi avaliada através de ensaios utilizando moléculas representativas dos produtos da pirólise. O emprego de catalisadores a base de HZSM-5 modificada por metais permitiu, em alguns casos, o aumento na eficiência da reação de pirólise. A incorporação de zinco, gálio e nióbio resultou em aumento da atividade, elevando a produção de compostos aromáticos a partir da conversão catalítica de furanos. Os catalisadores de zinco apresentaram melhores resultados, possivelmente devido à maior incorporação do zinco nos sítios ácidos da zeólita, produzindo novos sítios capazes de elevar a taxa da reação de aromatização. Uma avaliação das alterações superficiais dos catalisadores permitiu correlacionar algumas propriedades do catalisador com sua atividade para a pirólise rápida e distribuição de produtos, permitindo também, em alguns casos, a identificação de possíveis rotas reacionais. As variáveis de processo, tais como temperatura de reação, velocidade espacial e presença de diferentes teores de água, simulando teores de água presentes em biomassas típicas, foram avaliadas. Verificou-se a importância da co-alimentação de água nos ensaios padrão para verificação da atividade de catalisadores para aplicação em pirólise rápida de biomassa. A água produz uma nova rota reacional na presença de HZSM-5 (reação de hidrólise), o que altera significativamente a distribuição de produtos da pirólise. / Fast pyrolysis is a promising technology for converting biomass into liquid fuels and chemicals. The main product of this process is bio-oil, a liquid with high energy density, which enables its use as a renewable source for the production of energy, fuels and chemicals. However, there are some barriers to its direct use as a fuel, and a post-processing may be needed. The use of catalysts for bio-oil upgrading or combined with the fast pyrolysis process is an alternative to the direct production of fuels, since the catalyst improves the quality and stability of bio-oil, as well as improving the pyrolysis yield. This work presents a contribution to the development of the fast pyrolysis process as a viable processing route for biomass conversion into fuels and chemicals. This study involves the synthesis and evaluation of different catalysts for the fast pyrolysis process, as well as the design of a flexible unit for the processing of biomass by catalytic fast pyrolysis. Catalysts were synthesized using different methods and their activity was evaluated by using furans as representative compounds of pyrolysis-derived products. Studies were conducted to identify catalysts with desirable properties for biofuel production. The incorporation of metals on HZSM-5 resulted in a promoting effect on catalytic conversion of furans. Zinc, niobium and gallium showed better activity than unmodified HZSM-5, increasing the aromatics production. Zinc catalysts presented the best result among samples, possibly due to a greater incorporation of zinc in the zeolite acid sites, producing new sites that are capable of increasing the rate of the aromatization reaction. An evaluation of the catalyst surface changes allowed the determination of the correlation between certain catalyst properties and their activity. It also allowed the identification of possible reaction pathways. Process variables such as reaction temperature, space velocity and water vapour pressure were also evaluated. The importance of water co-feeding in standard tests for catalysts activity evaluation was studied. Water produces a new reaction pathway in the presence of HZSM-5 (hydrolysis reaction), which significantly changes the distribution of pyrolysis products.

The aim of the present work was to study the effect of the ultrasonic pretreatment of cowpea bean pod biomass in the bio-oil production by pyrolysis. The biomass was pretreated during 0.5, 1.5, 03, 06, 08 and 12 hours with the addition of 20% (w/w) potassium phosphate. The biomass presented low oil and protein contents, 0.72% and 8.5%, respectively, and ash content of 4.38% for in natura biomass, being alkali and alkaline earth metals (K, Mg, Na, Ca) and phosphorus the main inorganic compounds. For the pretreated samples, the ash content was around 19.5% (w/w). The elemental analysis showed that the in natura biomass contained 42.01% of carbon, 5.89% of hydrogen, 1.36% of nitrogen and 37.48% of oxygen, presenting lower values for the treated biomass mainly due to the increase of inorganic content by the addition of potassium phosphate. The thermogravimetric curves profiles of the samples changed with different ultrasonic pretreatment times, presenting a decrease in temperature, where the highest mass loss rate occurs, compared to in natura biomass. The pyrolysis was carried out at 600 °C and N2 flow of 5mL min-1, yielding a 25.29% in bio-oil for the in natura biomass, while the samples submitted to pretreatment presented yield between 21 and 23%. The pretreated samples showed a decrease in the biochar yield and an increase in the biogas yield compared to the in natura sample. The chromatographic analysis of the bio-oils, showed that the ultrasonic pretreatment associated with K3PO4 caused a considerable increase in the phenolic compounds content, and the best pretreatment time, 1.5 h, showed 81.21 mg g-1, against 48.90 mg g-1 of phenolics in the bio-oil from in natura biomass. / O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do pré-tratamento ultrassônico na obtenção de bio-óleo a partir da pirólise da biomassa de vagem de feijão caupi. A biomassa utilizada foi submetida a diferentes tempos de prétratamento (0,5, 1,5, 03, 06, 08 e 12 h) com a adição de K3PO4 à 20%. A caracterização da biomassa obteve baixos teores de óleo e proteínas, 0,72% e 8,5% respectivamente, apresentando teor de cinzas para a biomassa in natura de 4,38%, sendo os principais componentes inorgânicos os metais alcalinos e alcalinos terrosos (K, Mg, Na, Ca) e fósforo. Para as amostras pré-tratadas o teor de cinzas ficou em torno de 19,5%. Os valores da análise elementar para a biomassa in natura foram carbono (42,01%), hidrogênio (5,89%), nitrogênio (1,36%) e oxigênio (37,48%), apresentando valores menores para as biomassas pré-tratadas principalmente devido ao aumento do teor de inorgânicos pela adição do fosfato de potássio. As curvas termogravimétricas das amostras se diferenciaram quanto aos perfis de acordo com o tempo de pré-tratamento ultrassônico, com diminuição da temperatura onde ocorre maior taxa perda de massa em comparação à biomassa in natura. As pirólises foram realizadas à 600 °C e fluxo de N2 de 5mL min-1, obtendo rendimento de 25,29% em bio-óleo para a biomassa in natura, enquanto as amostras submetidas à pré-tratamento apresentaram menor rendimento, entre 21 e 23%. As amostras pré-tratadas apresentaram diminuição no rendimento de biocarvão e aumento do rendimento de biogás em comparação à amostra in natura. A partir da análise cromatográfica dos bio-óleos constatou-se que o pré-tratamento ultrassônico associado à K3PO4 provocou um aumento considerável no teor de compostos fenólicos, sendo que o melhor tempo de pré-tratamento, 1,5 h, apresentou 81,21 mg g-1, contra 48,90 mg g-1 de fenólicos no bio-óleo proveniente da biomassa in natura. / São Cristóvão, SE

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T15:58:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MesaPerez_JuanMiguel_D.pdf: 6859619 bytes, checksum: c3322e7576316c3eb38397a94e624ce4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho são apresentados e discutidos testes experimentais conduzidos na planta de pirólise rápida de biomassa da Unicamp visando à operação estável do reator de leito fluidizado em regime borbulhante. Esses resultados permitiram identificar os principais problemas relativos à operação do reator, assim como analisar as possíveis causas e as soluções postas em prática. O problema de maior influência sobre o trabalho estável do reator foi o vazamento de gases da pirólise pelo sistema de alimentação, mostrando-se como solução mais eficaz, o aumento da porcentagem de preenchimento da rosca alimentadora com biomassa. Após a estabilização da operação do reator, estudou-se a influência da porcentagem de ar em relação ao estequiométrico e da altura do leito fixo de inerte sobre as características de qualidade e rendimento dos finos de carvão. O estudo permitiu concluir que, para 8% de ar em relação ao estequiométrico e 207 mm de altura do leito fixo de areia, a pirólise acontece de forma mais intensa. Essa análise parte do princípio de que a pirólise é um processo de concentração de carbono nos finos de carvão e liberação de oxigênio da biomassa. Tomando-se como base os resultados anteriores, foram conduzidos novos testes visando à coleta e caracterização de amostras de bio-óleo. Os resultados mostraram que tanto a viscosidade quanto o teor de insolúveis das amostras de bio-óleo apresentaram altos valores, quando comparados com dados da literatura. Com base na experiência acumulada dos estudos anteriores é proposta e parcialmente avaliada uma estratégia para a otimização e a mudança de escala do processo de pirólise em leito fluidizado. A estratégia objetiva o uso das informações obtidas a partir dos modelos matemáticos ajustados no reator modelo para o projeto de reatores comerciais. O procedimento anterior mostra-se eficiente quando os fatores independentes e seus níveis durante a otimização do processo no reator modelo são criteriosamente selecionados. Finalmente, são mostradas, por meio de um exemplo, as dificuldades durante a mudança de escala quando os experimentos realizados no reator modelo não são planejados com o objetivo de reduzir as distorções na escalada / Abstract: This research discusses a strategy to optimize and scale up the pyrolysis process in fluidized bed. The strategy uses adjusted mathematical models applied to the model reactor to the project commercial reactors. Several steps of that procedure were appraised based on the adjusted model for the percentage of elutriated fine charcoal in the model reactor. It was verified that, during the scale-up, the mathematical model was not effective; however it predicts problems associated to the change of scale. Exploratory tests were carried out to guarantee the stable operation of the reactor, which made possible the identification of the main problems related to the procedure during the fast pyrolysis in fluidized bed with atmospheric air. The possible causes of the problems, as well their solutions, are also analyzed. The greater difficulty in the operation was the leak of pyrolitic gases through the feeding system. The increase of the percentage of biomass stuffing of the feeding thread was the most effective solution to avoid gas leaking. When the reactor operation was stabilized, the influence of the percentage of air in relation to the stoichiometric and the height of the inert fixed bed on the quality characteristics and yield of the fine charcoal. That study allowed conclude that, for 8% of air in relation to the stoichiometric and 207 mm of the fixed sand bed height, the pyrolysis happens in a more intense way. The analysis was based on the principle that the pyrolysis process is a process to concentrate carbon in charcoal and release oxygen from the biomass. Finally, bio-oil samples were collected using a centrifugal separator and characterized. The viscosity and the insoluble content presented high values, when compared with the literature data. Based on those results, a system to bio-oil recovery was projected and built. It combines the direct contact followed by centrifugal separation / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / The present work had as objective to use guava residues (seeds) as biomass for the production of bio-oil through conventional pyrolysis. The biomass presented a moisture content of 3.49 ± 0.03 %, high carbon content (67.04 %), nitrogen (3.96 %), oxygen (22.86 %), hydrogen (6.18 %), protein content (11.81 ± 0.36 %), fiber (11.78 ± 0.45 %), calorific power (24.69 MJ kg -1), ash content (0.76 ± 0.02 %), oil (11.78 ± 0.45 %), cellulose (48.71 %), hemicellulose (11.52 %) and lignin (10.12 %). The thermogravimetric curve of the sample amounts to 90 % of mass loss at 450 °C. The biomass was used in two reactors (quarzto and inox) for the production of bio-oil. Preliminary, the experiments in a quartz reactor evaluated the conditions: temperature (500 to 700 °C), sample mass (5 and 11 g) and pyrolysis time (5 and 10 min) with flow 1mL min-1. The best condition in the quartz reactor was 500 °C, 11 g of seed with the collection time of 5 min and 17.1 % of bio-oil yield. The following experiments were carried out in the steel reactor with constants pyrolysis temperature and flow, 500 ºC and 1mL min-1, respectively. Also, the following variables: sample mass (10 and 20 g), granulometry (seed entire and grain) and salts (K2HPO4 and K3PO4). The best condition in the stainless steel reactor was 20 g of sample, ground seed and without addition of salt, obtaining 23.94 % of bio-oil yield. Since the bio-oil was obtained, it was submitted to liquid-liquid extractions in a 250 mL separating funnel using dichloromethane (DCM) (60 mL) to separate the organic phase (bio-oil) and aqueous phase. For the improvement with model molecule (phenol), diisobutylene was used as reagent and sulfuric acid, Amberlyst (A-15) and sulfated zirconia as catalysts. The conditions for the enhancement were temperature (120 to 180 ° C), molar ratio (1: 1 to 1: 5) and percentage of catalyst (1 to 5% w / w), where the best product conversion was gotten with 150 °C, 1: 3 ratio and 3 % Amberlyst (A-15) yielding 99.8 % product conversion. From the last condition cited above the improvement was made with the bio-oil obtained from the steel reactor. The bio-oils (quartz and steel reactor) were analyzed by infrared, thermogravimetry and GC / MS. After the identification of the compounds by chromatography, the bio-oil from steel reactor (under the conditions: 20 g of sample, ground seed and 10 % K3PO4), showed greater quantity of phenolic compounds being then used in the improvement. / O presente trabalho teve como objetivo utilizar resíduos (sementes) de goiaba como biomassa para produção de bio-óleo via pirólise convencional. A biomassa apresentou teor de umidade de 3,49 ± 0,03 %, alto teor de carbono (67,04 %), nitrogênio (3,96 %), oxigênio (22,86 %), hidrogênio (6,18 %), poder calorífico (24,69 MJ kg-1), teor de cinzas (0,76 ± 0,02 %), proteínas (11,81 ± 0,36 %), fibras (11,78 ± 0,45 %), óleo (11,78 ± 0,45 %), celulose (48,71 %), hemicelulose (11,52 %) e lignina (10,12 %). A curva termogravimétrica da amostra apresentou cerca de 90% de perda da massa na temperatura de 450 °C. A biomassa foi utilizada em dois reatores (quarzto e inox) para a produção de bio-óleo. Os experimentos preliminares realizado em reator de quartzo avaliaram as condições: temperatura (500 a 700 °C), massa da amostra (5 e 11 g) e tempo de pirólise (5 e 10 min), com fluxo de 1mL min-1. A melhor condição no reator de quarzto foi 500 °C, 11 g de semente e com o tempo de coleta de 5 min, com 17,1 % de rendimento de bio-óleo. Em sequência, foram realizados os experimentos no reator de aço, com temperatura de pirólise (500 °C) e fluxo (1mL min-1) constantes e as seguintes variáveis: massa da amostra (10 e 20 g), granulometria (semente inteira e semente moída) e sais (K2HPO4 e K3PO4). A melhor condição no reator de inox foi com 20 g de amostra, semente moída e sem adição de sal, obtendo 23,94 % de rendimento de bio-óleo. Uma vez obtido o bio-óleo, este foi submetido a extrações líquido líquido em um funil de decantação de 250 mL, utilizando diclorometano (DCM) (60 mL) para separação da fase orgânica (bio-óleo) e fase aquosa. Para a realização do melhoramento com molécula modelo (fenol), usou-se diisobutileno como reagente e como catalisadores ácido sulfúrico, Amberlyst (A-15) e zircônia sulfatada. As condições para a realização do melhoramento foram temperatura (120 a 180 °C), razão molar (1:1 a 1:5) e percentual de catalisador (1 a 5 % m/m), onde a melhor conversão de produtos foi com 150 °C, com razão de 1:3, e 3 % de Amberlyst (A-15) com 99,8 % de conversão de produtos. Com a melhor condição citada anteriormente, foi realizado o melhoramento com o bio-óleo originado do reator de aço. Os bio-óleos (reator de quartzo e aço) foram analisados por infravermelho, termogravimetria e GC/MS, após a identificação dos compostos por cromatografia, o bio-óleo do reator de aço nas condições de 20 g de amostra, semente moída e 10 % K3PO4,apresentou uma maior quantidade de compostos fenólicos, sendo este utilizado no melhoramento.

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T20:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_FernandodeLima_D.pdf: 7117474 bytes, checksum: 1af76a6da86b0eb0088d549b41f7ed5f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O conteúdo de energia da biomassa pode ser explorado por combustão direta ou outros processos de conversão: físicos, biológicos e termoquímicos. Entre os processos termoquímicos há a pirólise que é atrativa devido à conversão de biomassa sólida para produtos líquidos apresentando algumas vantagens tais como no transporte, no armazenamento, na manufatura, reprocessamento e flexibilidade na produção. O objetivo deste trabalho foi construir e operar um reator de leito fluidizado em escala de bancada com alimentação contínua de biomassa para converter o bagaço de cana de açúcar em líquidos via pirólise rápida. O reator construído tem 0,095 m de diâmetro interno e foi utilizado areia fina como material inerte. Foi desenvolvido um novo alimentador para controlar a alimentação contínua de biomassa no leito e um sistema isocinético de amostragem com o objetivo de quantificar os produtos gerados no processo. Uma metodologia experimental foi escrita para a realização de testes de pirólise rápida de biomassa. Experimentos foram realizados usando catalisadores de craqueamento de petróleo (FCC) e injeção de água no fluxo para avaliar a influência destes fatores no processo. Temperatura e altura estática do leito também foram consideradas neste estudo. A altura estática do leito e a temperatura foram as variáveis mais relevantes na maioria dos testes realizados e necessitam de atenção especial na conversão para produtos líquidos / Abstract: The energy content of biomass can be exploited by direct combustion or after conversion by physical, biological and thermochemical processes. Among the thermochemical processes there is the pyrolysis that is an attractive process because it provokes the conversion of solid biomass into liquids products. Such conversion presents many advantages in transport, storage, handling, retrofitting, combustion and flexibility in production and marketing. The goal of this work was to build and operate a bench scale fluidized bed reactor to convert sugarcane bagasse into liquid products by fast pyrolysis. The reactor design presents 0,095 m internal diameter and fine sand was used as inert material for the fluidized bed. A new hopper to control the continuous feed of biomass in the reactor and an isokinetic sampling device to quantify the products obtained in the process. An experimental methodology was written for tests with biomass. Experimental essays carried out with fluid catalytic cracking and water injection in the stream in order to verify these effects in the process. Temperature and static height of the bed was also considered in this study. The static height of the bed and the temperature were the variables more important, requiring special attention in the conversion process / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PelaezSamaniego_ManuelRaul_M.pdf: 2941644 bytes, checksum: 7339da84b3d945856dfe27ff9c0c79c4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em setembro de 2002 foi promulgada no Estado de São Paulo a Lei Nº 11.241, que dispõe sobre a abolição gradativa do uso das queimadas como método para eliminar a palha de cana-de-açúcar (folhas e pontas) no processo de colheita. Um dos impactos diretos da execução dessa lei será a disponibilidade no curto prazo de grandes quantidades de palha de cana, cujo potencial energético é muito importante, mas precisa do desenvolvimento e/ou adaptação de tecnologias adequadas para seu uso que incluem operações de colheita e processamento termoquímico. Entre as tecnologias aplicáveis ao aproveitamento energético da palha de cana (e da biomassa em geral), a pirólise rápida oferece a vantagem de produzir altas quantidades de derivados líquidos, e outros produtos como carvão vegetal e gases. O uso destes produtos da pirólise é diverso: produção de energia, ou na industria química, dentro do conceito de bio-refinaria. No contexto apresentado, o presente trabalho realiza a avaliação técnica do uso dos ésteres dos ácidos carboxílicos derivados do bio-óleo de pirólise da palha de cana misturados com gasolina em um motor Otto. Para isto, a palha de cana foi acondicionada e depois pirolisada na planta de pirólise rápida PPR-200, de propriedade da Unicamp. Os produtos foram o bio-óleo, finos de carvão vegetal, gases de pirólise e ácido pirolenhoso. Do bio-óleo obtido foram extraídos os ácidos carboxílicos, mediante esterificação de Fisher em meio ácido, usando etanol, dando como resultado um composto denominado de bioflex. A palha de cana-de-açúcar, o bio-óleo de pirólise e o bioflex foram caracterizados para determinar suas propriedades físicas e químicas. O Poder Calorífico Inferior (PCI) do bio-óleo resultou em 21,46 MJ/kg. No caso do bioflex, o PCI foi 31 MJ/kg. Foram desenvolvidos testes preliminares para determinar as possibilidades de misturar o bioflex com combustíveis derivados do petróleo. Observou-se impossibilidade de misturar bioflex com diesel, e as porcentagens de mistura com gasolina tipo A foram baixas (até 3%). Quando se usou gasolina tipo C se conseguiu maior adição de bioflex na gasolina. Das misturas bioflex-gasolina C, a de maior interesse resultou a denominada G90-B10 (90% de gasolina tipo C com 10% de bioflex), a qual foi utilizada nos ensaios em um motor-gerador elétrico de gasolina de 2 KVA. Nesse motor foram avaliados e comparados: variação de potência com a carga aplicada, consumo de combustível, etc., quando usadas a mistura G90-B10, gasolina tipo A e gasolina tipo C. A carga aplicada durante os ensaios consistiu de um banco de resistências elétricas variáveis desde 200 W até 2000 W. A medição da potência elétrica gerada foi efetuada sob distintas condições de carga e diferentes regimes de rotação do eixo do motor. Os resultados mostraram que a potência gerada pelo gerador e o consumo de combustível do motor são similares quando usados os três combustíveis, fato que permite concluir que é tecnicamente viável o uso do bioflex misturado com gasolina C em proporções 10/90 em motores de ciclo Otto / Abstract: In September 2002 the state of São Paulo promulgated the Law Nº 11241 by which was codified the gradual elimination of fire as a method to remove trash from the sugar-cane fields before harvestig. Large amounts of sugar-cane trash with an important energy potential will be available as a result of this law. New technologies to harvest and process this biomass need to be developed and/or adapted. Amongst the potential concepts to use the energy contained in sugar-cane trash, fast pyrolysis offers important advantages since high liquid yield, char and syngas can be obtained with this technology. These materials can be used to produce energy or chemicals in power plants or in new bio-refineries. A technical evaluation of using carboxylic acids ethyl esters derived from sugar-cane trash bio-oil, mixed with gasoline in an Otto engine is presented. The sugar-cane trash was ground, dried and further pyrolyzed in the PPR-200 fast pyrolysis plant, owned by Unicamp. The products were: a decanted bio-oil, an aqueous phase, charcoal fines and pyrolitic gases. The carboxylic acids were extracted from the decanted oil and esterified by the Fisher acid catalyzed method, using ethanol. The resulting product was called bioflex. The sugar-cane trash, the bio-oil and the bioflex were characterized to determine their physico-chemical properties. The Lower Heating Value (LHV) of the bio-oil resulted 21,46 MJ/kg. In the case of bioflex, its LHV was 31 MJ/kg. Preliminary tests were performed to evaluate the fuel performance of bioflex /conventional petroleum derived fuel blends. The bioflex was not miscible in diesel and only very low amount (3 vol %) was soluble in gasoline type A. Larger solubility was observed with Brazilian gasoline type C. The blend containing 90% of gasoline type C and 10% of bioflex, herein called G90-B10, presented the biggest interest so was used as fuel in a 2 KVA electric Otto engine-generator. The engine power versus applied load, fuel consumption, etc., when used G90-B10 mixture, gasoline type A and gasoline type C were evaluated and compared. The load applied during the tests consisted of a variable electric resistance with capacity from 200 W to 2000 W. The measurement of the generated electricity was made under different load conditions and under different shaft-engine rotation speed. Results showed that the power generated and the fuel consumed by the engine was similar when using the three fuels. These results confirm the technically viability of 10/90 (bioflex-gasoline C) blends as fuels in Otto engines / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Evidências arqueológicas indicam que as atividades humanas antigas nos habitats amazônicos transformaram significativamente a paisagem na vizinhança dos assentamentos. Um registro marcante são os solos afetados pelo homem pré-histórico e que apresentam cor escura, restos de material arqueológico (fragmentos cerâmicos e de artefatos líticos), fragmentos de carvão vegetal e alta fertilidade. O Sítio Porto Santarém, localizado a margem do rio Tapajós, possui todas as evidências desta ocupação e, por isso, foi escolhido como o objeto deste estudo. O objetivo aqui proposto consiste correlacionar os diferentes métodos analíticos e de interpretação (biológicos, isotópicos, moleculares e de imagem) para compreender os fatores de formação da Terra Preta no Sítio PA-ST-32. Os resultados indicaram um predomínio de cobertura florestal (C3) em todas as escavações durante a faixa de tempo abordada (400±30 a 3.830±30 anos AP), com enriquecimento isotópico em profundidade, como resultado, provavelmente, da dieta dos indígenas. Também, verificou-se um teor maior de carbono na TPI em relação ao perfil sem a camada antrópica, mas que mostraram valores similares (TIC%) de poliaromáticos oriundos da queima (carvão pirogênico). Foram identificados 100 fragmentos de carvão, onde 62% pertencem aos gêneros representativos da família Fabaceae. / Archaeological evidence indicates that ancient human activities in Amazonian habitats have significantly transformed the landscape in the vicinity of the settlements. A striking record are the soils affected by prehistoric man and which are dark in color, remains of archaeological material (ceramic fragments and lytic artifacts), fragments of charcoal and high fertility. The Porto Santarém Site, located on the banks of the Tapajós River, has all the evidence of this occupation and, therefore, was chosen as the object of this study. The objective here is to correlate the different analytical and interpretation methods (biological, isotopic, molecular and image) to understand the formation factors of Black Earth in the PA-ST-32 site. The results indicated a predominance of forest cover (C3) in all excavations during the time range (400 ± 30 to 3,830 ± 30 years BP), with deep isotopic enrichment, probably as a result of indigenous diet. Also, a higher carbon content was observed in TPI in relation to the profile without the anthropic layer, but they showed similar values (TIC%) of polyaromatics from the burning (pyrogenic charcoal). 100 charcoals fragments were identified, where 62% belong to the representative genus of the Fabaceae family.

Os Espodossolos são os solos de maior ocorrência na planície costeira do litoral do Estado de São Paulo e são caracterizados pela presença de um horizonte espódico (Bh ou Bhm). Poucas são as informações relacionadas à gênese destes solos em regiões tropicais, assim como da composição química da matéria orgânica (MO) nos mesmos e da influência dos micro-organismos em sua formação. É possível que micro-organismos envolvidos na degradação seletiva da MO sejam importantes para a gênese de Espodossolos, como observado anteriormente em Espodossolos de Bertioga e Ilha Comprida. O primeiro estudo teve como objetivo avaliar a variação espacial da estrutura das comunidades e a abundância de bactérias e fungos em três perfis de Espodossolos sob drenagem intermediária, nos diferentes horizontes e nas manchas brancas através de PCR-DGGE e quantificação por qPCR dos genes rRNA 16S de bactérias e ITS de fungos. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial das comunidades de bactérias nos horizontes e nas manchas brancas de Espodossolos sob três regimes de drenagem, e determinar se a diversidade genética e estrutura das comunidades de bactérias estão associadas à composição molecular da MO nessas regiões, através do sequenciamento massivo da região V4 do gene do rRNA 16S de bactéria e análise de compostos orgânicos por pirólise-GC/MS. As estruturas das comunidades bacterianas, determinada por PCR-DGGE, nos diferentes horizontes de cada perfil foram mais similares entre si do que nos mesmos horizontes em diferentes perfis de Espodossolos. A estrutura das comunidades fungos não apresentou diferenças significativas, independente da localidade do perfil e profundidade dos horizontes. A abundância de cópias do gene rRNA 16S e região ITS, determinada por qPCR, foi maior no horizonte A do que no horizonte Bh, para os três perfis de Espodossolos estudados. Apesar de não haver diferenças significativas na estrutura das comunidades, grupos específicos de bactérias e fungos podem estar envolvidos na degradação seletiva da matéria orgânica nos diferentes horizontes, bem como nas manchas brancas e suas adjacências. A estrutura das comunidades de bactérias, determinada por sequenciamento massivo do gene rRNA 16S, nos horizontes mais superficiais (A e AE) foi distinta daquela observada nos horizontes mais profundos (EB, BE e Bh). Porém, as comunidades bacterianas nas manchas brancas e suas regiões adjacentes foram mais similares entre si, do que em relação as comunidades bacterianas nos horizontes, em todos os perfis analisados, independente do regime de drenagem. Acidobacteria, Proteobacteria e Actinobacteria foram os filos mais abundantes nos solos estudados. Actinobacteria e Alphaproteobacteria mostraram associação positiva com moléculas orgânicas derivadas da pirólise da lignina, as quais foram mais abundantes nos horizontes superficiais (A e AE), enquanto Acidobacteria mostrou associação positiva com compostos mais recalcitrantes encontrados em horizontes mais profundos (Bh), sugerindo um papel específico e diferenciado de cada grupo bacteriano na degradação de compostos orgânicos específicos. Os resultados desses estudos sugerem que grupos bacterianos específicos podem estar envolvidos na gênese de Espodossolos através da degradação de compostos orgânicos específicos em diferentes horizontes. / Podzols are highly frequent soils in the coastal plains of the São Paulo State, and are characterized by the presence of a spodic horizon (Bh or Bhm). Studies on the pedogenetic processes in Podzols of tropical regions are scarce, as well as studies on the molecular characterization of their organic matter (OM) and on the microorganisms involved in their genesis. It is possible that microorganisms involved in the selective degradation of the soil OM are important for the genesis of Podzols, as previously observed in Podzols of Bertioga and Ilha Comprida. The aim of the first study was to evaluate the spatial variation of the community structure and abundance of bacterial and fungi in the different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity of three Podzol profiles under intermediary drainage regime, using PCR-DGGE and qPCR of the bacterial rRNA 16S gene and fungal ITS region. The aim of the second study was to determine the spatial variability of the bacterial communities in the horizons and bleached mottles of Podzols under three drainage regimes, and whether the bacterial genetic diversity and community structure were associated to the molecular OM composition, using high-throughput sequencing of the V4 region of the bacterial 16S rRNA gene and analyses of organic compounds by pyrolysis GC/MS. The structure of bacterial communities, determined by PCRDGGE, in the different horizons of each soil profile were more similar to each other than in the same horizons of different soil profiles. The fungal community structures did not show significant differences, independent of the soil profile location and horizons depth. Abundance of copies of the bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS region, determined by qPCR, was higher in the A horizon than in the Bh horizon, for the three Podzol profiles studied. Even though there were no significant differences in community structures, specific groups of bacteria and fungi may be involved in the selective degradation of organic matter in different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity. The bacterial community structures, determined by highthroughput sequencing of the 16S rRNA gene, in the surface horizons (A and AE) were distinct of that in the deeper horizons (EB, BE and Bh). However, the bacterial community structures in the bleached mottles and their immediate vicinity were more similar to each other than to the community structures in the horizons, in all profiles studied, regardless of the drainage regime. Acidobacteria, Proteobacteria and Actinobacteria were the most abundant phyla in the soils studied. Actinobacteria and Alphaproteobacteria showed a positive relationship organic compounds derived from lignin degradation, which were more abundant in the surface horizons (A and AE), whereas Acidobacteria showed a positive relationship with more recalcitrant compounds detected in deeper horizons (Bh), suggesting a specific and distinct roles of each bacterial group in the degradation of specific organic compounds. The results of these studies suggest that specific bacterial groups may be involved in the genesis of Podzols by degrading specific organic compounds in different horizons.

Orientadores: Enrique Ortega Rodriguez, Ivan Bergier Tavares de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buller_LuzSelene_M.pdf: 2995716 bytes, checksum: 7169eaed43d8a521a5154da2d23578ea (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Pantanal ocupa uma área extensa do Brasil em torno de 140.000 km²; seus ecossistemas são caracterizados por áreas com alagamento periódico, campos inundados constantemente e ambientes aquáticos naturais com lagoas (baías), rios e canais (vazantes e corixos); não existem quedas d¿ água para a geração de energia elétrica dentro da bacia. Em virtude das áreas alagadas existem poucas vias para o abastecimento de combustíveis para as fazendas produtoras que, assim, dependem fortemente de diesel e lenha como fonte de energia. Além disso, as cidades da região dependem da energia elétrica originária de outros estados da federação e a produção industrial (cimento e ferro gusa) é baseada em carvão vegetal, cuja origem é questionável, possivelmente do desmatamento do Cerrado. O uso de fontes alternativas de biomassa produzidas localmente poderia amenizar a carência energética no Pantanal. O aguapé, que se desloca nas lagoas e rios do Pantanal na forma de ilhas flutuantes, pode ser uma fonte alternativa de biomassa para a obtenção de combustíveis sólidos, líquidos e gasosos renováveis produzidos e distribuídos localmente. Esta pesquisa objetivou uma análise do ciclo de vida do aguapé na região de Corumbá mediante estudos teóricos que permitiram modelar e simular a dinâmica de crescimento (nas baías e margens dos rios) e de decaimento do aguapé (decomposição), elaborar cenários de colheita sustentável e dos mecanismos de remoção de nutrientes pelo aguapé em diferentes épocas do ano e realizar a avaliação emergética da produção natural de biomassa e de produtos derivados da conversão termoquímica desta biomassa, bio-óleo e bio-carvão. O estudo foi complementado com uma avaliação econômica de uma unidade industrial de pirólise rápida de biomassa. Os resultados obtidos permitem que tomadores de decisão avaliem de modo sistêmico a viabilidade ambiental e econômica da criação de um sistema para extração e aproveitamento de biomassa de aguapé. Os níveis de colheita estudados e os indicadores emergéticos e econômicos apontam para a viabilidade ecológica e econômica de um sistema operando com extração de 1% da biomassa de aguapé escoada no rio Paraguai. Para níveis maiores de extração, os resultados trazem à tona questões que requerem estudos adicionais a fim de garantir uma visão ecológica sobre a exploração de recursos naturais do Pantanal que é um importante provedor de serviços ambientais. As interferências na região devem ser baseadas em mecanismos de monitoramento contínuo dos impactos ambientais e socioeconômicos da atividade antrópica e em premissas de responsabilidade socioambiental no longo prazo / Abstract: Pantanal covers an extensive area of Brazil, around 140.000 km²; its ecosystems are characterized by periodic flooded areas, permanently flooded fields and natural aquatic environments with bays, rivers, streams and channels (locally denominated ¿vazantes¿ and ¿corixos¿); there are no water falls for power generation within the basin. Because of the flooded areas there are few routes for fuel supply to farms that rely heavily on diesel fuel as an energy source. In addition, the cities of the region depend on the energy originated in other states of the federation and its industrial production (cement and cast iron) is based on charcoal, whose origin is questionable, possibly from the deforestation of the Cerrado (Brazilian Savanna). The use of alternative sources based on biomass locally produced could ease energy shortages in the Pantanal. Water hyacinth, which flows in the lakes and rivers of Pantanal in the form of floating islands, can be an alternative source of biomass to obtain solid, liquid and gaseous renewable fuels locally produced and distributed. This research aimed the analysis of water hyacinth life cycle in Corumbá by theoretical studies that allowed to model and to simulate the growth dynamics (in the bays and riverbanks) and water hyacinth decay (decomposition), to elaborate scenarios of sustainable harvesting level and mechanisms of nutrient removal by water hyacinth at different periods of the year and to perform the emergy evaluation of the natural production of biomass and of the industrial products derived from the thermochemical conversion of biomass, bio-oil and biocharcoal. The study was complemented with an economic evaluation of one plant of biomass fast pyrolysis. The results allow decision makers to systemically evaluate the environmental and economic feasibility of a system for extraction and utilization of water hyacinth biomass. Harvest levels studied and emergy and economic indicators obtained indicate the ecological and economic feasibility of an operating system with extraction of 1% of the water hyacinth biomass that flows in Paraguay River. For higher levels of extraction, the results bring to light issues that require further investigation to ensure an ecological view of the exploitation of natural resources of Pantanal that is a leading provider of environmental services. The interference in the region should be based on mechanisms for continuous monitoring of environmental and socioeconomic impacts of human activity and on premises of social and environmental responsibility in the long term / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Araí Augusta Bernardez Pécora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lira_ClaudioSilva_M.pdf: 5375491 bytes, checksum: a37f9efda77abc71b80a10d20833b839 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os biocombustíveis têm sido utilizados como uma forma de solucionar os problemas relacionados à geração de energia a partir de combustíveis fósseis, por sua contribuição na redução das emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes como SO2. O objetivo desta pesquisa é caracterizar a partícula e estudar o processo de conversão térmica de sementes de tucumã-do-Amazonas (Astrocaryum aculeatum) em óleo combustível através da caracterização dos produtos gerados no processo de pirólise rápida em reator de leito fluidizado borbulhante em escala laboratorial. O efeito da temperatura do processo foi analisado, variando-se a temperatura do reator entre 400 e 600°C, mantendo-se constante a velocidade superficial do gás de fluidização e, portanto o tempo de residência dos gases gerados no processo de pirólise. Em todos os testes, areia com diâmetro médio de 180 m foi o material inerte utilizado. As partículas de biomassa alimentadas no reator possuíam diâmetro inferior a 2 mm e os produtos (sólido, líquido e gás) gerados durante o processo foram quantificados e analisados, obtendo-se seus rendimentos em função da temperatura de operação do reator. Os resultados mostraram que a fração líquida apresentou maior rendimento quando a temperatura do reator foi de 500oC, representando 60% (em massa) dos produtos gerados. Nessa condição, o poder calorífico superior do bio-óleo (livre de umidade) foi de 20,22 MJ/kg, no entanto um valor de 30,48 MJ/kg foi obtido para temperatura do reator igual a 550°C, o que indica ter potencial para ser utilizado como biocombustível. O carvão vegetal produzido apresentou o maior poder calorífico superior a 500°C, com valor médio de aproximadamente 32 MJ/kg. A análise do carvão mostrou que o produto poderia ser aplicado como fonte para melhoria do solo assim como aditivo para fertilizante, devido aos teores obtidos de óxidos de Fe, Mg, Ca, K e Na no material. As análises dos gases produzidos mostraram que houve um crescente aumento no teor de monóxido de carbono com o aumento da temperatura do reator e que os gases gerados tem potencial para posterior queima e utilização como geradores de energia / Abstract: Biofuels have been used as a contribution to solve problems related to power generation from fossil fuels, since they contribute to reduce greenhouse gas emissions and other pollutant materials such as SO2. In addition, the use of biomass and organic wastes as fuel in power plants or small thermochemical processes that generate products with higher added values may encourage the development of remote areas. The purposes of this research were the particle characterization and the study of the thermal conversion process of Amazon-tucumã (Astrocaryum aculeatum) seeds into fuel oil through the process of fast pyrolysis in a laboratory scale bubbling fluidized bed reactor. The effect of process temperature was analyzed with variation of reactor temperature between 400 and 600°C, the gas superficial velocity was kept constant, therefore, the residence time of the gases produced in the process. In all the tests the sand presenting a Sauter mean diameter equal to 180 ?m was used as inert material. The biomass presented particle diameter smaller than 2 mm and the products generated (solid, liquid and gas) during the process were quantified and analyzed, obtaining their yields as a function of the reactor temperature. The results showed that the highest value of the liquid fraction (60%wt) was obtained when the reactor temperature was 500°C. At this condition the high heating value of bio-oil (moisture free) was 20.22 MJ/kg, however a value of 30.48 MJ/kg was obtained for the reactor temperature equal to 550°C, indicating the potential for being utilized as biofuel Regarding the biochar, the highest value for its heating value was roughly 32 MJ/kg (HHV), obtained at 500oC reactor temperature. Analysis of charcoal showed that the product could be used as a fertilizing to improve soil amendment, because of the high contents of Fe, Mg, Ca, K and Na oxides in the material. Analyses of the gases produced showed that there were an increasing in the content of carbon monoxide at higher temperatures and that the gases produced have potential for burning and utilization for energy generation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica