Influência do teor de nitrogênio no cultivo de Spirulina maxima em duas temperaturas - Parte I: Alteração da composição da biomassa

Spirulina maxima é uma cianobactéria de grande interesse para a produção de substâncias nutritivas e terapêuticas. É mesofílica, essencialmente fotoautotrófica, sendo suas principais fontes de nitrogênio os nitratos, uréia ou sais de amônio em meios com alta alcalinidade [1, 2, 3, 10, 16]. Spirulina maxima foi cultivada em fermentadores, expostos a luz com intensidade de 2400lux, contendo 3L do meio proposto por PAOLETTI, PUSHPARAJ & TOMASELLI [7] com concentração de 2,5g/L de KNO3, em meio modificado com 0,2g/L de KNO3 e em meio sem fonte de nitrogênio, denominados respectivamente meios 2,5N, 0,2N e SN, visando observar as alterações provocadas em sua composição final. Em culturas crescidas a 35ºC observou-se redução do teor de proteínas na massa celular seca de 28,84% e de 32,87%, aumento do teor de carboidratos de 30,34% e de 54,21% e aumento dos lipídios totais de 287,90% e 277,37%, quando se utilizou os meios 0,2N e SN, respectivamente, em comparação com o meio 2,5N. O teor de cinzas mostrou variação desprezível. Quando a temperatura de cultivo foi reduzida para 25ºC, ocorreu uma redução do teor de proteínas da massa seca de 40,28% e 39,02%, aumento de teor de carboidratos de 88,90% e de 91,15% e aumento do teor de lipídios totais em 321,25% e de 307,08%, quando se utilizou os meios 0,2N e SN em comparação com o meio 2,5N, respectivamente. Os resultados mostraram alterações sensíveis na composição da biomassa seca, com a diminuição do teor de nitrogênio e da temperatura de cultivo, exceto no teor de cinzas que não foi significativo.

Estudo da influência da temperatura na degradação termoquímica da biomassa de avelós

The bio-oil obtained from the pyrolysis of biomass has appeared as inter-esting alternative to replace fossil fuels. The aim of this work is to evaluate the influence of temperature on the yield of products originating from the pyrolysis process of the powder obtained from the dried twigs of avelós (Euphorbia tirucalli), using a rotating cylinder reactor in laboratory scale. The biomass was treated and characterized by: CHNS, moisture, volatiles, fixed carbon and ashes, as well as evaluation of lignin, cellulose and hemicellulose, besides other instrumental techniques such as: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX and MEV. The activation energy was evaluated in non-isothemichal mode with heating rates of 5 and 10 oC/min. The obtained results showed biomass as feedstock with potential for biofuel production, because presents a high organic matter content (78,3%) and fixed-carbon (7,11%). The activation energy required for the degradation of biomass ranged between 232,92 392,84 kJ/mol, in the temperature range studied and heating rate of 5 and 10°C/min. In the pyrolysis process, the influence of the reaction temperature was studied (350-520 ° C), keeping constant the other variables, such as, the flow rate of carrier gas, the centrifugal speed for the bio-oil condensationa, the biomass flow and the rotation of the reactor. The maximum yield of bio-oil was obtained in the temperature of 450°C. In this temperature, the results achieved where: content of bio-oil 8,12%; char 32,7%; non-condensed gas 35,4%; losts 23,8%; gross calorific value 3,43MJ/kg; pH 4,93 and viscosity 1,5cP. The chromatographic analysis of the bio-oil produced under these conditions shows mainly the presence of phenol (17,71%), methylciclopentenone (10,56%) and dimethylciclopentenone (7,76%)

Estudo da influência da temperatura na degradação termoquímica da biomassa de avelós (euphorbia tirucalli Linn)

The bio-oil obtained from the pyrolysis of biomass has appeared as inter-esting alternative to replace fossil fuels. The aim of this work is to evaluate the influence of temperature on the yield of products originating from the pyrolysis process of the powder obtained from the dried twigs of avelós (Euphorbia tirucalli), using a rotating cylinder reactor in laboratory scale. The biomass was treated and characterized by: CHNS, moisture, volatiles, fixed carbon and ashes, as well as evaluation of lignin, cellulose and hemicellulose, besides other instrumental techniques such as: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX and MEV. The activation energy was evaluated in non-isothemichal mode with heating rates of 5 and 10 oC/min. The obtained results showed biomass as feedstock with potential for biofuel production, because presents a high organic matter content (78,3%) and fixed-carbon (7,11%). The activation energy required for the degradation of biomass ranged between 232,92 392,84 kJ/mol, in the temperature range studied and heating rate of 5 and 10°C/min. In the pyrolysis process, the influence of the reaction temperature was studied (350-520 ° C), keeping constant the other variables, such as, the flow rate of carrier gas, the centrifugal speed for the bio-oil condensationa, the biomass flow and the rotation of the reactor. The maximum yield of bio-oil was obtained in the temperature of 450°C. In this temperature, the results achieved where: content of bio-oil 8,12%; char 32,7%; non-condensed gas 35,4%; losts 23,8%; gross calorific value 3,43MJ/kg; pH 4,93 and viscosity 1,5cP. The chromatographic analysis of the bio-oil produced under these conditions shows mainly the presence of phenol (17,71%), methylciclopentenone (10,56%) and dimethylciclopentenone (7,76%)

Influência espaço-temporal e fisiológica na absorção de nutrientes e elementos tóxicos por Eichhornia crassipes visando o uso adequado da sua biomassa: o caso do Rio Apodi/Mossoró - RN

This study aims to determine the amount of nutrients and toxic elements in aquatic macrophytes of species Eichhornia crassipes present in River Apodi/Mossoró - RN and check some of the possibilities of using the biomass produced, based on the influence of space - temporal and physiological absorption of nutrients by plants. For this, was determined: Leaf area, Leaf wet mass, Leaf dry mass, Real humidity, Apparent humidity, Ash, Total nitrogen, Crude protein, Calcium, Magnesium, Potassium, Total phosphorus, Sodium, Iron, Copper, Manganese, Zinc, Nickel, Cobalt, Aluminum, Cadmium, Lead and Total chromium at different times, 2 sampling points and 2 parts of plants (leaves and roots). The results show that the levels of nutrients, protein and toxic elements present in plant tissue of Eichhornia crassipes are influenced by spatial, temporal and physiological variability. In general, because the maximum values in the dry matter for total nitrogen (4.4088 g/100g), crude protein (27.5549 g/100g), total phosphorus (0.642 g/100 g), calcium (1.444 g/100g), magnesium (0.732 g/100 g), potassium (7.51 g/100 g), copper (4.4279 mg/100g), manganese (322.668 mg/100g), sodium (1.39 g/100g), iron (194.169 mg/100g) and zinc (3.5836 mg/100g), there was the possibility of using biomass of Eichhornia crassipes for various purposes such as in food animal, products production for human consumption, organic fertilizers, fabrication of brick low cost, and crafts. For all these applications requires a control of the levels of substances in plant tissue. Based on the levels of nutrients and crude protein, the younger plants (0 Month) would be best to have their biomass used. Moreover, one factor that contributes to the use of larger plants (6 Months), the levels of toxic elements which have significantly small or below the detection limit. Therefore, further studies quantifying the biomass produced/m2 at 0 and 6 months are needed for a more correct choice for the best time of harvest

Produção de carvão ativado a partir da biomassa residual da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa L.) para adsorção de cobre (II)

Produziu-se carvão ativado a partir da casca da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa L.) para ser utilizado na remoção de cobre (II), no processo de adsorção em sistema de batelada. A casca é resíduo do beneficiamento da castanha, que foi coletada, selecionada, lavada em água corrente e depois secada em estufa a 150ºC por 24 h. Os carvões foram carbonizados a 400 ºC por 3 h e ativados termicamente a 800ºC em tempos de 1, 2 e 3 h, quando receberam as respectivas codificaçõesCA1, CA2 e CA3. Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L^-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L^-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2^a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes.

Caracterização físico-química da biomassa produzida em sistemas florestais de curta rotação para geração de energia

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Monitorização das condições de operação de uma caldeira a biomassa

A reduzida informação e o pouco trabalho científico desenvolvido na área de sistemas de combustão de biomassa de média potência, faz dos objectivos propostos neste trabalho elementos importantes. O trabalho científico a seguir apresentado, vai permitir obter as bases para o desenvolvimento de condições apropriadas de operação de sistemas de combustão a biomassa, aumentando a eficiência e a rentabilidade económica deste tipo de sistema energético. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na aplicação de metodologias de monitorização que permitam caracterizar e melhorar a eficiência do sistema de combustão, na implementação dos métodos escolhidos e na monitorização das condições de operação de uma caldeira industrial de combustão de biomassa, destacando-se: (i) monitorização dos caudais de alimentação de biomassa à caldeira realizada por sistemas de alimentação sem-fim; (ii) análise e monitorização de temperaturas e pressão; (iii) monitorização do caudal de ar de combustão; (iv) monitorização do caudal de gases de exaustão; (v) monitorização da potência térmica; (vi) monitorização da composição do efluente gasoso. A caracterização físicas de amostras de biomassa, o teste a diferentes tipos de biomassa com diferentes condições de operação e a recolha de amostras de cinzas de combustão para a caracterização físico-química são outros métodos de monitorização e caracterização aplicados. Também foi desenvolvido e aplicado um ensaio de controlo do sistema de alimentação em modo de operação manual e comparado com o sistema de controlo do sistema de alimentação em modo de operação automático. O estudo realizado permite concluir que deve ser desenvolvido e implementado um algoritmo de controlo e operação da fornalha que permita um doseamento mais adequado dos caudais de combustível e ar de combustão com vista a melhorar o desempenho do sistema combustão.

Qualidade da biomassa em híbridos de capim-elefante para fins energéticos.

Além do uso como forrageira, o capim-elefante vem sendo utilizado como fonte de energia alternativa. Isso se deve pela sua alta capacidade de produção de biomassa. É desejável que essa biomassa tenha alto teor de fibras e baixo de cinzas, por isso há necessidade de se obter materiais genéticos com essas características. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar as características químicas dos híbridos de capim-elefante e dos seus genitores para produção de biomassa energética. O experimento foi conduzido na Empresa de Pesquisa Agropecuária do Estado do Rio de Janeiro, localizada em Campos dos Goytacazes, nos anos de 2011 e 2012. Foram efetuados dois cortes onde foram avaliadas: Porcentagem de cinzas (%CIN); fibra de detergente neutro (%FDN) e ácido (%FDA); celulose (%CEL); hemicelulose (%HEM); e lignina (%LIG). O delineamento foi em blocos ao acaso, com três repetições. Os tratamentos foram quatro genitores femininos, quatro genitores masculinos, 16 híbridos obtidos em esquema de cruzamento em dialelo parcial e uma testemunha. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey (P < 0,05). Em relação às características avaliadas no presente estudo, as combinações híbridas H1, H3, H5, H7, H9 e os genitores P4 e P6 possuem boas qualidades de biomassa e, com isso, apresentam potencial para uso para fins energéticos.

Características físicas e mecânicas de misturas de solo, cimento e cinzas de bagaço de cana-de-açúcar

This work was done with the objective of studying some physical and mechanical characteristics of the sugarcane bagasse ash added to a soil-cement mixture, in order to obtain an alternative construction material. The sugarcane bagasse ash pre-treatment included both sieving and grinding, before mixing with soil and cement. Different proportions of cement-ash were tested by determining its standard consistence and its compressive resistance at 7 and 28 days age. The various treatments were subsequently applied to the specimens molded with different soil-cement-ash mixtures which in turns were submitted to compaction, unconfined compression and water absorption laboratory tests. The results showed that it is possible to replace up to 20% of Portland cement by sugarcane bagasse ash without any damage to the mixture's compressive strength.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

The durability of the cellulose-cement composites is a decisive factor to introduce such material in the market. Polymers have been used in concrete and mortar production to increase its durability. The goal of this work was the physical and mechanical characterization of cellulose-cement composites modified by a polymer and the subsequent durability evaluation. The work also evaluated the dispersion of acrylic polymer in composites made of Pinus caribaea residues. The physical properties observed were water absorption by immersion and bulk density. Rupture modulus and toughness were determined by flexural test. The specimens were obtained from pads, produced by pressing and wet curing. Samples were subjected to accelerated aging tests by repeated wetting and drying cycles and hot-water bath and natural aging. The scanning electron microscopy (SEM) allowed verifying the fiber and composite characteristics along the time. For the composite range analyzed, it was observed the polymer improved the mechanical properties of composites besides a significant decreasing in water absorption. The use of polymer improved the performance of vegetable fiber-cement composites when compared to the conventional mortar, due to water absorption decreasing.

Ambientes de cultivo, recipientes e substratos na produção de biomassa foliar e radicular em mudas de maracujazeiro amarelo em Aquidauana - MS

The objective of the work was to evaluate the effects of environment, recipients, and substrate compositions in passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.) seedlings biomass production in Pantanal region from September to November of 2006. Experimental trials were conducted in four protected environments, in two types of containers and three different substrate compositions. The environments were: A1 (greenhouse covered with low-density, 150-microns-thick polyethylene film), A2 (monofilament black screened with mesh for 50% of shade), A3 (aluminized screened with mesh for 50% of shade) and A4 (environment covered with straw of native coconut palm); the recipients were: polyethylene bags (R1) (15 x 25 cm) and polystyrene trays (R2) (with 72 cells). There substrates were: S1 (soil + organic compost + vermiculite, 1:1: 1 v/v), S2 (soil + organic compost + sawdust, 1:1: 1 v/v) and S3 (soil + organic compost + vermiculite + sawdust, 1:1: 1/2: 1/2 v/v). The experimental design was completely randomized statistical analysis in split-split-plot, with fifteen replications. The treatments in the plot were environments, in the subplots were pots, and subsubplots were substrates (4 x 2 x 3 = 24 treatments). Fresh and dry mass of aerial and root system parts were evaluated. Environments with screen showed better results for seedlings of yellow passion fruit biomass in polyethylene bags. Polyethylene bags promoted higher biomasses. The substrate with vermiculite showed better results for both types of containers. The substrate with a higher percentage of sawdust showed the worst result.

Biomassa e energia

Biomass was the dominating source of energy for human activities until the middle 19th century, when coal, oil, gas and other energy sources became increasingly important but it still represents ca. 10% of the worldwide energy supply. The major part of biomass for energy is still "traditional biomass" used as wood and coal extracted from native forests and thus non-sustainable, used with low efficiency for cooking and home heating, causing pollution problems. This use is largely done in rural areas and it is usually not supported by trading activities. There is now a strong trend to the modernization of biomass use, especially making alcohol from sugar cane thus replacing gasoline, or biodiesel to replace Diesel oil, beyond the production of electricity and vegetable coal using wood from planted forests. As recently as in 2004, sustainable "modern biomass" represented 2% of worldwide energy consumption. This article discusses the perspectives of the "first" and "second" technology generations for liquid fuel production, as well as biomass gaseification to make electricity or syngas that is in turn used in the Fischer-Tropsch process.

Hidrólise Enzimática de Biomassa

Production of ethanol from biomass fermentation has gained much attention recently. Biomass cellulosic material is first converted into glucose either by chemical or by enzymatic process, and then glucose is fermented to ethanol. Considering the current scenario, where many efforts are devoted for the search of green routes to obtaining ethanol from renewable sources, this review presents the relationship between structure and properties of cellulosic material, pre-treatments and hydrolysis of cellulosic material, and structure and function of cellulase enzyme complex.

Efeitos da depleção de nitrogênio sobre a biomassa e produção lipídica lipídica de três espécies de microalgas fitoplânticas

O uso de lipídios obtidos a partir da biomassa de microalgas tem sido descrito como uma alternativa promissora para a indústria petro-diesel e envolve etapas como o cultivo de microalgas, separação da biomassa e extração de lipídios. Para viabilizar a produção em larga escala, é necessário selecionar as espécies mais produtivas, diminuir os custos de produção e determinar as condições ideais de cultivo. Os gêneros Chlorella, Desmodesmus e Ankistrodesmus apresentam características favoráveis à produção comercial, tendo sido então selecionada uma espécie de cada no presente trabalho. O objetivo do estudo foi avaliar diferentes condições de cultivo de Ankistrodesmus fusiformis, Chlorella vulgaris e Desmodesmus spinosus visando o aumento da produtividade em biomassa e lipídios totais. As algas foram identificadas e cultivadas em laboratório, em condições controladas de temperatura a 26ºC (±1), aeração por borbulhamento à pressão ambiente e luminosidade fornecida por lâmpadas fluorescentes, com intensidade de 47,25 μmol de fótons m-2.s-1 (3500 lux), fotoperiodo de 12h e pH 7, sob duas concentrações estressantes de nitrato de sódio (0,10 g/L e 0,05g/L). Os cultivos duraram em média 16 dias, sendo as curvas de crescimento construídas com dados de espectrofotometria óptica coletados a cada 48h, e a biomassa obtida ao final do cultivo por centrifugação e liofilização de cada unidade experimental. Para extração dos lipídios totais, foi utilizada a mistura de clorofórmio: metanol (1:2), segundo a metodologia de Bligh & Dyer (1959). Os tratamentos de estresse em D.spinosus resultaram em maior acúmulo lipídico, com aumento de até 149,7%, porém com drástica diminuição do crescimento e biomassa. Em C. vulgaris, nos tratamentos de estresse, verificou-se apenas ligeiro aumento do peso seco e teor de lipídios, não havendo diferença significativa entre os tratamentos e o controle. Da mesma forma, A.fusiformis não mostrou respostas significativas ao estresse pela redução de nitrato de sódio do meio, havendo ligeira diminuição do conteúdo lipídico e aumento do crescimento e biomassa. Com respostas diferentes para cada espécie estudada, evidencia-se a necessidade do conhecimento da fisiologia e autoecologia da cepa a ser cultivada em escala comercial visando à produção de ácidos graxos para fins de biodiesel.

Tensão térmica e taxa de reação em um reator para gaseificação de biomassa do tipo concorrente

A conversão da energia química da biomassa em outras formas de energia pode ser processada de diversas maneiras. Dentre essas, encontra-se a gaseificação, que utiliza reatores para conversão da biomassa em gás combustível. Para o dimensionamento de um gaseificador e seus constituintes, vários fatores devem ser levados em consideração, desde as características do combustível até as reais necessidades de energia térmica liberada. Especificamente no dimensionamento da grelha, alguns índices servem de referência, como a tensão térmica e a taxa de reação. Este trabalho teve como objetivos determinar a taxa de reação e a tensão térmica de uma grelha plana utilizada em um gaseificador bem como comparar os valores obtidos com aqueles recomendados para o dimensionamento de grelhas em fornalhas. Foi utilizado um gaseificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplada uma câmara para combustão do gás produzido. O combustível utilizado foi toretes de eucalipto, em pedaços com diâmetro de 4 a 8 cm e comprimento de 10 a 20 cm. Conclui-se que os índices de taxa de reação e tensão térmica encontrados podem ser utilizados como parâmetros para o dimensionamento de grelhas de gaseificadores de leito fixo.