Emissions from realistic operation of residential wood pellets heating systems

Emissions from residential combustion appliances vary significantly depending on the firing behaviours and combustion conditions, in addition to combustion technologies and fuel quality. Although wood pellet combustion in residential heating boilers is efficient, the combustion conditions during start-up and stop phases are not optimal and produce significantly high emissions such as carbon monoxide and hydrocarbon from incomplete combustion. The emissions from the start-up and stop phases of the pellet boilers are not fully taken into account in test methods for ecolabels which primarily focus on emissions during operation on full load and part load. The objective of the thesis is to investigate the emission characteristics during realistic operation of residential wood pellet boilers in order to identify when the major part of the annual emissions occur. Emissions from four residential wood pellet boilers were measured and characterized for three operating phases (start-up, steady and stop). Emissions from realistic operation of combined solar and wood pellet heating systems was continuously measured to investigate the influence of start-up and stop phases on total annual emissions. Measured emission data from the pellet devices were used to build an emission model to predict the annual emission factors from the dynamic operation of the heating system using the simulation software TRNSYS. Start-up emissions are found to vary with ignition type, supply of air and fuel, and time to complete the phase. Stop emissions are influenced by fan operation characteristics and the cleaning routine. Start-up and stop phases under realistic operation conditions contribute 80 – 95% of annual carbon monoxide (CO) emission, 60 – 90% total hydrocarbon (TOC), 10 – 20% of nitrogen oxides (NO), and 30 – 40% particles emissions. Annual emission factors from realistic operation of tested residential heating system with a top fed wood pelt boiler can be between 190 and 400 mg/MJ for the CO emissions, between 60 and 95 mg/MJ for the NO, between 6 and 25 mg/MJ for the TOC, between 30 and 116 mg/MJ for the particulate matter and between 2x10-13 /MJ and 4x10-13 /MJ for the number of particles. If the boiler has the cleaning sequence with compressed air such as in boiler B2, annual CO emission factor can be up to 550 mg/MJ. Average CO, TOC and particles emissions under realistic annual condition were greater than the limits values of two eco labels. These results highlight the importance of start-up and stop phases in annual emission factors (especially CO and TOC). Since a large or dominating part of the annual emissions in real operation arise from the start-up and stop sequences, test methods required by the ecolabels should take these emissions into account. In this way it will encourage the boiler manufacturers to minimize annual emissions. The annual emissions of residential pellet heating system can be reduced by optimizing the number of start-ups of the pellet boiler. It is possible to reduce up to 85% of the number of start-ups by optimizing the system design and its controller such as switching of the boiler pump after it stops, using two temperature sensors for boiler ON/OFF control, optimizing of the positions of the connections to the storage tank, increasing the mixing valve temperature in the boiler circuit and decreasing the pump flow rate. For 85 % reduction of start-ups, 75 % of CO and TOC emission factors were reduced while 13% increase in NO and 15 % increase in particle emissions was observed.

Eldningsresultat för pellets med tillsats av magnesium

Vid förbränning av biobränslen såsom träpellets bildas partiklar som orsakar avsättningar på ytor i pannans konvektionsparti. Det som leder till försämrad effektivitet och kräver sotning. Dessutom sker utsläpp av partiklar till uteluften som kan ge hälsoeffekter. Vid förbränning kan alkalimetaller, som till exempel kalium, frigöras från bränslet och de kan bilda klibbiga avsättningar tillsammans med klor, svavel eller kisel, som i sin tur samlar in mer partiklar och det bygger på avsättningar i konvektionspartiet. Det förväntas att magnesi-um reagerar (huvudsakligen med klor, svavel och kisel) så att sammansättningar med högre smältpunkter erhålls, vilket kan minska avsättningar i konvektionspartiet. Karlstads Universitet har producerat tre olika typer av träpellets; en referenspellet utan tillsat-ser, en pellet med magnesiumoxid (MgO) och en pellet med magnesiumhydroxid (Mg(OH)2). Kortare eldningsprov med de olika bränslena har genomförts i en 20 kW pelletspanna och uppkomna avsättningar i konvektionspartiet och emissioner har registreras. Avsättningarna i konvektionspartiet kvantifierades med en gravimetrisk metod och analyserades med SEM, vilket gör det möjligt att se vilka grundämnen som förekommer i avsättningarna. Gasformiga emissioner som CO, NO och TOC registrerades liksom partikelutsläpp. Motsvarande försök gjordes också med en kommersiellt tillverkad pellet. Tillsats av MgO och Mg(OH)2 ökade mängden flygaska och partikelutsläpp (PM 2,5). Massan av fasta beläggningar i konvektionspartiet ökade också jämfört med referenspellets utan dessa tillsatser. Dessutom bildades stora mängder flygaska i fallen med magnesiumtillsats. Att tillsatserna bildade flygaska kan förklaras av den normalt mycket låga askhalten i träpel-lets och därmed är också halten av alkalimetaller låg jämfört med pellets som tillverkas av spannmål. Magnesiumtillsatsen syftar till att reagera med alkalimetaller och bilda föreningar med så hög smältpunkt att de inte fastnar i pannans konvektionsparti. Troligen är magnesium-tillsatsen för hög jämfört med mängden alkali i pelletsen. Från SEM-analysen kan man se att mängden kalium minskar med magnesiumtillsatserna och det verkar som att principen fungerar. Dock hamnade stora mängder flygaska med hög andel magnesium i konvektionspartiet (lös flygaska har avlägsnats före den gravimetriska mätning-en och före SEM-analysen av substraten). Detta kan ha förhindrat substraten från att få högre andel fasta avsättningar från bland annat kalium och klor under denna korta mätperiod som genomfördes. Det kan dock inte uteslutas att de minskade avsättningarna av kalium och klor berodde på just tillsatsen av magnesium.

A reducao de pelotas de minerio de ferro pela utilizacao de carvoes nao desgaseificados e desgaseificados com diferentes relacoes cfix/fetot

Através de ensaios isotérmicos de redução (950°C) e com velocidade de aquecimento constante, estuda-se o comportamento do sistema carvão-pelota de minério de ferro (CVRD, tipo RD) sob o ponto de vista dos graus de redução e respectivamente graus de metalização obtidos. Os ensaios de redução foram realizados em reatores estáticos, aquecidos eletricamente num forno vertical. Foram utilizados, como redutores sólidos, os carvões de Charqueadas (RS) e de Butiá-Recreio(RS), tanto no estado não desgaseificado, como no estado desgaseificado e com diferentes relações Cfix/Fetot. Foram traçadas curvas dos graus de redução e metalização obtidos contra o tempo, sendo as mesmas analisadas quanto: a influência da natureza do carvão, da presença de matéria volátil e da relação Cfix/Fetot. Também foram determinadas constantes de velocidade da reação global de redução na sistema estudado.

A concentração, a composição e a qualidade do plasma seminal na preservação do sêmen eqüino a +4ºC.

O presente trabalho constou de três experimentos. O primeiro objetivou verificar a influência de diferentes concentrações de plasma seminal e de dois diluentes na motilidade e na integridade e funcionalidade da membrana plasmática de espermatozóides eqüinos resfriados. Para tanto, foram utilizados 4 garanhões, comprovadamente férteis e em atividade sexual. Imediatamente após a coleta, o sêmen foi avaliado, diluído 1:2 com EDTA-glicose, dividido em oito alíquotas e centrifugado a 600g, por 10 minutos, para remoção do plasma seminal. O pellet de cada alíquota foi ressuspendido com um determinado volume do plasma seminal, previamente removido e acrescido de um determinado volume de um dos dois diluente (leite desnatado UHT ou leite desnatado-glicose) até atingir uma concentração final entre 40 e 50x106 espermatozóides/ml, contendo as seguintes concentrações finais de plasma seminal: 0%, 2,5%, 5% e 10%. Imediatamente após a diluição, o sêmen foi avaliado quanto à motilidade progressiva e total e funcionalidade e integridade da membrana plasmática. A seguir, os oito frascos contendo o sêmen, com um volume aproximado de 12 ml cada, foram resfriados em câmara a +4ºC a uma taxa de resfriamento de 0,3º C/min, sendo o sêmen novamente avaliado às 24, 48 e 72 horas.

Percoll e plasma seminal na preservação do sêmen eqüino a +4º C

O presente estudo visou verificar o efeito sobre alguns parâmetros da seleção por gradiente de Percoll® e da adição de plasma seminal do sêmen eqüino preservado a +4oC. O primeiro experimento avaliou a taxa de recuperação de espermatozóides após seleção por Percoll® em diferentes protocolos de centrifugação. Foram realizadas 5 coletas de sêmen de um garanhão. Imediatamente após a coleta, o sêmen foi avaliado quanto à motilidade, vigor e concentração. Foram retiradas duas amostras de 4 mL, diluídas em leite desnatado UHT com concentrações de 50 e 100 x 106 espermatozóides por mL cada. Cada uma destas amostras foi dividida em 4 alíquotas de 1 mL, que foram então colocadas sobre Percoll® e submetidas a diferentes tempos e velocidades de centrifugação. V1 - 200 g (5 min) + 800 g (10 min); V2 - 800 g (10 min); V3 - 800 g (15 min); V4 - 800 g (20 min). Após esse processo, o sobrenadante foi desprezado e o pellet de cada alíquota ressuspendido com 0,5 mL de leite UHT. As 8 amostras foram novamente avaliadas para concentração, motilidade e vigor. O segundo experimento estudou o efeito da adição de plasma seminal de diferentes qualidades ao sêmen eqüino selecionado por gradiente de Percoll® e resfriado a +4°C por até 72 horas. Foram utilizados 40 ejaculados de 4 garanhões, sendo dois com boa qualidade de sêmen e dois com baixa qualidade de sêmen. Imediatamente após a coleta, o sêmen foi avaliado quanto à motilidade, vigor e concentração e preparadas cinco frações de 100x106 espermatozóides, diluídas 1:1 (v/v) em EDTA-Glicose. Quatro delas, constituídas por 1mL a 2mL, foram depositadas sobre Percoll®. A fração restante foi centrifugada em tubo de vidro de 10 mL, sob as mesmas condições de tempo e velocidade das demais amostras. Foi realizada centrifugação por 5 minutos em 200 g, seguida de 10 minutos em 800 g. O sobrenadante foi descartado e o pellet ressuspendido com leite UHT desnatado compondo os seguintes tratamentos: Sp: 1,5 mL de leite UHT desnatado sem adição de plasma seminal; Hp: 1,425 mL de leite UHT desnatado acrescido de 75 L de plasma seminal homólogo; Ap: 1,425 mL de leite UHT desnatado acrescido de 75 L de plasma seminal do pool de alta qualidade; Bp: 1,425mL de leite UHT desnatado acrescido de 75 L plasma seminal do pool de baixa qualidade; Cc: foi centrifugada sem seleção por Percoll®, teve seu sobrenadante descartado e ressuspendida com 2 mL de leite UHT; C : uma amostra de sêmen diluído em leite UHT foi mantida como controle no processo de armazenamento. As amostras foram resfriadas a +4°C e examinadas a cada 24h até as 72 horas em relação à motilidade, funcionalidade de membrana (teste hiposmótico) e integridade de membrana (CFDA/PI). A seleção por gradiente descontínuo de Percoll® 90/45% mostrou-se efetiva na recuperação de espermatozóides com motilidades progressiva e total. A adição de 5% de plasma seminal ou a ausência de plasma não influenciaram os valores da motilidade das amostras selecionadas por gradiente de Percoll®. A seleção por Percoll não influenciou na percentagem de células com membrana plasmática funcional. Concentrações superiores a 2% de plasma seminal resultaram em decréscimo do número de células com membrana funcional, enquanto que as amostras sem plasma seminal apresentaram os melhores resultados e o grupo controle, que apresentava a maior percentagem de plasma, os piores. A utilização de Percoll® não separou células com alteração de membrana. A percentagem de células com membrana completamente íntegra foi significativamente maior nas amostras que sofreram processo de centrifugação, independentemente da seleção. O processo de seleção por Percoll® foi efetivo na recuperação de espermatozóides de eqüino com motilidade progressiva, mas não selecionou espermatozóides quanto à funcionalidade nem à integridade de membrana. Concentrações inferiores a 2% de plasma seminal melhoraram a funcionalidade de membrana. A ausência de plasma seminal melhorou os resultados de integridade das membranas plasmática e acrossomal; e a adição de plasma de alta qualidade não melhorou a motilidade de espermatozóides selecionados por Percoll®.

Pellets de madeira e sua viabilidade econômico-financeira na substituição do óleo BPF-A1 em pequenos e médios consumidores no Estado de São Paulo

A utilização de pellets de madeira é bastante difundida nos países desenvolvidos, em particular na Europa, e apresenta demanda crescente para a produção de energia elétrica e térmica, incluindo a calefação residencial. O Brasil apresenta capacidade indiscutível para a geração de diferentes biomassas e em quantidades expressivas, dada à vantagem competitiva de suas condições edafo-climáticas, sua extensão territorial e de ter baixos custos de produção. Apontar-se-á neste trabalho as condições mercadológicas, logísticas, normativas, de incentivos fiscais e de ambiente econômico, com as quais o país poderá se consolidar como um grande produtor e consumidor desta fonte de energia limpa e renovável. Este estudo apresenta as melhores técnicas conhecidas para a venda a pequenos e médios consumidores e para a produção, eficiente e com escala, de pellets de madeira, dentro do Estado de São Paulo. É discutida a necessidade de se ter florestas plantadas com o único propósito de serem transformadas em pellets. Nos últimos anos, os preços dos resíduos de madeira subiram no mercado interno, praticamente os excluindo como fonte de matéria-prima, num cenário de longo prazo. O objetivo final desta dissertação é apresentar os principais aspectos econômico-financeiros que influenciam os cenários para que os pellets de madeira possam substituir o óleo BPF-A1 no mercado regional, e assim discutindo se sua produção se mostrará atraente e confiável para potenciais investidores. Para a avaliação da viabilidade financeira, são utilizados os métodos-chave, Payback, Valor Presente Líquido e Taxa Interna de Retorno, e uma análise de sensibilidade das principais variáveis identificadas. Os principais resultados revelam um Payback de 47 meses, um NPV de R$10.942.127 e uma IRR de 25,18% a.a. em termos reais, para o cenário-base, além de identificar o preço da matéria-prima e a escala de produção como as variáveis mais sensíveis.

Revestimento de sementes de milho superdoce (sh2)

A semente de milho doce é leve e rugosa. A rugosidade torna difícil a classificação das sementes quanto à forma e ao tamanho e isso dificulta a semeadura. Uma solução para esse problema seria a utilização da técnica de revestimento. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar diferentes materiais de enchimento, cimentantes e corantes na peletização de sementes de milho superdoce e verificar quais combinações de materiais seriam eficientes na manutenção da qualidade fisiológica das sementes após o armazenamento e que permitissem vazão e distribuição uniformes durante a semeadura. Foram então testados doze materiais de enchimento (calcários 1 e 2, caulim, carvão vegetal ativado, areia, vermiculita, fubá de milho, farinha de trigo, polvilho de mandioca, amido de milho, celite e terra de diatomáceas), dois cimentantes (goma arábica e cascorez extra) e seis corantes (tintas guache, acrílica, plástica e para tecido, corante para alimento e gelatina). As avaliações da qualidade física e fisiológica das sementes revestidas e nuas foram efetuadas por meio dos testes: teor de água, fragmentação, peso de mil sementes, volume aparente e plantabilidade, germinação, primeira contagem da germinação e emergência de plântulas em campo. O revestimento de sementes de milho superdoce proporciona homogeneidade de forma e tamanho às sementes, melhora a vazão e a distribuição dos péletes na semeadura e não compromete a emergência de plântulas em campo depois de quatro meses de armazenamento.

Uso de diferentes formas físicas e quantidades de ração pré-inicial para frangos de corte

The objective of this work was to evaluate the effect of the physical form and quantity of pre-starter diet on the broiler chicks performance. In the first trial, 684 day old males were distributed in a randomized design of three treatments with six replicates of 38 birds. The physical forms of pre-starter diets tested were: mash diet; crumb diet and pellet diet. Another was conducted with 912 day old male distributed in a randomized design of three treatments with eight replicates of 38 birds. The treatments consisted in feeding the broiler chickens with 150 g/bird; 200 g/bird and 250 g/bird. After that, all the birds were fed with the same feed program. In the first week and at 21 days old the birds fed with mash pre-starter diet had body weight gain lower than those fed crumbed and pelleted diets. The variables studied were not affected by the quantity of diets. In conclusion, the physical form of pre-starter diet was important for initial performance and the quantity of pre-starter tip to 150 g/bird did not improve the development of broiler chicks.

Desempenho, eficiência de utilização dos nutrientes e estrutura do trato digestório de pintos de corte alimentados na fase pré-inicial com rações de diferentes formas físicas

Este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito da forma física da ração sobre o desempenho, a utilização dos nutrientes das rações e o desenvolvimento do trato disgestório de pintos de corte na primeira semana de vida. Foram utilizados 150 pintos machos Cobb distribuídos ao acaso em três tratamentos com cinco repetições de dez aves. Os tratamentos consistiram das formas físicas farelada, triturada e peletizada de uma ração pré-inicial comercial. Com exceção da moela, os órgãos do trato digestório e a estrutura morfométrica do intestino não foram influenciados pela forma física da ração. Maior digestibilidade do N foi obtida com a ração peletizada, enquanto a ração triturada possibilitou maior digestibilidade do EE. A energia metabolizável determinada para a ração farelada foi menor que a obtida nas demais formas físicas da ração. As aves alimentadas com ração farelada tiveram menor consumo de ração e ganho de peso e pior conversão alimentar. Ingeriram ainda menos energia, apresentaram menores retenções de proteína, gordura e energia corporal e utilizaram maior proporção da energia ingerida para produção de calor. As rações pré-iniciais na forma peletizada ou triturada possibilitam maior aproveitamento dos nutrientes da ração pelos pintos e melhor desempenho.

Avaliação de herbicidas para o controle de egéria em laboratório, caixa d'água e represa sem fluxo de água

Este projeto teve por objetivo avaliar a eficácia de herbicidas para controle de plantas aquáticas submersas das espécies Egeria densa e Egeria najas. O estudo foi realizado em três etapas consecutivas: em laboratório, em caixas d'água e numa represa de pequeno porte, sem fluxo de água. Na primeira etapa, avaliou-se a eficiência de 23 herbicidas utilizados em áreas agrícolas e disponíveis no mercado brasileiro. As elevadas concentrações em que os herbicidas foram efetivos inviabilizam programas de controle fundamentados em uma única aplicação. No experimento em caixas d'água, foram avaliados os efeitos de doses crescentes de fluridone, nas formulações líquida e granulada, no controle de Egeria densa e Egeria najas. Foram testadas as concentrações de 10, 20, 40, 80 e 150 ppb de fluridone na formulação líquida e 20, 40, 80 e 150 ppb na granulada. Após uma única aplicação, os resultados indicaram que o fluridone, nas concentrações de 80 e 150 ppb, em ambas as formulações, foi eficaz no controle dessas duas espécies. No experimento em represa de pequeno porte sem fluxo de água, avaliou-se o efeito da manutenção das concentrações de fluridone no controle de Egeria najas. Uma represa de 1.980 m² foi tratada com sete aplicações de fluridone, na formulação líquida, visando a manutenção das concentrações do ingrediente ativo na água entre 10 e 20 ppb. Os resultados indicaram que o controle proporcionado pelo herbicida foi superior a 99%. Não houve modificação significativa nas características relacionadas à qualidade da água.

Isomaltulose production from Sucrose by Protaminobacter rubrum immobilized in calcium alginate

Different culture conditions for Protaminobacter rubrum and enzymatic reaction parameters were evaluated with the goal of improving isomaltulose production. P. rubrum was grown in a medium with 1% (w/v) cane molasses and 0.5% yeast extract and achieved a maximum cell yield Y(x/s) of 0.295 g of cells/g sucrose and a specific growth rate (mu) of 0.192 h(-1). The immobilization of P. rubrum cells was carried out with calcium alginate, glutaraldehyde and polyethyleneimine. Stabile immobilized cell pellets were obtained and used 24 times in batch processes. Enzymatic conversion was carried out at different sucrose concentrations and in pH 6 medium with 70% (w/v) sucrose at 30 degrees C an isomaltulose yield of 89-94% (w/v) was obtained. The specific activity of the P. rubrum immobilized pellets in calcium alginate at 30 degrees C ranged from 1.6 to 4.0 g isomaltulose g(-1) pellet h(-1), respectively with 70% and 65% sucrose solution, while in lower sucrose concentration had higher specific activities presumably due to substrate inhibition of the isomaltulose synthase in higher sucrose concentrations. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Preparation and characterization of PVDF/CaCO3 composites

The contribution of new materials, involving composites and blends, has been reaching the most varied fields of science, as much of the scientific as technological point of view. This is due to the man's needs in applications, especially in medicine areas. Thus, this work shows the preparation and characterization of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and calcium carbonate (CaCO3) Composite films in order to analyse the incorporation of CaCO3 in PVDF for future application in bony restoration and bony filling. The films were prepared by casting method, where the PVDF pellet shape was dissolved in dimethylacetamide (DMA) and in a separate container CaCO3/DMA emulsion was also made. Soon afterwards they were mixed in several proportions 100/00, 95/05, 85/15, 70/30 in weight and left to dry in greenhouse. Homogeneous and flexible films were obtained and structurally characterized by attenuated total reflection infrared spectroscopy (FT-IR/ATR), thermal analyses (DSC, TGA), X-ray diffractometry, optical and scanning electron microscopies. The results showed that the material was a composite with good thermal stability until around 400 degrees C, the crystallinity of PVDF was non-polar alpha-phase and the obtained films were porous, being these filled with CaCO3. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Inclusion complex of piroxicam with beta-cyclodextrin and incorporation in cationic microemulsion. In vitro drug release and in vivo topical anti-inflammatory effect

Topical formulations of piroxicam were evaluated by determination of their in vitro release and in vivo anti-inflammatory effect. The in vitro release assay demonstrated that the microemulsion (ME) systems provided a reservoir effect for piroxicam release. However, the incorporation of the ME into carboxyvinilic gel provoked a greater reduction in the release of piroxicam than the ME system alone. Anti-inflammatory activity was carried out by the cotton pellet granuloma inhibition bioassay. Topical anti-inflammatory effect of the piroxicam inclusion complex/ME contained in carboxyvinilic gel showed significant inhibition of the inflammation process (36.9%, P < 0.05). Subcutaneous administration of the drug formulations showed a significant effect on the inhibition of inflammation, 68.8 and 70.5%, P <0.05, when the piroxicam was incorporated in ME and in the combined system beta -cyclodextrin (B-CD)/ME, respectively, relative to the buffered piroxicam (42.2%). These results demonstrated that the ME induced prolonged effects, providing inhibition of the inflammation for 9 days after a single dose administration. (C) 2001 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Piroxicam encapsulated in liposomes: Characterization and in vivo evaluation of topical anti-inflammatory effect

Liposomes of soya phosphatidylcholine, cholesterol, and stearylamine (molar ratio 6/3/1) and 0.1% alpha-tocopherol were prepared by the extrusion of multilamellar vesicles through 0.2-mu m polycarbonate membrane. Liposomes were characterized by electron transmission microscopy, and the mean structure diameter was 278 nm. The encapsulation efficiency obtained was 12.73%. The topical anti-inflammatory effect was evaluated in vivo by the cotton pellet granuloma method. We analyzed free piroxicam at 4 mg/kg, piroxicam encapsulated in liposomes added to 1.5% hydroxyethylcellulose (HEC) gel at 1.6 mg/kg, and piroxicam encapsulated in liposomes added to HEC gel at 4 mg/kg; the inhibition of inflammation obtained was 21.1%, 32.8%, and 47.4%, respectively. These results showed that the encapsulation of piroxicam produced an increase of topical anti-inflammatory effect, suggesting that the inhibition of inflammation can be obtained with lower drug concentrations.

Recovery of silver residues from dental amalgam

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