Avaliação do potencial da produção de energia elétrica através de resíduos urbanos em Portugal Continental. Horizonte Temporal 2014-2020

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Gestão de Sistemas Ambientais

Novas utilizações das potencialidades BIM – produção de informação as-built e apoio à medição de trabalhos realizados com recurso a realidade aumentada

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Influência de agregados provenientes de RCD e cinzas volantes não-conformes no desempenho de argamassas de cimento

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Potencial de valorização de resíduos da concentração de minérios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

Avaliação do potencial de biomassa florestal da Ilha da Madeira para produção de combustíveis sólidos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Valorização da produção hídrica reversível num contexto de crescente integração de energia eólica no sistema electroprodutor

O aumento da procura de energia eléctrica, conjugado com a crescente preocupação de sustentabilidade ambiental, conduziu a um forte investimento na geração de energia eléctrica a partir de fontes renováveis. Portugal estabeleceu o compromisso de aumentar a geração de energia eléctrica a partir de fontes renováveis com o objectivo de diminuir a sua dependência energética do exterior. Este objectivo está a ser cumprido principalmente através dos crescentes níveis de potência eólica instalada. A energia eólica é caracterizada pela sua imprevisibilidade e variabilidade, causadas pela natureza intermitente do vento. Ao permitir o armazenamento de energia, as centrais hídricas reversíveis são capazes de lidar com esta desvantagem, promovendo uma integração mais adequada da energia eléctrica produzida a partir de fontes renováveis. O lucro destas centrais é maximizado se turbinarem quando o preço de mercado é elevado e bombearem quando este é baixo. Este trabalho desenvolve um modelo baseado em preços de mercado, para determinar as estratégias de licitação óptimas que permitem a maximização do lucro total de uma central hídrica reversível instalada em Portugal. Considera-se que a central participa no mercado diário do MIBEL e no mercado de serviços de sistema. O lucro e o perfil da energia eléctrica produzida pela central são analisados para níveis crescentes de penetração de energia eólica demonstrando-se que, com o aumento da potência eólica instalada, o lucro da central hídrica reversível aumenta.

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

Produção de matrizes à base de quitosano para o tratamento de feridas

A pele é o maior órgão do corpo humano cuja função é comprometida pela ocorrência de feridas. O tratamento de feridas representa uma fracção considerável dos gastos em saúde, sendo o desenvolvimento de novos métodos de tratamento alvo de grande interesse. Uma das vertentes desta investigação é a utilização de novas matérias-primas na produção de dispositivos médicos(DM) para o tratamento de feridas. O quitosano é um derivado da quitina, o segundo biopolímero mais abundante. As propriedades biológicas do quitosano tornam-no um bom candidato à produção de dispositivos médicos. Este trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de DM para o tratamento de feridas à base de quitosano. Foram desenvolvidos três dispositivos: um hidrogel obtido a partir da coagulação de uma solução de quitosano, uma matriz porosa por liofilização, e uma matriz combinada de microfibras e nanofibras por fiação húmida e electrofiação, respectivamente. Verificou-se que o quitosano acelera o processo de cicatrização de feridas, levando a uma diminuição mais rápida do seu tamanho quando comparado com o tratamento tradicional e uma reepitelização compatível com um processo de regeneração adequado. O melhor desempenho no tratamento de feridas foi obtido com a utilização da matriz combinada pela conjugação das propriedades biológicas do quitosano com a elevada área superficial das nanofibras. Neste trabalho foram comparados pela primeira vez em paralelo três produtos à base de quitosano com características distintas como DM para o tratamento de feridas. O sucesso da concepção e desenvolvimento do hidrogel e da matriz porosa de quitosano permitiu a sua certificação e industrialização com os nomes comerciais HidroKi® e AbsorKi®, respectivamente. Concluiu-se que o quitosano é um material adequado à produção de DM inovadores e que pode ser manipulável em estruturas para diferentes aplicações.

Identificação dos serviços dos ecossistemas e quantificação do armazenamento e sequestro do carbono na Arrábida utilizando SIG

Os serviços dos ecossistemas são os benefícios que os seres humanos retiram dos ecossistemas, sendo que o seu estudo permite analisar e quantificar a importância que estes têm para o bem-estar humano, auxiliando também à gestão sustentável desses serviços. Zonas protegidas como o Parque Natural da Arrábida contêm ecossistemas naturais ou seminaturais que estão associados a diferentes serviços de ecossistemas, estas zonas constatam-se ser de extrema relevância no que diz respeito à produção e manutenção dos serviços. O presente trabalho tem como objetivo o estudo dos serviços dos ecossistemas do PNA, pretendendo-se identificar, quantificar, e avaliar economicamente o serviço do ecossistema armazenamento e sequestro do carbono utilizando o programa ArcGIS para criar o Sistema de Informação Geográfica (SIG) e também usando as ferramentas de modelação do InVEST. Realizou-se uma revisão de literatura esclarecendo o conceito de serviços dos ecossistemas, clarificando o armazenamento e sequestro de carbono como serviço e a ferramenta de modelação. A modelação do carbono armazenado foi realizada a partir de mapas de ocupação do solo e uma pesquisa bibliográfica dos quatro reservatórios de carbono: Biomassa acima e abaixo do solo, carbono orgânico no solo e matéria orgânica na manta morta. Os mapas de ocupação do solo foram construídos a partir do processamento e interpretação de fotografias aéreas de 3 anos 1967, 1978 e 2010. As conclusões que se retiram, do presente trabalho, é que das classes de ocupação do solo definidas, a que mais contribui para o armazenamento e sequestro do carbono é a classe dos matos, representando a maior percentagem de área ocupada, seguida das classes Florestas e Matas. Houve um aumento do armazenamento do carbono ao longo do tempo. Verifica-se que a área de estudo poderá contribuir numa ordem de grandeza dos milhões de euros, considerando o CELE, o que se constata ser uma informação relevante, uma vez que esse valor poderá ser investido em medidas de melhoria da conservação da serra com o objetivo de criar ainda mais benefícios ao nível ecológico, económico e social da zona.

Produção de cimentos ósseos à base de fosfato de cálcio

Os cimentos fosfato de cálcio (CPC) têm vindo a despertar cada vez mais interesse por apresentarem vantagens em relação a outros materiais, tais como o cimento acrílico ou os blocos cerâmicos, usualmente utilizados na reparação óssea. Estes são constituídos por um ou mais fosfato de cálcio, e uma solução líquida, originando uma pasta que endurece rapidamente, e que resulta num material cristalino, biocompatível e osteocondutor. O objectivo deste estudo foi investigar algumas das propriedades de um novo CPC à base de β-Fosfato tricálcico (β-TCP) que se caracteriza por incluir na sua fase líquida, além de um ácido carboxílico, um aditivo polimérico, o hidroxipropilo quitosano (HPCS), cuja síntese foi optimizada por variação dos parâmetros temperatura e duração da reacção. As propriedades mecânicas e de manuseio, assim como o produto final do CPC foram estudados efectuando-se testes de compressão, flexão, tempo de presa, injectabilidade e difracção de raios-X (DRX). Além disto investigou-se o comportamento in vitro e in vivo realizando-se testes de citotoxicidade e implantando-se o CPC no fémur de 8 coelhos durante um período de 4 meses. Verificou-se que o CPC produzido neste trabalho é um cimento de brushite, que endurece em 10 min, conferindo tempo suficiente para a colocação da pasta numa seringa e sua fácil injecção, e que apresenta uma resistência à compressão até 9MPa e flexão até 6MPa, sendo por isso aceitável para aplicações cirúrgicas, em locais não sujeitos a grandes tensões. Por outro lado verificou-se que apesar da sua aparente toxicidade este é bem tolerado in vivo, resultando num material biocompatível.

Produção de biobaterias a partir de membranas obtidas pela técnica de electrofiação

O presente trabalho visa a Produção de Biobaterias a partir de Membranas obtidas pela técnica de Electrofiação. Com este trabalho pretendeu-se desenvolver um dispositivo electroquímico(biobateria) capaz de gerar energia eléctrica a partir de biofluidos, como a transpiração e o sangue, e com capacidade de satisfazer as necessidades de dispositivos electrónicos de baixo consumo. Para o desenvolvimento das biobaterias começou-se por produzir membranas de nanofibras de acetato de celulose, por electrofiação. As nanofibras produzidas, de forma regular e de baixa dispersão de diâmetros, conferem à membrana elevadas porosidade, flexibilidade e área superficial. Neste trabalho, as membranas de nanofibras são utilizadas como suporte físico (substrato) e separador, sendo os eléctrodos depositados sob a forma de filme fino, em ambas as faces da membrana, formando o dispositivo electroquímico. O comportamento electroquímico da membrana foi analisado por voltametria cíclica, pretendendo-se estudar as reacções electroquímicas e avaliar a cinética da transferência de electrões no processo de oxidação-redução. De um modo geral, verificou-se que a produção de energia depende não só dos materiais que formam o ânodo e o cátodo, mas também do tipo de solução utilizada como combustível, bem como da espessura da membrana. Os resultados mostraram ser possível obter correntes desde os 10 nA até os 0,6 mA, para uma área de 1cm2. Com o intuito de demonstrar as potencialidades destes dispositivos, algumas estruturas foram testadas sobre a pele suada, apresentando valores de tensão e correntes bastante promissores.

Estudos de nutrição para a produção de clamidósporos de Pochonia chlamydosporia em cultura líquida estacionária

O fungo nematófago Pochonia chlamydosporia, estirpe PcMR, tem a capacidade de produzir clamidósporos em cultura líquida. Neste estudo quantificou-se o efeito da adição de hidratos de carbono (glucose, sacarose ou amido) ao meio basal de produção de clamidósporos (ALMA), e o efeito da substituição da lecitina no meio ALMA por outro lípido (ácidos gordos ou triglicéridos). Determinou-se as curvas de crescimento de clamidósporos e peso seco para o meio basal e meios ALMA + glucose, sendo medido o consumo de albumina, lecitina e glucose. Foram obtidas produções elevadas de clamidósporos (superior a 5X105 clamidósporos/ml) nos meios com 0 a 5g/L de glucose ou sacarose. A adição de maiores quantidades de hidratos de carbono ao meio ALMA leva à diminuição da produção de clamidósporos e a um aumento proporcional do peso seco. Ácidos gordos insaturados no meio ALMA permitem obter produções de clamidósporos superiores às obtidas com ácidos gordos saturados ou triglicéridos mas inferiores às obtidas com lecitina. No entanto, o peso seco final é menor quando se utiliza meio ALMA contendo ácidos gordos insaturados do que com quando se utilizam os restantes lípidos mais complexos estudados. O fungo desenvolve-se mais rapidamente nos meios com glucose, embora nesses meios a produção de clamidósporos se inicie mais tarde. Com elevadas quantidades de glucose no meio, o consumo de albumina é limitado, e a produção de clamidósporos é reduzida. Estes resultados mostram que os meios líquidos podem ser utilizados para a produção de elevadas quantidades de clamidósporos, permitem estabelecer alguns dos componentes mais importantes no processo de optimização industrial, e estabelecem a lecitina como o lípido mais importante na produção de clamidósporos.

Produção e caracterização de biobaterias a partir de matrizes de nano-microfibras

Na vanguarda do desenvolvimento tecnológico impõe-se o desenvolvimento de sistemas inovadores capazes de gerar energia eléctrica e de responder às necessidades relativas de miniaturização da nova geração de biodispositivos electrónicos portáteis, sem fios e auto-suficientes. O objectivo deste trabalho consistiu na produção e caracterização de um dispositivo electroquímico (biobateria) de espessura reduzida e flexível, capaz de gerar energia eléctrica a partir de fluidos biológicos, como o sangue ou suor. Parte da investigação incidiu sobre a produção e caracterização da matriz de nano-microfibras de policaprolactona. Esta matriz constitui a base dos dispositivos produzidos. Foi obtida através da técnica de electrofiação, consistindo numa membrana porosa, flexível e com elevada área superficial. Posteriormente, em ambas as faces da membrana foram depositados eléctrodos metálicos pela técnica de evaporação térmica assistida por canhão de electrões. Os estudos realizados, que incluíram a análise do comportamento electroquímico através de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância, revelaram que os dispositivos produzidos apresentam um desempenho que depende do tempo de imersão em fluidos biológicos (como o suor), da espessura da membrana assim como dos materiais empregues na formação dos eléctrodos. Por último, procedeu-se à demonstração da aplicabilidade do dispositivo produzido colocando-o sobre pele suada e obtiveram-se valores de tensão e corrente promissores que podem levar à aplicação deste dispositivo em pacemakers, dispositivos biomédicos auto-alimentados, entre outros.

Simulação da secção de recuperação de solvente do processo de produção do PEAD

A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no complexo petroquímico da Repsol Polímeros em Sines e teve como objectivo implementar uma simulação da secção de recuperação de solvente da unidade de produção de PEAD. A simulação foi realizada através do software Aspen Hysys (v. 7.3) e posteriormente validada, onde se verificou uma boa correspondência entre o comportamento simulado e o do processo industrial. Após validação, com o intuito de analisar a resposta do sistema a alterações processuais, foram elaborados dois casos de estudo: Alteração do comonómero para 1-hexeno e substituição do n-hexano para n-pentano como solvente. No primeiro caso de estudo foram encontrados problemas na purificação do solvente. A separação da mistura n-hexano/1-hexeno foi estudada por destilação convencional e extractiva (com adição de n-metil-2-pirrolidona). Por destilação convencional não foi possível separar completamente os dois compostos, mas foi conseguida a condição mínima requerida pelas limitações do processo, de um caudal de 10 ton/h de hexano na corrente de topo, juntamente com os 700 kg/h de comonómero, com uma coluna a operar a 110 kPa, com 130 pratos e cuja alimentação entrava no 5º andar. A destilação extractiva revelou-se o método mais eficaz, conseguindo-se separar completamente as duas espécies através de uma coluna de destilação com 10 pratos a 110 kPa com a alimentação e solvente a entrar respectivamente no 4º e 5º andar. Para remoção do agente extractivo, cada uma das correntes sofre outra destilação. No segundo caso de estudo verificou-se que a secção simulada com pentano apresenta temperaturas de operação inferiores, o que por um lado vai diminuir o consumo de vapor de média e de alta pressão, mas por outro aumenta a 47992% a utilização de brine. Desta forma, atendendo ao custo elevado desta utilidade, a substituição não apresenta clara vantagem energética ao processo.

Avaliação da evolução do perfil regional em inovação. O caso das regiões europeias 2003/2009

A inovação é considerada pelos economistas como fator determinante para o crescimento económico e social sustentável. No contexto da atual economia, global e marcada por uma profunda crise, torna-se imperativo compreender os padrões de inovação para suportar melhores políticas e respostas aos desafios que se impõem. Este entendimento conduz à ilação de que os desvios significativos no crescimento económico observado entre diferentes regiões são também explicados por diferenças espaciais nos padrões de inovação. Na sequência do exposto tem-se assistido a um renovado e crescente interesse no estudo da inovação numa perspetiva territorial e a uma crescente produção e disponibilização de dados para estudo e compreensão das suas dinâmicas. O objectivo principal da presente dissertação é demonstrar a utilidade de uma técnica de Data Mining, a rede neuronal Self Organizing Map, na exploração destes dados para estudo da inovação. Em concreto pretende-se demonstrar a capacidade desta técnica tanto para identificar perfis regionais de inovação bem como para visualizar a evolução desses perfis no tempo num mapa topológico virtual, o espaço de atributos do SOM, por comparação com um mapa geográfico. Foram utilizados dados Euronext relativos a 236 regiões europeias para os anos compreendidos entre 2003 e 2009. O Self Organizing Map foi construído com base no GeoSOM, software desenvolvido pelo Instituto Superior de Estatística e Gestão de Informação. Os resultados obtidos permitem demonstrar a utilidade desta técnica na visualização dos padrões de inovação das regiões europeias no espaço e no tempo.