Modelação numérica de uma caldeira doméstica a pellets

A biomassa é uma das fontes de energia renovável com maior potencial em Portugal, sendo a capacidade de produção de pellets de biomassa atualmente instalada superior a 1 milhão de toneladas/ano. Contudo, a maioria desta produção destina-se à exportação ou à utilização em centrais térmicas a biomassa, cujo crescimento tem sido significativo nos últimos anos, prevendo-se que a capacidade instalada em 2020 seja de aproximadamente 250 MW. O mercado português de caldeiras a pellets é bastante diversificado. O estudo que realizamos permitiu concluir que cerca de 90% das caldeiras existentes no mercado português têm potências inferiores a 60 kW, possuindo na sua maioria grelha fixa (81%), com sistema de ignição eléctrica (92%) e alimentação superior do biocombustível sólido (94%). O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um modelo para simulação de uma caldeira a pellets de biomassa, que para além de permitir otimizar o projeto e operação deste tipo de equipamento, permitisse avaliar as inovações tecnológicas nesta área. Para tal recorreu-se o BiomassGasificationFoam, um código recentemente publicado, e escrito para utilização com o OpenFOAM, uma ferramenta computacional de acesso livre, que permite a simulação dos processos de pirólise, gasificação e combustão de biomassa. Este código, que foi inicialmente desenvolvido para descrever o processo de gasificação na análise termogravimétrica de biomassa, foi por nós adaptado para considerar as reações de combustão em fase gasosa dos gases libertados durante a pirólise da biomassa (recorrendo para tal ao solver reactingFoam), e ter a possibilidade de realizar a ignição da biomassa, o que foi conseguido através de uma adaptação do código de ignição do XiFoam. O esquema de ignição da biomassa não se revelou adequado, pois verificou-se que a combustão parava sempre que a ignição era inativada, independentemente do tempo que ela estivesse ativa. Como alternativa, usaram-se outros dois esquemas para a combustão da biomassa: uma corrente de ar quente, e uma resistência de aquecimento. Ambos os esquemas funcionaram, mas nunca foi possível fazer com que a combustão fosse autossustentável. A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que a extensão das reações de pirólise e de gasificação, que são ambas endotérmicas, é muito pequena, pelo que a quantidade de gases libertados é igualmente muito pequena, não sendo suficiente para libertar a energia necessária à combustão completa da biomassa de uma maneira sustentável. Para tentar ultrapassar esta dificuldade foram testadas várias alternativas, , que incluíram o uso de diferentes composições de biomassa, diferentes cinéticas, calores de reação, parâmetros de transferência de calor, velocidades do ar de alimentação, esquemas de resolução numérica do sistema de equações diferenciais, e diferentes parâmetros dos esquemas de resolução utilizados. Todas estas tentativas se revelaram infrutíferas. Este estudo permitiu concluir que o solver BiomassGasificationFoam, que foi desenvolvido para descrever o processo de gasificação de biomassa em meio inerte, e em que a biomassa é aquecida através de calor fornecido pelas paredes do reator, aparentemente não é adequado à descrição do processo de combustão da biomassa, em que a combustão deve ser autossustentável, e em que as reações de combustão em fase gasosa são importantes. Assim, é necessário um estudo mais aprofundado que permita adaptar este código à simulação do processo de combustão de sólidos porosos em leito fixo.

Multi-elemental analysis of ready-to-eat “baby leaf” vegetables using microwave digestion and high-resolution continuum source atomic absorption spectrometry

The mineral content (phosphorous (P), potassium (K), sodium (Na), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), manganese (Mn), zinc (Zn) and copper (Cu)) of eight ready-to-eat baby leaf vegetables was determined. The samples were subjected to microwave-assisted digestion and the minerals were quantified by High-Resolution Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry (HR-CS-AAS) with flame and electrothermal atomisation. The methods were optimised and validated producing low LOQs, good repeatability and linearity, and recoveries, ranging from 91% to 110% for the minerals analysed. Phosphorous was determined by a standard colorimetric method. The accuracy of the method was checked by analysing a certified reference material; results were in agreement with the quantified value. The samples had a high content of potassium and calcium, but the principal mineral was iron. The mineral content was stable during storage and baby leaf vegetables could represent a good source of minerals in a balanced diet. A linear discriminant analysis was performed to compare the mineral profile obtained and showed, as expected, that the mineral content was similar between samples from the same family. The Linear Discriminant Analysis was able to discriminate different samples based on their mineral profile.

Commercial squids: Characterization, assessment of potential health benefits/risks and discrimination based on mineral, lipid and vitamin E concentrations

The most consumed squid species worldwide were characterized regarding their concentrations of minerals, fatty acids, cholesterol and vitamin E. Interspecific comparisons were assessed among species and geographical origin. The health benefits derived from squid consumption were assessed based on daily minerals intake and on nutritional lipid quality indexes. Squids contribute significantly to daily intake of several macro (Na, K, Mg and P) and micronutrients (Cu, Zn and Ni). Despite their low fat concentration, they are rich in long-chain omega-3 fatty acids, particularly docosahexaenoic (DHA) and eicosapentanoic (EPA) acids, with highly favorable ω-3/ω-6 ratios (from 5.7 to 17.7), reducing the significance of their high cholesterol concentration (140–549 mg/100 g ww). Assessment of potential health risks based on minerals intake, non-carcinogenic and carcinogenic risks indicated that Loligo gahi (from Atlantic Ocean), Loligo opalescens (from Pacific Ocean) and Loligo duvaucelii (from Indic Ocean) should be eaten with moderation due to the high concentrations of Cu and/or Cd. Canonical discriminant analysis identified the major fatty acids (C14:0, C18:0, C18:1, C18:3ω-3, C20:4ω-6 and C22:5ω-6), P, K, Cu and vitamin E as chemical discriminators for the selected species. These elements and compounds exhibited the potential to prove authenticity of the commercially relevant squid species.

Espresso beverages of pure origin coffee: Mineral characterization, contribution for mineral intake and geographical discrimination

Espresso coffee beverages prepared from pure origin roasted ground coffees from the major world growing regions (Brazil, Ethiopia, Colombia, India, Mexico, Honduras, Guatemala, Papua New Guinea, Kenya, Cuba, Timor, Mussulo and China) were characterized and compared in terms of their mineral content. Regular consumption of one cup of espresso contributes to a daily mineral intake varying from 0.002% (sodium; Central America) to 8.73% (potassium; Asia). The mineral profiles of the espresso beverages revealed significant inter- and intra-continental differences. South American pure origin coffees are on average richer in the analyzed elements except for calcium, while samples from Central America have generally lower mineral amounts (except for manganese). Manganese displayed significant differences (p < 0.05) among the countries of each characterized continent. Intercontinental and inter-country discrimination between the major world coffee producers were achieved by applying canonical discriminant analysis. Manganese and calcium were found to be the best chemical descriptors for origin.