Predição do desempenho de gasificadores de biomassa utilizando equilíbrio químico

A tecnologia de gasificação tem sido objeto de estudo de vários pesquisadores ao redor do planeta, principalmente para aplicações na geração de eletricidade a partir de biomassa. Neste trabalho é apresentado um modelo simplificado para gasificação de biomassa baseado nas considerações de equilíbrio químico. O modelo consiste da aplicação das leis de conservação de massa e energia acompanhadas da aplicação da minimização da energia livre de Gibbs no gás produzido. Apesar da simplicidade do modelo seus resultados são confiáveis ao predizer os parâmetros de trabalho de sistemas de gasificação. A composição da biomassa, temperatura do ar, teor de umidade e perdas de calor são parâmetros que podem ser variados para se fazer a análise dos diferentes pontos de operação do gasificador. Os resultados obtidos foram comparados com resultados experimentais e apresentaram boa concordância com mos mesmos.

Atendimento de energia elétrica domiciliar para comunidades isoladas de baixa potência do interior do estado do Pará através de um gaseificador de 1kw

No Pará, quase 21% de sua população, não tem acesso ao uso da energia elétrica na sua residência. Neste universo está o público alvo deste trabalho que são as comunidades isoladas. Dado a extensão territorial e a extensa bacia hidrográfica do Estado do Pará, estas comunidades dificilmente serão atendidas por extensão da rede de distribuição. A proposta deste trabalho consiste na sugestão de uso do caroço de Açaí como biomassa para um gaseificador indiano de 1 Kg/hora, co-corrente e topo aberto, adaptado e adequado às especificidades da região; o sistema de gaseificação é acoplado a um gerador de 2 KVA (Diesel ou Gasolina), para suprir com energia elétrica as comunidades isoladas, onde já existe a biomassa como resultado do processamento do Açaí e que vem sendo tratada como lixo. Neste contexto, foram pesquisados os programas governamentais que podem respaldar esta proposta, utilizando-a como uma das muitas opções de atendimento de energia elétrica através das fontes alternativas.

Aproveitamento da biomassa flutuante do Rio Madeira para geração de energia elétrica

A universalização do fornecimento de energia elétrica é uma meta ainda distante de ser alcançada na Amazônia brasileira, em face dos obstáculos geográficos, da dispersão de seus habitantes, da indefinição de tecnologias adequadas, além dos aspectos econômicos, em que pese ações governamentais, traduzidas no Programa Luz para Todos - PLpT, criado em 2003, cuja meta é atender a totalidade dos consumidores rurais até 2010, e a determinação da Agência Nacional de Energia Elétrica –ANEEL, responsável no Brasil pela regulação do setor elétrico, da obrigatoriedade da universalização até 2015. Este trabalho descreve pesquisa realizada no rio Madeira, na Amazônia brasileira, em que a geração de energia elétrica para atendimento de comunidades e pequenas cidades ao longo do rio, contribuindo para a universalização, pode ser viabilizada usando como fonte renovável inédita a biomassa lenhosa depositada no fundo do rio, decorrente de processos naturais, cuja retirada faz parte da rotina do Ministério dos Transportes, por obrigação legal, para viabilizar segurança na navegação. Como etapa inicial foram realizadas revisões bibliográficas para dar suporte à fundamentação teórica acerca de sistema elétrico brasileiro, universalização de acesso à energia elétrica, fontes renováveis na Amazônia, tecnologias para geração de eletricidade usando biomassa como fonte, subsídios no setor elétrico do Brasil, o rio Madeira, suas características e importância, além de ferramentas de análise de investimento. Em seguida, foram coletadas informações junto à AHIMOC, órgão responsável pela hidrovia do Madeira, quanto aos dados quantitativos e qualitativos da retirada de biomassa lenhosa do leito desse rio, bem como trabalhos de coleta in locu de amostras dessa biomassa para posterior análise de suas características físico-químicas em laboratório da UFAM. De posse dessas informações procedeu-se a avaliação de potencial de geração de energia elétrica da biomassa, assim como de rotas tecnológicas para tal. Os resultados obtidos das biomassas coletadas serviram como balizadores para confirmação de valores constantes na literatura e foram usados posteriormente na avaliação de potencial de geração de energia elétrica com identificação de rotas tecnológicas para tal. Etapa posterior contemplou a obtenção junto à concessionária de identificação e caracterização de potenciais mercados consumidores localizados na calha do Rio Madeira. Uma vez caracterizada a biomassa disponível, as possíveis rotas tecnológicas e os potenciais mercados consumidores, foram avaliados os aspectos tecnológicos, econômicos, ambientais, sociais e legais envolvidos. O estudo conclui pela competitividade do sistema de gaseificação, podendo contribuir para a universalização do acesso a eletricidade, cuja viabilização depende de adoção de política pública neste sentido, a partir de ações entre os Ministérios dos Transportes, de Minas e Energia e do Meio Ambiente. Conclui, também, pelo potencial de atração de capital privado, o que contribuiria para a redução de gastos públicos. Trabalhos futuros quanto à replicabilidade do estudo em áreas com fenômeno semelhante, bem como de oportunidades de uso de outras biomassas apresentam-se viáveis.

Spatial and temporal distribution in density and biomass of two Pseudodiaptomus species (Copepoda: Calanoida) in the Caeté river estuary (Amazon region - North of Brazil)

A distribuição espacial e temporal da densidade e biomassa dos copépodos planctônicos Pseudodiaptomus richardi e P. acutus, ao longo de um gradiente de salinidade, foi estudada no Estuário do Rio Caeté (Norte do Brasil) durante os meses de junho e dezembro de 1998 (estação seca) e fevereiro e maio de 1999 (estação chuvosa). A biomassa dos copépodos foi estimada a partir de parâmetros da regressão baseada na relação entre o peso seco e o comprimento do corpo (prossoma) de organismos adultos. O Estuário do Rio Caeté caracterizou-se por uma grande variação espacial e sazonal na salinidade (0,8-37,2). A relação peso-comprimento para ambas as espécies de Pseudodiaptomus foi do tipo exponencial. Os valores de densidade e biomassa oscilaram entre 0,28-46,18 ind. m^-3 e 0,0022-0,3507 mg DW. m^-3 para P. richardi; e entre 0,01-17,02 ind. m^-3 e 0,0005-0,7181 mg DW. m^-3 para P. acutus. Os resultados revelaram que a contribuição de P. richardi para a produção secundária no Estuário do Rio Caeté é mais importante na zona liminética que em outras zonas onde foram dominantes os regimes eurihalino-polihalino. Contudo, para P. acutus não foi possível observar de forma clara um padrão de distribuição espacial e temporal para a área estudada.

Caracterização de um gaseificador do tipo downdraft

A gaseificação é uma conversão termoquímica da biomassa em gás combustível, que pode ser usado como combustível em motores de combustão interna ou como gás de síntese para a indústria química. Para checar o desempenho de um gaseificador temos de quantificar a energia contida no gás produzido e a quantidade de carbono convertido por meio dos cálculos de eficiência energética e de conversão de carbono através dos dados obtidos experimentalmente. A eficiência energética é uma relação entre os fluxos de gás e biomassa e de suas respectivas quantidades de energia, no mesmo sentido, a conversão de carbono é a quantidade de compostos carbonáceos presentes no gás convertido a partir da quantidade de carbono presente na composição da biomassa. O presente documento avalia a eficiência energética e de carbono na conversão de um protótipo de um gaseificador indiano do tipo downdraft produzido por uma empresa local (Floragás). Os parâmetros nominais do gaseificador são: capacidade de produção de gás de 45 kWt, consumo de biomassa (caroço de açaí) de 15 kg/h. As dimensões do gaseificador são: DI 150 mm e altura de 2000 mm). A eficiência energética e a taxa de conversão de carbono foram quantificados, a queda de pressão devido ao leito do reator e a temperatura dos gases também foram medidos na saída do reator e também, a concentração de alcatrão, partículas e gases não condensáveis (CO, CO², CH⁴, SO², N² e NO^x) nos gases de combustão após a sistema de limpeza.

Estudo experimental de um reator de gaseificação em um leito fixo de açaí

Um leito de gaseificação de pequena escala foi projetado, construído e operado com o objetivo de investigar os parâmetros que influenciam o processo de gaseificação de um leito fixo de caroço de açaí. O reator é do tipo topo aberto downdraft estratificado, de dimensões de 15 cm de diâmetro interno por 1,5 m de altura, com isolamento térmico. O gás produzido foi coletado a jusante do leito de gaseificação e condensado para remoção de alcatrão, o qual foi posteriormente quantificado em titulador Karl Fisher. Após remoção do alcatrão o gás foi introduzido em um Micro GC para quantificação dos percentuais molares de H², CO, N² e CH⁴. O perfil de temperatura do leito foi medido com termopares tipo K posicionados ao longo do eixo longitudinal do leito em distâncias de 10 cm. A vazão de ar foi medida com auxilio de um tubo de Pitot e um micromanômetro. As aquisições dos dados de temperatura foram feitas por um data logger e vazão mássica do ar sendo feita usando comunicação RS232 do micromanômetro. Os procedimentos experimentais foram feitos ao longo de 4 horas de operação do leito de gaseificação, com consumo médio de biomassa de 1,6 kg/h, com 6 dados do perfil de temperatura, vazão mássica de ar, perda de carga do leito e concentração dos gases obtidos no processo de gaseificação e quantificação do teor de alcatrão condensável presente no gás. Verificou-se que o gaseificador de leito de açaí pode ser operado através de uma gama bastante ampla de taxas de fluxo de ar de 2 a 5 kg/h, com a quantidade de energia do gás produzido variando de 5 a 15 MJ/h. As concentrações típicas dos gases obtidos no leito foram de 13% de H², 11% de CO, 1,3% de CH⁴. A eficiência máxima de gás frio de 57% e teor médio de alcatrão de 155 g/m³.

Simulação numérica da gaseificação de biomassa em leito fixo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a potencialidade das sementes de açaí rejeitadas após beneficiamento em Belém – Pará, a fim de ser usada como fonte de biomassa para a produção de energia por gaseificação. Resultados da análise elementar obtidas no LABCAT – UNB em base seca foram obtidas com percentuais de Carbono, 46,06 %, Hidrogênio 6,01 % Oxigênio 43,37 %, Nitrogênio 4,33 % e Enxofre 0,08%. Tais valores entre outros parâmetros obtidos em estudo experimental realizados por Santos 2011 e Cruz, 2010, foram utilizados para realizar uma simulação numérica do processo de gaseificação por meio de um código FORTRAN zero dimensional desenvolvido especificamente para esta finalidade. Variações da influência da razão de equivalência e teor de umidade nas concentrações de CO, H2 e CH4 foram comparados a resultados experimentais. Um modelo transiente unidimensional também foi analisado. Utilizando a aplicação de um mecanismo de pirólise de dois passos onde o alcatrão primário (ou oxigenados) são inicialmente formados e então craqueados em alcatrão secundário (ou hidrocarbonetos) e outros gases combustíveis. Assim se revela a complexidade dos processos físicos e químicos que ocorrem no reator pelo uso do balanço de energia e massa e com informações das taxas de reação das reções químicas e os processos de transporte físicos. O modelo computacional é capaz de prever o perfil da composição de gases, temperatura, alcatrão primário e secundário ao longo do eixo longitudinal do gaseificador. Foram obtidos resultados para simulações realizadas nos dois modelos e posteriormente analisado tal comportamento em comparação ao resultado experimental obtidos por Santos (2011).

Nutrient and phytoplankton biomass in the Amazon River shelf waters

O estuário do rio Amazonas é notável na Plataforma Continental do Amazonas, onde a presença das águas fluviais foi detectada, mesmo durante o período da diminuição da descarga desse rio, pelos baixos valores de salinidade e altos valores de nutrientes. Contudo, a presença das águas oceânicas também foi marcante. Em relação às fases do ciclo do nitrogênio, o nitrogênio orgânico dissolvido foi a forma predominante, seguido do nitrogênio total particulado, nitrato, amônia e nitrito. Os dados de clorofila a indicaram uma área eutrófica onde há nitrogênio embora os valores da anomalia do nitrogênio inorgânico dissolvido tenham mostrado que ocorre maior remoção do que adição dessa forma nitrogenada na área em estudo. Os resultados das simulações com o modelo bidimensional MAAC-2D confirmaram que as águas ricas em nutrientes são deslocadas para noroeste (dois núcleos em 2,5°N-50°W e 4°N-51°W), pela ação de uma CNB mais forte durante o período de decaimento da vazão dos rios. No período de vazão máxima, estas lentes de águas ricas de nutrientes distribuem-se próximo de 0,5°N-48,5°W, bem como ao longo da plataforma Amazônica rasa (20m-50m profundidade, 1°N-3,5°N), como resultado do espalhamento da água doce de origem continental.

Biomass yield and calorific value of six clonal stands of Eucalyptus urophylla S. T. Blake cultivated in Northeastern Brazil

A demanda mundial por energia limpa e sustentável tem aumentado nos últimos anos. Uma das alternativas é a biomassa, incluindo os plantios florestais, com destaque, no Brasil, para o gênero Eucalyptus spp., que, atualmente, possui diversos clones selecionados para a produção de energia. Em razão da diferença na adaptação dos clones aos diferentes ambientes, há necessidade de estudos específicos para avaliar a produção de energia para determinada região. Objetivou-se, neste estudo, determinar dentre seis clones de Eucalyptus urophylla S. T. Blake analisados, aqueles com maior potencial para a produção de biomassa e energia para a região Centro Sul do Maranhão (Grajaú). Os clones foram avaliados com 41 meses de idade, plantados em espaçamento de 4 x 3 m, e distribuídos em delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições. Cada parcela experimental era composta por 100 árvores. Foram determinadas a produção e a alocação de biomassa de cada parte da árvore e o poder calorífico de casca e do lenho. Dos seis clones estudados, dois se destacaram tanto na produção de biomassa, quanto para a geração de energia, sendo superiores em até 27 % em comparação com o clone de menor rendimento.

Microbial biomass and soil chemical properties under different land use systems in Northeastern Pará

O aumento da produção agrícola na Amazônia brasileira tem ocorrido devido, em grande parte, à expansão da fronteira agrícola, utilizando áreas já antropizadas ou avançando sobre a vegetação primária. Ao mesmo tempo, os sistemas agrícolas, na pequena produção, continuam utilizando o fogo no preparo da área, o que leva à perda da capacidade produtiva dos solos em curto espaço de tempo, forçando a abertura de novas áreas. Este trabalho avaliou o efeito de métodos de preparo do solo e tempo de pousio que envolvem queima e trituração da vegetação, com permanência na superfície ou incorporada ao solo, com ou sem adubação mineral, em duas épocas do ano sobre os atributos químicos e biológicos do solo. O experimento foi instalado em 1995 em um Latossolo Amarelo do campo experimental da Embrapa Amazônia Oriental, no nordeste do Estado do Pará. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, arranjados em esquema fatorial 2 x 6, sendo dois sistemas de manejo e seis tratamentos, estudados em duas épocas de coleta. Os sistemas de manejo envolveram as culturas de arroz (Oriza sativa), seguido de feijão-caupi (Vigna unguiculata) e mandioca (Manihot esculenta). Um sistema constou de dois ciclos de cultivo seguidos, deixando em pousio por três anos; e o outro, de um ciclo de cultivo, deixando em pousio por três anos. Os tratamentos foram: corte e queima da vegetação, com adubação NPK (Q+NPK); corte e queima da vegetação, sem adubação NPK (Q-NPK); corte e trituração da vegetação, deixando-a na superfície do solo, com adubação NPK (C+NPK); corte e trituração da vegetação, deixando-a na superfície do solo, sem adubação NPK (C-NPK); corte e trituração da vegetação, com incorporação e com adubação NPK (I+NPK); e corte e trituração da vegetação, com incorporação e sem adubação NPK (I-NPK). As coletas de solo foram realizadas na estação mais chuvosa (abril de 2006) e na menos chuvosa (setembro de 2006), na profundidade de 0,0-0,1 m. Em cada parcela, foram coletadas 10 amostras simples para compor uma amostra composta. O sistema de manejo mais intensivo apresentou maiores teores de C microbiano (Cmic) e N microbiano (Nmic), ao passo que o sistema menos intensivo mostrou maio teor de C orgânico. Os tratamentos que apresentaram maior teor de Cmic e Nmic foram aqueles em que houve corte, trituração e deposição da biomassa na superfície do solo. Os atributos químicos nos dois sistemas de manejo encontram-se em faixas que enquadram os solos como de baixa fertilidade; no entanto, P e K (no período chuvoso) foram mais elevados no sistema de manejo menos intensivo.