Colunas de Winogradsky com águas contaminadas por petróleo e derivados monitoradas por ensaios ecotoxicológicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Identificação das políticas de incentivo ao desenvolvimento da energia eólica no Rio Grande do Norte (RN)

Energy is a vital resource for social and economic development. In the present scenario, the search for alternative energy sources has become fundamental, especially after the oil crises between 1973 and 1979, the Chernobyl nuclear accident in 1986 and the Kyoto Protocol in 1997. The demand for the development of new alternative energy sources aims to complement existing forms allows to meet the demand for energy consumption with greater security. Brazil, with the guideline of not dirtying the energy matrix by the fossil fuels exploitation and the recent energy crisis caused by the lack of rains, directs energy policies for the development of other renewable energy sources, complementing the hydric. This country is one of the countries that stand out for power generation capacity from the winds in several areas, especially Rio Grande do Norte (RN), which is one of the states with highest installed power and great potential to be explored. In this context arises the purpose of this work to identify the incentive to develop policies of wind energy in Rio Grande do Norte. The study was conducted by a qualitative methodology of data analysis called content analysis, oriented for towards message characteristics, its informational value, the words, arguments and ideas expressed in it, constituting a thematic analysis. To collect the data interviews were conducted with managers of major organizations related to wind energy in Brazil and in the state of Rio Grande do Norte. The identification of incentive policies was achieved in three stages: the first seeking incentives policies in national terms, which are applied to all states, the second with the questionnaire application and the third to research and data collection for the development of the installed power of the RN as compared to other states. At the end, the results demonstrated hat in Rio Grande do Norte state there is no incentive policy for the development of wind power set and consolidated, specific actions in order to optimize the bureaucratic issues related to wind farms, especially on environmental issues. The absence of this policy hinders the development of wind energy RN, considering result in reduced competitiveness and performance in recent energy auctions. Among the perceived obstacles include the lack of hand labor sufficient to achieve the reporting and analysis of environmental licenses, the lack of updating the wind Atlas of the state, a shortfall of tax incentives. Added to these difficulties excel barriers in infrastructure and logistics, with the lack of a suitable port for large loads and the need for reform, maintenance and duplication of roads and highways that are still loss-making. It is suggested as future work the relationship of the technology park of energy and the development of wind power in the state, the influence of the technology park to attract businesses and industries in the wind sector to settle in RN and a comparison of incentive policies to development of wind energy in the Brazilian states observing wind development in the same states under study.

Proteção em sistemas elétricos com geração distribuída utilizando a transformada wavelet

A typical electrical power system is characterized by centr alization of power gene- ration. However, with the restructuring of the electric sys tem, this topology is changing with the insertion of generators in parallel with the distri bution system (distributed gene- ration) that provides several benefits to be located near to e nergy consumers. Therefore, the integration of distributed generators, especially fro m renewable sources in the Brazi- lian system has been common every year. However, this new sys tem topology may result in new challenges in the field of the power system control, ope ration, and protection. One of the main problems related to the distributed generati on is the islanding formation, witch can result in safety risk to the people and to the power g rid. Among the several islanding protection techniques, passive techniques have low implementation cost and simplicity, requiring only voltage and current measuremen ts to detect system problems. This paper proposes a protection system based on the wavelet transform with overcur- rent and under/overvoltage functions as well as infomation of fault-induced transients in order to provide a fast detection and identification of fault s in the system. The propo- sed protection scheme was evaluated through simulation and experimental studies, with performance similar to the overcurrent and under/overvolt age conventional methods, but with the additional detection of the exact moment of the fault.

Contribuições para estratégia de controle aplicada à geração fotovoltaica interconectada à rede elétrica

Generation systems, using renewable sources, are becoming increasingly popular due to the need for increased use of electricity. Currently, renewables sources have a role to cooperate with conventional generation, due to the system limitation in delivering the required power, the need for reduction of unwanted effects from sources that use fossil fuels (pollution) and the difficulty of building new transmission and/or distribution lines. This cooperation takes place through distributed generation. Therefore, this work proposes a control strategy for the interconnection of a PV (Photovoltaic) system generation distributed with a three-phase power grid through a connection filter the type LCL. The compensation of power quality at point of common coupling (PCC) is performed ensuring that the mains supply or consume only active power and that his currents have low distorcion. Unlike traditional techniques which require schemes for harmonic detection, the technique performs the harmonic compensation without the use of this schemes, controlling the output currents of the system in an indirect way. So that there is effective control of the DC (Direct Current) bus voltage is used the robust controller mode dual DSMPI (Dual-Sliding Mode-Proportional Integral), that behaves as a sliding mode controller SM-PI (Sliding Mode-Proportional Integral) during the transition and like a conventional PI (Proportional Integral) in the steady-state. For control of current is used to repetitive control strategy, which are used double sequence controllers (DSC) tuned to the fundamental component, the fifth and seventh harmonic. The output phase current are aligned with the phase angle of the utility voltage vector obtained from the use of a SRF-PLL (Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). In order to obtain the maximum power from the PV array is used a MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm without the need for adding sensors. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.

Estudo de viabilidade técnico-ambiental para implantação de parques eólicos: um estudo de caso em um fragmento do litoral setentrional do Rio Grande do Norte/Brasil

The use of energy from renewable sources is increasingly demanded by society, especially aeolian - whose raw material is wind. Investments in wind power have become significant in Brazil with emphasis on the Northeast and in particular the Rio Grande do Norte state. According to the Empresa de Pesquisa Energética (Energy Research Company) (2012 ) , investments in the state grew significantly since 2002 with a total accumulated power, by 2013, of approximately 3,400 MW . Even with the early experiences of exploitation of wind energy in 2002, it is still considered new and requires further study referring to the likely changes in the environment and society. In this case, it is of growing and urgent importance to deeply study the wind still in the survey phase of the project, ie , at the beginning of decision making on the most feasible to implement these parks site. Given the above, the question is: from a technical and environmental analysis, how to identify viable areas to install Aeolian parks, taking into account the factors of the environmental dynamics that are relevant to minimize the negative results to the environment and the society? Thus, this study conducted a study on technical and environmental feasibility, proposing a methodology of exploration of feasible wind farms in coastal areas. The study area was a fragment of the northern coast of Rio Grande do Norte and its natural landscape units were identified through the environmental characterization of the area, as well as it was elaborated the map of the land cover, restriction homes and urban areas and Permanent Preservation Areas - PPAs. The environmental fragility was subdivided in the fragility of the natural dynamic, mapped through relief, soils and geology of natural units, and the fragility of the ecosystem, originated by the land cover map. In addition to these maps, it was generated the wind resource for an area from a height of 50 and 100 meters. The intersection between the fragility maps, PPAs and Restriction of homes superimposed on maps of wind potential, provided the map of feasibility of Aeolian parks, resulting in the most favorable areas for its facilities in a technical and environmental point of view. From this study, the entrepreneur can evaluate whether or not to proceed with the studies in this area and especially decrease potential conflicts with society.

Metodologia para análise da dependabilidade de Smart Grids

Smart Grids are a new trend of electric power distribution, the future of current systems. These networks are continually being introduced in order to improve the reliability of systems, providing alternatives to energy supply and cost savings. Faced with increasing electric power grids complexity, the energy demand and the introduction of alternative sources to energy generation, all components of system require a fully integration in order to achieve high reliability and availability levels (dependability). The systematization of a Smart Grid from the Fault Tree formalism enable the quantitative evaluation of dependability of a specific scenario. In this work, a methodology for dependability evaluation of Smart Grids is proposed. A study of case is described in order to validate the proposal. With the use of this methodology, it is possible to estimate during the early design phase the reliability, availability of Smart Grid beyond to identify the critical points from the failure and repair distributions of components.

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Obtenção, caracterização e utilização de um compósito com matriz de resina poliéster e carga de fibras de sisal

The constant search for sustainable alternatives has earned great effort of researchers in research and obtaining new materials, encouraging the rise of eco-friendly productive development and providing simple and practical solutions to economic profitability. In this sense, the use of materials derived from natural renewable sources, vegetables, has great potential applicability to sustainable development. As alternative materials plant fibers can be applied to production of a range of composite materials easing the use of materials derived from non-renewable this thesis were sisal mats used for achieving a composite matrix having as one orthophthalic polyester resin. The webs were subjected to surface treatment in boiling water for 15 minutes. The webs of sisal fibers used were, respectively, 5%, 10% and 15% of the composite weight. The composite was obtained and characterized mechanically and thermally to the chosen formulations. several plates of the composite to obtain the body of evidence for the characterization tests complying with the relevant rules were made. The obtained composites showed strength tensile and bending lower than the array, so it can be used where are required low load requests. The most significant result of the composite studied given to the impact energy absorption, far superior to the matrix used. Other properties were highlighted in oil absorption, and density. It proved the feasibility of obtaining the composite for the three formulations studied C5, C10 and C15 being the most feasible to C10. To demonstrate the feasibility of using composite were made a wall clock, a bench, a chair and a shelf, low mechanical stress structures. It was concluded that the sisal rugs exercised the load function in the composite.

Biocatálise aplicada à valorização de óleos alimentares usados

O crescente consumo de energia, bem como a possibilidade de esgotamento dos recursos não renováveis, tem fomentado a busca de fontes de energia alternativas. O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis e a sua utilização permite reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Nos últimos anos tem-se produzido biodiesel a partir de óleos alimentares usados (OAU), sendo que com esta aplicação valoriza-se um resíduo e simultaneamente produz-se um combustível “verde”. O biodiesel é produzido através das reações de transesterificação e/ou esterificação entre triglicerídeos e/ou ácidos gordos livres e um álcool, na presença de um catalisador. O rendimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de catalisador e as condições que este opera. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na avaliação do efeito de alguns parâmetros operacionais no desempenho de uma lípase imobilizada (Novozyme® 435), nomeadamente: (i) índice de acidez do óleo, (ii) razão mássica de enzima/óleo e (iii) método regeneração da enzima com vista à sua reutilização. Também foi objeto de estudo do presente trabalho a produção em contínuo, num (bior)reator tubular de leito fixo, de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME) usando a referida enzima. Registou-se um aumento rendimento em com o incremento do índice de acidez do óleo usado, o que indicia que a enzima catalisa simultaneamente as reações de esterificação e transesterificação. Relativamente à razão mássica de enzima/óleo, dentro da gama testada verificou-se um aumento do rendimento em FAME com a concentração da enzima em meio reacional. Dos vários solventes testados, a aplicação de solvente tert-butanol na regeneração (com incubação) da enzima foi o que melhores resultados teve. Finalmente, os resultados obtidos no ensaio de produção de FAME num biorreator contínuo são motivadores, criando expectativas de uma possível aplicação industrial no futuro.

Síntese de carboidratos por microalgas e produção de bioetanol

A maior parte da energia hoje consumida no mundo é derivada de fontes como petróleo, carvão e gás natural. Essas fontes, no entanto, não são renováveis e podem se esgotar em data futura. Nas últimas décadas, as fontes renováveis de combustíveis de base biológica, em especial o bioetanol, têm sido consideradas como alternativa à matriz energética convencional. Porém, existe a necessidade de ampliação da oferta de matérias-primas para produção de etanol, sem pressionar a área plantada para produção de alimentos, o que tem levado empresas e países a investirem em pesquisas para maior utilização de outras matériasprimas. As microalgas surgem como uma das alternativas mais promissoras para a produção de bioetanol, sendo que modificações nas condições de cultivo podem propiciar incremento na concentração de carboidratos destas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da concentração de nutrientes na concentração de carboidratos de microalgas e produzir bioetanol a partir destas. Avaliou-se a síntese de carboidratos das microalgas Chlorella homosphaera e Spirulina platensis LEB 52 em cultivos mixotróficos com diferentes concentrações do componente nitrogenado e cloreto de sódio adicionados aos meios de cultivo. Para a microalga Chlorella minutissima, foram avaliados os efeitos do meio de cultivo e das concentrações dos componentes nitrogenado e fosfatados utilizados no meio de cultivo da microalga sobre a concentração de carboidratos desta. Foram realizadas fermentações alcoólicas utilizando como substrato biomassa das microalgas Chlorella pyrenoidosa e Spirulina sp. LEB 18 acrescidos de glicose e sacarose. Para a microalga Chlorella homosphaera, a maior produtividade em carboidratos foi obtida nos ensaios realizados com a maior concentração de KNO3 com menor concentração de NaCl e menor concentração de KNO3 com maior concentração de NaCl (0,014±0,001 g.L-1 .d-1 e 0,015±0,002 g.L-1 .d-1 , respectivamente). A maior produtividade em carboidratos nos cultivos de Spirulina platensis LEB 52 (0,116±0,002 g.L-1 .d-1 ) foi verificada no experimento no qual a microalga foi cultivada nas menores concentrações de NaNO3 e NaCl. A microalga Spirulina platensis LEB 52 apresentou maior produtividade em carboidratos quando comparada à microalga Chlorella homosphaera. A microalga Chlorella minutissima cultivada em meio Basal, com adição de 0,125 g.L-1 do componente nitrogenado (KNO3) e sem adição dos componentes fosfatados (K2HPO4 e KH2PO4) apresentou a maior produtividade em carboidratos nos cultivos (0,030±0,002 g.L-1 .d-1 ). O ensaio com biomassa de Spirulina sp. LEB 18 com adição de glicose apresentou eficiência superior na formação de etanol e produtividade em etanol (68,487±2,592% e 1,182±0,051g.L-1 .h-1 , respectivamente).

Avaliação térmica dos resíduos da destilação atmosférica das blendas - biodiesel/diesel

The worldwide concern regarding the use of sustainable energy and preserving the environment are determining factors in the search for resources and alternative sources of energy and therefore fuel less aggressive nature. In response to these difficulties Biodiesel has emerged as a good solution because it is produced from renewable sources, produces burns cleaner and is easily reproducible. This work was synthesized with biodiesel oil, sunflower via homogeneous catalysis in the presence of KOH, with and without the use of BHT and subsequently added to the blends BX (a proportion of biodiesel X = 5, 10, 15 and 20 %). Atmospheric distillation of the analysis, performed in blends with and without BHT were collected residue generated by each sample and performed a study heat from the thermogravimetric analysis at a heating rate of 10 °C*min-1, nitrogen atmosphere and heating to 600 °C. According to the specifications of Resolution N 7/2008 for biodiesel, it was found that the synthesized material was in accordance with the specifications. For blends showed that the samples are in accordance with the Resolution of ANP N 42/2009. From the TG / DTG curves of the samples of biodiesel, blends and waste can be seen that these show a single loss of thermal decomposition concerning constituents present in each sample. The blends without BHT with ratios of 5%, 10% and 15% biodiesel showed a lower amount of waste (1,07%; 1,09% e 1,10%) to mineral diesel (1,15%). Therefore, it is concluded that the addition of biodiesel with diesel mineral can improve some physico-chemical parameters, but also, depending on the added amount, decreasing the amount of waste generated. This fact is of great importance because the carbonaceous residue can cause problems in mechanical equipment and parts for vehicles, causing more frequent maintenance, and this is not desirable

Biocompósitos de matriz glioxal-fenol reforçada com celulose microcristalina

Glioxal pode ser obtido a partir de biomassa (como da oxidação de lipídeos) e não é tóxico ou volátil, tendo sido por isso utilizado no presente trabalho como substituto de formaldeído na preparação de resina fenólica do tipo novolaca, sendo usado como catalisador o ácido oxálico, que também pode ser obtido de fontes renováveis. A resina glioxal-fenol foi utilizada na preparação de compósitos reforçados com celulose microcristalina (CM, 30, 50 e 70% em massa), uma celulose com elevada área superficial. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) das superfícies fraturadas demonstraram que os compósitos apresentaram boa interface reforço/matriz, consequência da elevada área superficial da CM e presença de grupos polares (hidroxilas) tanto na matriz como na celulose, o que permitiu a formação de ligações hidrogênio, favorecendo a compatibilidade entre ambas. A análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) demonstrou que todos os compósitos apresentaram elevado módulo de armazenamento à temperatura ambiente. Além disso, o compósito reforçado com 30% de CM apresentou baixa absorção de água, comparável à do termorrígido fenólico, que é utilizado em escala industrial. Os resultados demonstraram que compósitos com boas propriedades podem ser preparados usando elevada proporção de materiais obtidos de biomassa.

Reutilização de catalisador exausto da indústria petroquímica em materiais à base de cimento

A produção de cimento é um processo que envolve um impacto ambiental significativo, uma vez que necessita de apreciáveis quantidades de recursos naturais não-renováveis e energia, além de contribuir para a emissão de poluentes, particularmente CO2 para a atmosfera. A presente dissertação pretende contribuir para o desenvolvimento de novos materiais à base de cimento, com menor impacto ambiental, substituindo parcialmente o cimento corrente por dois resíduos industriais diferentes: um oriundo da indústria petrolífera, concretamente um catalisador exausto da unidade de “cracking” catalítico (FCC) e o outro da indústria da transformação de pedra natural. Neste sentido, estudaram-se diferentes misturas de cimento com incorporação de catalisador exausto de FCC e de resíduo de pedra natural calcária, bem como, com a incorporação simultânea de ambos os resíduos, para avaliar se os cimentos compostos, a que dão origem, correspondem aos requisitos mecânicos e físicos, aos quais os cimentos e seus constituintes devem respeitar, para serem certificados pela norma NP EN 197-a [1]. A campanha experimental teve como objecto de estudo 21 formulações de cimentos sem e com incorporação de resíduo(s) com as quais se estudou: no estado fresco - os tempos presa, a trabalhadibilidade, a massa volúmica e o teor em ar; no estado endurecido - a velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, a resistência mecânica e a absorção de água por capilaridade. Apesar de ambos os resíduos acelerarem o início de presa, todas as pastas formuladas satisfazem o requisito físico preconizado pela norma NP EN 197-1 [1]. A utilização de catalisador “carking” catalítico em leito fluidizado (FCC) conduz á diminuição da fluidez da argamassa e proporciona o incremento da resistência mecânica. As misturas com incorporação de 15% de resíduo - tanto de FCC como pedra natural - cumprem os requisitos mecânicos, conforme o requerido pela norma NP EN 197-1 [1]. Também as misturas com incorporação de ambos os resíduos satisfazem este requisito, para teores de substituição de cimento de 20%. A velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas é correlacionável com a resistência mecânica das argamassas produzidas. A utilização destes resíduos na qualidade de substitutos parciais do cimento demonstrou-se viável podendo traduzir-se na produção de cimentos com propriedades melhoradas.

Determinação dos impactes ambientais e análise do ciclo de vida da produção de biodiesel

O consumo de energia tem vindo a crescer de uma forma contínua e directamente proporcional ao aumento da população e da industrialização. A maior parte da energia consumida no Mundo é, ainda, proveniente dos combustíveis fósseis. Contudo, a diminuição da reserva e a poluição atmosférica produzida pela sua utilização, estimulam e aumentam a necessidade de fontes alternativas de energia. O biodiesel tem atraído considerável atenção como combustível renovável, biodegradável e não tóxico, e pode contribuir para a resolução do problema energético, reduzindo significativamente a emissão dos gases causadores do aquecimento global. A primeira etapa deste trabalho consistiu na simulação de diferentes alternativas de processos de produção de biodiesel. O método usado para a produção do biodiesel foi a transesterificação entre os óleos vegetais e um álcool, na presença de um catalisador. Entre as matérias-primas figuram os óleos de palma e os óleos alimentares usados que foram objecto de estudo nesta dissertação. Na segunda etapa realizou-se uma análise do ciclo de vida para todas as alternativas em estudo seguida de uma análise económica para as alternativas que apresentassem menores impactos e que fossem mais promissoras do ponto de vista económico. Por fim, procedeu-se à comparação das diferentes alternativas sob o ponto de vista da análise do ciclo de vida e sob o ponto de vista da análise económica. Comprovou-se a viabilidade de todos os processos e o biodiesel obtido apresentou boas especificações. Do ponto de vista da análise do ciclo de vida a melhor alternativa foi o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido para óleos alimentares usados. O processo que usa como matérias-primas os óleos virgens, o metanol e o hidróxido de sódio apresenta, no entanto, menores custos de investimento. Contudo, o processo de catálise alcalina com pré-tratamento ácido cuja matéria-prima principal são os óleos usados é muito mais rentável e apresenta menores impactes ambientais.

Study of the production of polyesters for polyurethanes at pilot plant scale

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química