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Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:05/54171-4

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Pós nanocristalinos de zircônia estabilizada com ítria ou escândia (YSZ ou ScSZ) entre 8 e 12 mol% foram sintetizados por meio dos métodos da poliacrilamida, dos precursores poliméricos e da precipitação simultânea de cátions. Os pós de partida foram analisados por difração de raios X (DRX), distribuição de tamanho de partículas por espalhamento laser, adsorção gasosa (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), análise térmica simultânea, fluorescência de raios X (FRX), e espectroscopia de absorção óptica no infravermelho por refletância difusa (DRIFT). Os métodos de síntese por via úmida orgânica produziram pós nanocristalinos a partir de 550 °C, enquanto que o método da precipitação simultânea de cátions produziu pós amorfos que cristalizaram em torno de 450 °C com entalpias de cristalização -13,7 ± 0,6 kJ.mol-1 para 8YSZ e -11,7 ± 0,5 kJ.mol-1 para 12YSZ. Os valores de área de superfície específica obtidos para os pós sintetizados por meio dos métodos da poliacrilamida, dos precursores poliméricos e da precipitação (calcinados em ~ 650 °C) foram 27, 61 e 110 m2.g-1, respectivamente. Os pós obtidos pelo método da poliacrilamida apresentaram menor estado de aglomeração e maior quantidade de carbonato superficial relativamente ao pó obtido pelo método dos precursores poliméricos. A sinterização dos compactos de pós cerâmicos foi avaliada por meio da técnica de espectroscopia de impedância (EI) e dilatometria. Após sinterização, as cerâmicas foram analisadas por DRX, MEV e EI. Os resultados evidenciaram que os pós apresentaram elevada sinterabilidade, mas baixa densidade final por causa do estado de aglomeração dos pós. A adsorção de água à temperatura ambiente foi medida em um microcalorímetro Setaram Calvet e um sistema de dosagem Micromeritics. Foram feitos experimentos de calorimetria de solução por inserção de amostra em um calorímetro duplo tipo Calvet usando 3Na2O.4MoO3 como solvente. Estes experimentos, combinados com os de calorimetria de adsorção de água, permitiram determinar por meio de um ciclo termodinâmico, as entalpias de superfície para superfícies hidratadas e anidras. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:05/54171-4

Master of Engineering / Global warming and diminishing energy supplies are two major current concerns. Disposal of plastic wastes is also a major concern. The aim of this research is to address these three concerns by developing a solar powered process, using waste plastics as fuel to generate energy. Research into: i) solar concentrators for high temperature thermochemical processes, and ii) pyrolysis/gasification of waste plastics has been separately reported in the literature. In this study the aim was to bring these fields of research together to design a solar receiver-reactor suitable for the production of a synthesis gas, consisting of hydrogen, from waste plastics. To achieve this aim, studies of plastic decomposition behaviour using the thermal analysis method known as thermogravimetric analysis were conducted. Solar concentrators and their potential to be used for thermochemical processes were also studied. Firstly, the thermal decomposition behaviour of common plastics, namely low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polyethylene terephthalate (PET) and polyvinyl chloride (PET), were studied using thermogravimetry at heating rates of 5, 10, 20, 50 and 100 ºC/min. The kinetic parameters for the decomposition were determined from these experiments. Secondly, a simple solar receiver-reactor in which the plastic decomposition could be achieved was designed. The solar receiver-reactor designed was a quartz tube reactor which can be placed in the focus of a dish type parabolic concentrator capable of generating up to 3 kW in the focus of diameter 50 mm. The thermogravimetric analysis of plastic samples showed that LDPE, HDPE and PET have a single-step decomposition, whereas PVC has a two-step decomposition. The first step was related to the release of hydrogen chloride from the PVC and the second step was related to the release of hydrocarbon from the polymer backbone. If PVC is pretreated to release HCl it can be mixed with other plastics for a single step decomposition. It is likely that a single step plastic decomposition can be achieved in a directly irradiated solar receiver-reactor to generate useful gases consisting of hydrogen.

Master of Engineering / Global warming and diminishing energy supplies are two major current concerns. Disposal of plastic wastes is also a major concern. The aim of this research is to address these three concerns by developing a solar powered process, using waste plastics as fuel to generate energy. Research into: i) solar concentrators for high temperature thermochemical processes, and ii) pyrolysis/gasification of waste plastics has been separately reported in the literature. In this study the aim was to bring these fields of research together to design a solar receiver-reactor suitable for the production of a synthesis gas, consisting of hydrogen, from waste plastics. To achieve this aim, studies of plastic decomposition behaviour using the thermal analysis method known as thermogravimetric analysis were conducted. Solar concentrators and their potential to be used for thermochemical processes were also studied. Firstly, the thermal decomposition behaviour of common plastics, namely low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polyethylene terephthalate (PET) and polyvinyl chloride (PET), were studied using thermogravimetry at heating rates of 5, 10, 20, 50 and 100 ºC/min. The kinetic parameters for the decomposition were determined from these experiments. Secondly, a simple solar receiver-reactor in which the plastic decomposition could be achieved was designed. The solar receiver-reactor designed was a quartz tube reactor which can be placed in the focus of a dish type parabolic concentrator capable of generating up to 3 kW in the focus of diameter 50 mm. The thermogravimetric analysis of plastic samples showed that LDPE, HDPE and PET have a single-step decomposition, whereas PVC has a two-step decomposition. The first step was related to the release of hydrogen chloride from the PVC and the second step was related to the release of hydrocarbon from the polymer backbone. If PVC is pretreated to release HCl it can be mixed with other plastics for a single step decomposition. It is likely that a single step plastic decomposition can be achieved in a directly irradiated solar receiver-reactor to generate useful gases consisting of hydrogen.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-04-08T12:32:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-04-08T12:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-04-08T12:32:34Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-04-08T12:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A casca da castanha de caju (CCC), um resíduo agrícola da produção de castanha, proveniente da região nordeste do Brasil foi caracterizada e submetida ao processo de pirólise lenta. As propriedades do bio-carrvão, do bio-óleo e dos gases produzidos foram investigados e potenciais aplicações foram propostas. A CCC foi caracterizada pela seguintes técnicas: análise elementar CHNS, umidade total, conteúdo de cinzas, matérias voláteis, poder calorífico superior e por análise termogravimétrica. A análise termogravimétrica sob fluxo de nitrogênio mostrou que a decomposição é dominada pela degradação da hemicelulose e celulose na faixa de 250 a 350oC e pela decomposição da lignina na faixa de 400 a 500oC. Na presença de ar, o perfil de degradação é semelhante, porém observa-se uma maior degradação da lignina. A pirólise lenta da casca da castanha de caju foi realizada em um reator tipo batelada aquecido por chama ar-GLP sob diferentes fluxos (mL min-1) de nitrogênio ou ar. O sólido obtido (bio-carvão), líquido (fase aquosa + bio-óleo) e a fase gás foram quantificados e caracterizados por diferentes técnicas. Os experimentos realizados sob fluxo de nitrogênio apresentaram um rendimento de cerca de 30, 40 e 30% em massa paras as fases sólido, líquida e gás, respectivamente. Sob fluxo de ar ocorreu uma diminuição no rendimento da fase líquida, principalmente na produção de bio-óleo, e um aumento da fase gás. Os bio-carvões produzidos apresentaram elevados teores de carbono, na faixa de 70-75% em massa, poder calorífico na faixa de 25 a 28 MJ kg-1, características de carbono amorfo, sem morfologias definidas e ausência de poros. Os espectros FTIR de bio-óleos produzidos sob fluxo de nitrogênio apresentaram um aumento da intensidade relativa das bandas cerca de 1700 cm-1 (ν C=O) e 1230 cm-1 (ν C-O) em comparação com os produzidos sob fluxo de ar, o que sugere a presença de grandes quantidades de compostos oxigenados de carbono, como aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos. As análises das fases gás mostraram a predominância de CO2 e CO a temperaturas inferiores a 400ºC e a formação preferencial de H2 acima desta temperatura. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientadora: Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto / Coorientador: Profª. Drª. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2016. / No ano 2010, o Congresso Nacional do Brasil aprovou a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) com o objetivo de buscar soluções aos problemas causados pela geração de resíduos, que vêm afetando a qualidade de vida da população. Além disso, a PNRS propõe uma gestão eficaz que inclui desde a redução da geração dos resíduos até sua disposição final adequada, aprovando a possibilidade de recuperação de energia a partir dos mesmos. Alguns países incluíram a Conversão de Resíduos em Energia do inglês Waste to Energy-WTE, nos seus planos nacionais de gestão de resíduos como tratamento mediante o processo de combustão in natura. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as frações combustíveis (matéria orgânica, resíduos sanitários, plásticos, papel/papelão/tetra pak e têxteis) dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) úmidos gerados no município de Santo André localizado no estado de São Paulo com vistas ao seu aproveitamento energético. As frações combustíveis foram caracterizadas tendo em conta sua composição gravimétrica, analisando suas propriedades densidade a granel, umidade, análise imediata e poder calorífico avaliadas na estação de primavera-verão de 2015, visando sua conversão em energia mediante o processo de combustão in natura. Com o objetivo de obter amostras representativas foi utilizada a norma MODECOMTM para o cálculo do número de amostras para a caracterização dos RSU. Para a determinação de suas propriedades foram usadas as normas ASTM para combustível derivado de resíduos (CDR). De acordo com os resultados obtidos os RSU úmidos gerados no município têm umidade de 51,5%, poder calorífico inferior (PCI) de 7,53 MJ/kg e capacidade de geração de energia elétrica de 565 kWh por tonelada de resíduo incinerado com eficiência de conversão de 27%, características favoráveis para sua conversão em energia mediante sua combustão in natura, oferecendo assim uma opção de tratamento, ao invés da sua disposição no aterro sanitário. / In 2010, Brazil approved the National Politic of Municipal Solid Waste (NPSW) in order to seek for solutions to the problems caused by the generation of waste, that has been affecting the population's quality of life. The NPSW also proposes an efficient management including the reduction of waste generation and the correct final disposition, by evaluating its energy recovery. Currently some countries include in their national management plans, the conversion of Waste to Energy (WTE) using the combustion process. The objective of this work was to evaluate the energy potential of fraction combustible (organic matter, sanitary waste, plastics, paper/cardboard/tetra pak and textiles) of the Municipal Solid Waste (MSW) generated by Santo André, a town located in the state of Sao Paulo. The fraction combustible was characterized taking into account their composition and analyzing their physical (bulk density), chemical (proximate analysis) and thermal (calorific value) properties, evaluated in the spring and summer season, aiming its conversion to energy using combustion process. With the purpose of having representative samples, MODECOMTM methodology has used to calculate the samples number in the MSW characterization. To determinate the physical, chemical and thermal properties in the laboratory, were used the ASTM standards for Refuse Derived Fuel (RDF). According to the results obtained, the MSW generated in the municipality the humidity is 51,5%, lower heating value (LHV) 7,53 MJ/kg and generation capacity in electricity 565 kWh tonne of waste incinerated a conversion efficiency of 27% , showed favorable characteristics to their conversion to energy using mass burning, providing a treatment option, instead of its disposal at the landfill.

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2017-11-08T16:29:11Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-08T16:29:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Nesse trabalho foram produzidas nanopartículas (NPs) de Gd2O3 e Er2O3 para aplicação como radiossensibilizadores em feixes de radioterapia. Elas foram sintetizadas no Laboratório de Interações Hiperfinas do IPEN pelo método da decomposição térmica e caracterizadas utilizando difração de raios-X, para verificar a estrutura cristalina, microscopia eletrônica de transmissão, para obter informações sobre forma, tamanho e distribuição de tamanho, análise por ativação neutrônica, por meio da qual foi possível determinar a pureza das amostras e calcular a concentração de gadolínio e érbio. Medições de magnetização e de espectroscopia de correlação angular γ-γ perturbada (PAC) foram realizadas a fim de estudar o comportamento magnético e a interação quadrupolar das partículas, respectivamente. Os resultados da caracterização mostram a formação de uma estrutura cristalina do tipo bixbyite, com aproximadamente 5 nm de diâmetro e estreita distribuição de tamanho, para as amostras pós-síntese. A determinação da massa de terra-rara em cada amostra foi importante para realizar a normalização nas medições de susceptibilidade magnética, tornando possível a visualização de um grande aumento na magnetização abaixo de 30 K, nas amostras pós-síntese, o que não é observado em partículas maiores, além de um aumento no momento magnético efetivo das NPs em relação aos respectivos bulks e uma mudança na temperatura de ordenamento antiferromagnético para o Er2O3. Os resultados da espectroscopia PAC evidenciam possíveis efeitos de superfície. A falta de uma frequência bem definida nas amostras de 5 nm indicam que a quantidade de 111In(111Cd) na superfície da partícula é maior do que no interior da mesma, fazendo com que a interação hiperfina do núcleo de prova com o host não seja evidente. Já a união da técnica de difração de raios-X com a espectroscopia PAC foi fundamental para o entendimento do dano causado às partículas pela irradiação com 60Co. Quanto às medições de radiossensibilização a dosimetria Fricke gel foi fundamental para a verificação de um fator de aumento de dose (DEF) de até 1,67 e 1,09 para NPs de Gd2O3 irradiadas com 60Co e 6MV, respectivamente. Nas mesmas condições, para as amostras de Er2O3, foram encontrados valores de DEF de até 1,37 e 1,06. Isso comprova os efeitos radiossensibilizadores dessas NPs. Os resultados alcançados nesse trabalho não apenas fornecem dados importantes para o estudo de NPs de terra-rara na área de física da matéria condensada como também uma base sólida para a aplicação desses elementos como radiossensibilizadores em feixes de radioterapia, possibilitando a utilização da imagem por ressonância magnética para localizar e obter a concentração dessas NPs dentro do paciente, aumentando assim a eficiência do tratamento do câncer. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP