Development of a thermoeconomic methodology for the optimization of biodiesel production - Part I: Biodiesel plant and thermoeconomic functional diagram

This work developed a methodology that uses the thermoeconomic functional diagram applied for allocating the cost of products produced by a biodiesel plant. The first part of this work discusses some definitions of exergy and thermoeconomy, with a detailed description of the biodiesel plant studied, identification of the system functions through Physical Diagram, calculation of the irreversibilities of the plant, construction of the Thermoeconomic Functional Diagram and determination of the expressions for the plant's exergetic functions. In order to calculate the exergetic increments and the physical exergy of certain flows in each step, the Chemical Engineering Simulation Software HYSYS 3.2 was used. The equipments that have the highest irreversibilities in the plant were identified after the exergy calculation. It was also found that the lowest irreversibility in the system refers to the process with a molar ratio of 6:1 and a reaction temperature of 60 °C in the transesterification process. In the second part of this work (Part II), it was calculated the thermoeconomic cost of producing biodiesel and related products, including the costs of carbon credits for the CO2 that is not released into the atmosphere, when a percentage of biodiesel is added to the petroleum diesel used by Brazil's internal diesel fleet (case study). © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Energetic, ecologic and fluid-dynamic analysis of a fluidized bed gasifier operating with sugar cane bagasse

This work aims to study the thermodynamic, ecological and fluid-dynamic aspects of a circulating fluidized bed gasifier using sugar cane bagasse as biomass, in order to estimate a model of its normal operation. In the initial stage was analysed the composition of biomass selected (sugar cane bagasse) and its lower heating value (LHV) was calculated. The energy balance of the gasifier was done, being the volumetric flow of air, synthesis gas and biomass estimated. Also the power produced by this gasifier was theoretically estimated. Then the circulating fluidized bed gasifier was designed for operation with approximately 100 kg/h of processed biomass. Cross-sectional area of the reactor, feeder size, diameter of the exit zone of the gases and minimum height of the expanded bed were selected. Some bed gasifier hydrodynamic factors were also studied. The minimum fluidization velocity, fluidization terminal velocity, and average fluidizing velocity were calculated, in order to understand the fluid-dynamic behaviour of gasification of this fuel. It was obtained a theoretical model that can support a possible prototype of circulating fluidized bed gasifier biomass. Finally, there were studied the ecological aspects of the gasifier, through an overall methodology. Ecological efficiencies were estimated for two scenarios: first considering the carbon cycle and thereafter disregarding the carbon cycle. In both cases, it can be proved the ecological viability of the project. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Genes expressed in dental enamel development are associated with molar-incisor hypomineralization

Genetic disturbances during dental development influence variation of number and shape of the dentition. In this study, we tested if genetic variation in enamel formation genes is associated with molar-incisor hypomineralization (MIH), also taking into consideration caries experience. DNA samples from 163 cases with MIH and 82 unaffected controls from Turkey, and 71 cases with MIH and 89 unaffected controls from Brazil were studied. Eleven markers in five genes [ameloblastin (AMBN), amelogenin (AMELX), enamelin (ENAM), tuftelin (TUFT1), and tuftelin-interacting protein 11 (TFIP11)] were genotyped by the TaqMan method. Chi-square was used to compare allele and genotype frequencies between cases with MIH and controls. In the Brazilian data, distinct caries experience within the MIH group was also tested for association with genetic variation in enamel formation genes. The ENAM rs3796704 marker was associated with MIH in both populations (Brazil: p = 0.03; OR = 0.28; 95% C.I. = 0.06-1.0; Turkey: p = 1.22e-012; OR = 17.36; 95% C.I. = 5.98-56.78). Associations between TFIP11 (p = 0.02), ENAM (p = 0.00001), and AMELX (p = 0.01) could be seen with caries independent of having MIH or genomic DNA copies of Streptococcus mutans detected by real time PCR in the Brazilian sample. Several genes involved in enamel formation appear to contribute to MIH. © 2013.

Hydrogen production by biogas steam reforming: A technical, economic and ecological analysis

Fuel cells are electrochemical energy conversion devices that convert fuel and oxidant electrochemically into electrical energy, water and heat. Compared to traditional electricity generation technologies that use combustion processes to convert fuel into heat, and then into mechanical energy, fuel cells convert the hydrogen and oxygen chemical energy into electrical energy, without intermediate conversion processes, and with higher efficiency. In order to make the fuel cells an achievable and useful technology, it is firstly necessary to develop an economic and efficient way for hydrogen production. Molecular hydrogen is always found combined with other chemical compounds in nature, so it must be isolated. In this paper, the technical, economical and ecological aspects of hydrogen production by biogas steam reforming are presented. The economic feasibility calculation was performed to evaluate how interesting the process is by analyzing the investment, operation and maintenance costs of the biogas steam reformer and the hydrogen production cost achieved the value of 0.27 US$/kWh with a payback period of 8 years. An ecological efficiency of 94.95%, which is a good ecological value, was obtained. The results obtained by these analyses showed that this type of hydrogen production is an environmentally attractive route. © 2013 Elsevier Ltd.

Experimental research on the influence of the air humidity conditions in an air conditioning system

The factors that have influence on the energy consumption of a small air conditioning system that are worth mentioning are the efficiencies of the compressor, evaporator and condenser, the form that the refrigerant flow is controlled, the fan model used, and climatic conditions. Within the climate issue, an interesting factor is that the relative humidity when it comes to the effect that it causes, especially in the performance of the air condenser, which generally is not considered in the projects. This study aims to evaluate the influence of humidity on the coefficient of system performance (COP), seeking to quantify their influence when it happens. The tests were performed on a testing bench, mounted at the Laboratory for Energy Efficiency (LAMOTRIZ) UNESP-Campus Guaratinguetá. In the study, the wet bulb temperature was ranged, keeping the rotation of the scroll compressor with application of a frequency inverter in its best performance. The test bench is provided with a supervisory system of data collection that is also able to control all functions of the bench. In the results, there was a significant influence, particularly when comparing high humidity conditions with low humidity, noting that only over 65% relative humidity is that significant changes are observed in the COP of the system. © 2013 Elsevier Inc.

Development of a thermoeconomic methodology for optimizing biodiesel production. Part II: Manufacture exergetic cost and biodiesel production cost incorporating carbon credits, a Brazilian case study

The purpose of this study is to carry on a thermoeconomic analysis at a biodiesel production plant considering the irreversibilities in each step (part I: biodiesel plant under study and functional thermoeconomic diagram [1]), making it possible to calculate the thermoeconomic cost in US$/kWh and US$/l of the biodiesel production, and the main byproduct generated, glycerin, incorporating the credits for the CO2 that is not emitted into the atmosphere (carbon credits). Assuming a sale price for both the biodiesel and the byproduct (glycerin), the annual revenue of the total investment in a plant with a capacity of 8000 t/year of biodiesel operating at 8000 h/year was calculated. The variables that directly or indirectly influence the final thermoeconomic cost include total annual biodiesel production, hours of operation, manufacturing exergy cost, molar ratio in the transesterification reaction, reaction temperature and pressure in the process. Depending on the increase or decrease in sale prices for both biodiesel and glycerin, the payback is going to significantly increase or decrease. It is evident that, in exergy terms, the sale of glycerin is of vital importance in order to reduce the biodiesel price, getting a shorter payback period for the plant under study. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A pesca artesanal da frota de Mosqueiro (Belém - Pará) e o uso do ambiente pela dourada (Brachyplatystoma rousseauxii-Castelnau, 1855)

Dentre os entrepostos pesqueiros artesanais do estuário Amazônico, a ilha de Mosqueiro, localizada ao sul da Baía do Marajó, tem importância na atividade pesqueira do Estado e por estar próximo de um terminal de cargas (Terminal de Miramar), a iminência de um desastre ambiental é constante. Entretanto, não existem informações detalhadas sobre a produção pesqueira nesta área e nem tão pouco do uso que espécies com importância comercial desembarcadas na ilha, como a dourada (Brachyplatystoma rousseauxii), utilizam este ambiente. Com o objetivo de descrever a atividade pesqueira e o uso do ambiente pela dourada, foram acompanhados os desembarques na ponte do Cajueiro (Mosqueiro) no período de dezembro de 2005 a novembro de 2006. Adicionalmente foram realizados cadastros das embarcações pesqueiras utilizando-se fichas especializadas e coletores treinados da própria comunidade. O índice de abundância relativa CPUE kg/viagem) foi utilizado para identificação da concentração das espécies mais importantes e seu período de safra, dinâmica da frota, principais pesqueiros e renda. Quanto à dourada, 30 exemplares foram coletados junto à pesca comercial de Mosqueiro no período de dezembro de 2005 a agosto de 2006. Os exemplares foram pesados e medidos e as gônadas foram retiradas com o objetivo de se avaliar o uso do ambiente para reprodução. Foram cadastradas 128 embarcações pesqueiros sendo os barcos de pequeno porte os mais representativos seguidos das canoas motorizadas. Observaram-se diferenças tecnológicas entre as categorias de embarcações, exceto quanto ao comprimento do barco, produção média mensal e a capacidade da urna. As embarcações de médio porte apresentaram maior número de tripulantes e dias pescando, contudo realizam menor número de viagens por mês em relação às outras categorias. As redes de emalhar são as artes de pesca mais utilizadas na área, sendo as malhas de maior ocorrência as de 50, 60 e 70 mm (entre nós opostos). Os barcos de médio porte possuem os maiores comprimentos de rede em relação às outras categorias. As principais espécies capturadas foram a pescada branca (Plagioscion squamosissimus), a pescada curuca (Plagioscion urinamensis), a dourada (Brachyplatystoma rousseauxii) e a sarda (Pellona spp.). Durante o período de estudo, as embarcações da ponte do Cajueiro atuaram principalmente em pesqueiros próximos a ilha de Mosqueiro durante o período de safra das principais espécies (de maio a dezembro) e se deslocando para a região de Marudá durante a entresafra (janeiro a abril) seguindo, principalmente, os cardumes de dourada. Os períodos de maior abundância relativa foram o primeiro e quarto trimestre para as canoas motorizadas e os barcos de pequeno porte respectivamente. Os pesqueiros de Ponta Fina e Areia do Cotijuba apresentaram as maiores abundâncias relativas anuais com a captura principal de dourada e pescada curuca, respectivamente. A dourada foi regular durante todo o ano com maior abundância em Ponta Fina e em dezembro. A pescada curuca apresentou maior abundância em Areia do Cotijuba e pico ocorrendo no mês de setembro enquanto que a pescada branca apresentou maior abundância em Marudá (98kg/viagem) com pico ocorrendo em setembro. A sarda ocorreu com abundância em Enseada e pico em junho. Na ilha de Mosqueiro foi estimada uma produção de aproximadamente 1.000 toneladas de peixes capturados, gerando uma renda aproximada de R$ 3 milhões para o distrito. Os barcos de pequeno porte contribuíram com 42% da produção total e com 61% da renda. A pescada branca contribuiu com 26% da produção total e a dourada contribuiu com 35% da renda, sendo considerada o recurso mais rentável na ilha. Quanto à dourada, os indivíduos amostrados mediam de 27 a 100 cm de comprimento total, sendo a maior ocorrência de indivíduos ocorrendo na classe de 50 a 60 cm. A proporção sexual foi favorável as fêmeas (1:2,2 macho:fêmea) que foram mais numerosas na maioria das classes de comprimento e em todos os meses, exceto em fevereiro. Á área de mosqueiro não se configura como uma área de reprodução para a espécie, mas caracteriza-se como uma área de berçário e alimentação. No caso de um possível desastre ambiental acarretaria uma perda de aproximadamente 1.000 toneladas de pescado e de uma renda de R$ 3 milhões no setor pesqueiro da ilha de Mosqueiro. Adicionalmente, um impacto ambiental nesta área poderia afetar principalmente a população jovem de dourada causando assim efeitos danosos à longo prazo no que se diz respeito à captura e rentabilidade da área.

Caracterização da atividade pesqueira em Vila do Conde (Barcarena, Pará), no estuário amazônico

A região de Vila do Conde é um importante pólo industrial no sul da baía de Marajó. Apesar da importância da pesca e da vulnerabilidade da região em relação ao impacto ambiental, não há nenhum estudo aprofundado sobre a pesca e a ictiofauna na área. Com o objetivo de descrever a atividade pesqueira na região, desembarques pesqueiros foram acompanhados na praia do Conde, de dezembro de 2005 a novembro de 2006. O índice de abundância relativa, captura por unidade de esforço (CPUE em kg/viagem), foi utilizado para identificar períodos, espécies e frotas mais relevantes da atividade pesqueira. Foram cadastradas 43 embarcações pesqueiras, sendo dominantes os barcos de pequeno porte. A principal arte de captura utilizada pela frota foi o espinhel. As principais espécies comerciais identificadas foram Brachyplatystoma rousseauxii (dourada), Plagioscion squamosissimus (pescada-branca), Pellona flavipinnis e P. castelnaeana (sarda) e B. filamentosum (filhote). As embarcações capturaram, em média, 19 kg/viagem. A produtividade entre as motorizadas foi superior ao registrado pelas não motorizadas. Foram observados dois picos de produção, em janeiro e em setembro/outubro. A receita bruta oriunda da comercialização do pescado ultrapassou os R$ 100.000,00, sendo os barcos de pequeno porte responsáveis por 36% da captura total.

Pesca e ictiofauna na área adjacente ao terminal de Vila do Conde - Pará, Brasil

O município de Barcarena – PA está localizado ao sul da Baía de Marajó. Esta região é um importante pólo industrial e apesar da importância da pesca e do perigo de um impacto ambiental, não há nenhum estudo aprofundado sobre a pesca e ictiofauna na região. Com o objetivo de descrever a atividade pesqueira e a ictiofauna na região de Barcarena, os desembarques foram acompanhados no mercado municipal de Barcarena e na Praia do Conde de dezembro de 2005 a novembro de 2006. Adicionalmente foram realizados cadastros das embarcações pesqueiras utilizando-se fichas especializadas e coletores treinados da própria comunidade. O índice de abundância relativa CPUE (kg/viagem) foi utilizado para identificação da concentração das espécies mais importantes e seu período de safra, sazonalidade de ocorrência das embarcações, artes de pesca e principais pesqueiros. Foram cadastradas 74 embarcações pesqueiras, sendo dominantes os barcos de pequeno porte Observaram-se diferenças tecnológicas entre as embarcações dos dois locais de desembarque, exceto quando considerado o comprimento entre as categorias. As embarcações do mercado possuíram maior número de tripulantes, dias pescando e produção média de pescado por mês. As embarcações de Vila do Conde utilizam principalmente espinhel, enquanto que as do mercado utilizam principalmente rede de emalhar. Durante todo o ano de 2006, as embarcações de Vila do Conde atuaram da Ilha do Capim até o furo do Arrozal, enquanto que as embarcações do mercado atuaram de Cutaju a Cotijuba. As embarcações seguiram o padrão de safra das espécies comerciais que foram a dourada (Brachyplatystoma rousseauxii), pescada branca (Plagioscion squamosissimus), filhote (Brachyplatystoma filamentosum) e sarda (Pellona flavipinnis e P. castelnaeana). A CPUE das embarcações do mercado foi de 19 kg/viagem e para as de Vila do Conde foi de 11 kg/viagem. O período de safra vai de outubro a maio na área adjacente ao terminal de Vila do Conde com pico no primeiro trimestre. A rede de emalhar possui CPUE maior que o espinhel. A principal espécie capturada pela rede de emalhar é a pescada branca e pelo espinhel é a dourada. A CPUE das embarcações não motorizadas é menor que das motorizadas. A dourada foi regular e abundante durante todo o ano para toda a área de estudo não apresentando diferença entre as artes de pesca, trimestres e pesqueiros. O filhote ocorreu com abundância de outubro a março com pico em janeiro, capturada principalmente com espinhel e o seu principal pesqueiro foi Cutaju com 55 kg/viagem. A pescada branca foi regular e abundante durante todo o ano. Esta espécie foi capturada principalmente com rede de emalhar, sendo que o pesqueiro com maior CPUE foi Carnapijó. A sarda ocorreu de outubro a maio com pico em outubro, capturada principalmente pelas embarcações de Vila do Conde com rede de emalhar, sendo o principal pesqueiro Estacamento. Estimou-se uma produção de mais de 200 toneladas de peixes capturados em Barcarena gerando R$ 724.431,00 de renda para o município. A dourada participou com 31% da produção total e 46% da renda. O mês de outubro foi o mais produtivo com 23% da produção e 15% da renda e o Barco de Pequeno Porte participou com 37% da produção e 41% da renda.

Plantas de cobertura e época de semeadura na produtividade e qualidade fisiológica de sementes de cultivares de feijão em sistema de plantio direto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Épocas de semeadura de cultivares de feijoeiro no período de inverno sob diferentes palhadas no cerrado: produtividade e qualidade fisiológica de sementes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Interações tróficas entre espécies pelágicas do Atlântico Sudoeste: utilizando isótopos estáveis e inferência bayesiana

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Zoologia) - IBRC

Comparative analysis between a PEM fuel cell and an internal combustion engine driving an electricity generator: Technical, economical and ecological aspects

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Thermodynamic and economic analysis of hydrogen production integration in the Brazilian sugar and alcohol industry

One of the biggest challenges today is to develop clean fuels, which do not emit pollutant and with viable implementation. One of the options currently under study is the hydrogen production process. In this context, this work aims to study the technical and economical aspects of the incorporation process of hydrogen producing by ethanol steam reforming in the sugar cane industry and MCFC (molten carbonate fuel cell) application on it to generate electric power. Therefore, it has been proposed a modification in the traditional process of sugar cane industry, in order to incorporate hydrogen production, besides the traditional products (sugar, ethylic, hydrated and anhydric alcohol). For this purpose, a detailed theoretical study of the ethanol production process, describing the considerations to incorporate the hydrogen production will be performed. After that, there will be a thermodynamic study for analysing the innovation of this production chain, as well as a study of economic engineering to allocate the costs of products of the new process, optimising it and considering the thermoeconomics as being as an analysis tool. This proposal aims to improve Brazil's position in the ranking of international biofuels, corroborating the nation to be a power in the hydrogen era. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Incorporation of hydrogen production process in a sugar cane industry: Steam reforming of ethanol

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)