Fossil trees in ancient fluvial channel deposits: evidence of seasonal and longer-term climatic variability

It has been established that large numbers of certain trees can survive in the beds of rivers of northeastern Australia where a strongly seasonal distribution of precipitation causes extreme variations in flow on both a yearly and longer-term basis. In these rivers, minimal flow occurs throughout much of any year and for periods of up to several years, allowing the trees to become established and to adapt their form in order to facilitate their survival in environments that experience periodic inundation by fast-flowing, debris-laden water. Such trees (notably paperbark trees of the angiosperm genus Melaleuca) adopt a reclined to prostrate, downstream-trailing habit, have a multiple-stemmed form, modified crown with weeping foliage, development of thick, spongy bark, anchoring of roots into firm to lithified substrates beneath the channel floor, root regeneration, and develop in flow-parallel, linear groves. Individuals from within flow-parallel, linear groves are preserved in situ within the alluvial deposit of the river following burial and death. Four examples of in situ tree fossils within alluvial channel deposits in the Permian of eastern Australia demonstrate that specialised riverbed plant communities also existed at times in the geological past. These examples, from the Lower Permian Carmila Beds, Upper Permian Moranbah Coal Measures and Baralaba Coal Measures of central Queensland and the Upper Permian Newcastle Coal Measures of central New South Wales, show several of the characteristics of trees described from modern rivers in northeastern Australia, including preservation in closely-spaced groups. These properties, together with independent sedimentological evidence, suggest that the Permian trees were adapted to an environment affected by highly variable runoff, albeit in a more temperate climatic situation than the modem Australian examples. It is proposed that occurrences of fossil trees preserved in situ within alluvial channel deposits may be diagnostic of environments controlled by seasonal and longer-term variability in fluvial runoff, and hence may have value in interpreting aspects of palaeoclimate from ancient alluvial successions. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Skin-friction measurements in a supersonic combustor with crossflow fuel injection

Shock-tunnel experiments have been performed to measure the effect on skin-friction drag in a supersonic combustor of flow disturbances induced by hydrogen fuel injection transverse to the airstream. Constant-area, circular cross section combustors of lengths varying up to 0.52 m were employed. The experiments were done at a stagnation enthalpy of 7.2 MJ . kg(-1) and a Mach number of 4.3, with a boundary layer that was turbulent downstream of the 0.14-m station in the combustors. Combustor skin-friction drag was measured by a method based on the stress wave force balance, the method being validated by agreement between fuel-off skin-friction drag measurements and predictions using existing skin-friction theories. When fuel was injected, it was found that the drag remained at fuel-off values. Thus, the streamwise vortices and other flow disturbances induced by the fuel injection, mixing, and combustion, which are expected to be present in a scramjet combustor, did not influence the skin-friction drag of the combustors.

Can long-distance dispersal be inferred from the New Zealand plant fossil record?

New Zealand is generally thought to have been physically isolated from the rest of the world for over 60 million years. But physical isolation may not mean biotic isolation, at least on the time scale of millions of years. Are New Zealand's present complement of plants the direct descendants of what originally rafted from Gondwana? Or has there been total extinction of this initial flora with replacement through long-distance dispersal (a complete biotic turnover)? These are two possible extremes which have come under recent discussion. Can the fossil record be used to decide the relative importance of the two endpoints, or is it simply too incomplete and too dependent on factors of chance? This paper suggests two approaches to the problem-the use of statistics to apply levels of confidence to first appearances in the fossil record and the analysis of trends based on the entire palynorecord. Statistics can suggest that the first appearance of a taxon was after New Zealand broke away from Gondwana-as long as the first appearance in the record was not due to an increase in biomass from an initially rare state. Two observations can be drawn from the overall palynorecord that are independent of changes in biomass: (1) The first appearance of palynotaxa common to both Australia and New Zealand is decidedly non-random. Most taxa occur first in Australia. This suggests a bias in air or water transport from west to east. (2) The percentage of endemic palynospecies in New Zealand shows no simple correlation with the time New Zealand drifted into isolation. The conifer macrorecord also hints at complete turnover since the Cretaceous.

Repeated flood events and fossil forests at Curio Bay (Middle Jurassic), New Zealand

During the Middle Jurassic, the regional environment of Curio Bay, southeast South Island, New Zealand, was a fluvial plain marginal to volcanic uplands. Intermittent flashy, poorly-confined flood events buried successive conifer forests. With the termination of each flood, soils developed and vegetation was reestablished. In most cases, this developed into coniferous forest. In approximately 40 m of vertical section, 10 fossil forest horizons can be distinguished, highlighting a type of fluvial architecture which is poorly documented. Flood-basin material is minimal, but a short-Lived floodbasin lake is inferred to have developed within the interval of study. Paleocurrent indicators suggest enclosure of the basin on more than one side. Sedimentation style suggests a relatively dry (less than humid but not arid) climate with seasonal rainfall. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

N-15 natural abundance of fossil peat reflects the influence of animal-derived nitrogen on vegetation

delta(15)N signatures of fossil peat were used to interpret past ecosystem processes on tectonically active subantarctic Macquarie Island. By comparing past vegetation reconstructed from the fossil record with present-day vegetation analogues, our evidence strongly suggests that changes in the delta(15)N signatures of fossil peat at this location reflect mainly past changes in the proportion of plant nitrogen derived from animal sources. Associated with uplift above sea level over the past 8,500 years, fossil records in two peat deposits on the island chronicle a change from coastal vegetation with fur and elephant seal disturbance to the existing inland herbfield. Coupled with this change are synchronous changes in the delta(15)N signatures of peat layers. At two sites N-15-enriched peat delta(15)N signatures of up to +17parts per thousand were associated with a high abundance of pollen of the nitrophile Callitriche antarctica (Callitrichaceae). At one site fossil seal hair was also associated with enriched peat delta(15)N. Less N-15 enriched delta(15)N signatures (e.g. -1.9parts per thousand to +3.9parts per thousand) were measured in peat layers which lacked animal associated C. antarctica and Acaena spp. Interpretation of a third peat profile indicates continual occupation of a ridge site by burrowing petrels for most of the Holocene. We suggest that N-15 signatures of fossil peat remained relatively stable with time once deposited, providing a significant new tool for interpreting the palaeoecology.

Poultry manure: source of fertilizer, fuel and feed

The weight of poultry manure produced per day approximately equals the weight of feed eaten by poultry each day. Diet reformulation may reduce valuable nutrient waste but feed waste in manure can be used economically as a source of fertilizer, fuel and ruminant feed. Its value as a poultry feed is uncertain and needs further investigation.

Reducing fuel consumption through modular vehicle architectures

By identifying energy waste streams in vehicles fuel consumption and introducing the concept of lean driving systems, a technological gap for reducing fuel consumption was identified. This paper proposes a solution to overcome this gap, through a modular vehicle architecture aligned with driving patterns. It does not address detailed technological solutions; instead it models the potential effects in fuel consumption through a modular concept of a vehicle and quantifies their dependence on vehicle design parameters (manifesting as the vehicle mass) and user behavior parameters (driving patterns manifesting as the use of a modular car in lighter and heavier mode, in urban and highway cycles). Modularity has been functionally applied in automotive industry as manufacture and assembly management strategies; here it is thought as a product development strategy for flexibility in use, driven by environmental concerns and enabled by social behaviors. The authors argue this concept is a step forward in combining technological solutions and social behavior, of which eco-driving is a vivid example, and potentially evolutionary to a lean, more sustainable, driving culture.

Study on the glycerolysis reaction of high free fatty acid oils for use as biodiesel feedstock

Biodiesel is the main alternative to fossil diesel and it may be produced from different feedstocks such as semi-refined vegetable oils, waste frying oils or animal fats. However, these feedstocks usually contain significant amounts of free fatty acids (FFA) that make them inadequate for the direct base catalyzed transesterification reaction (where the FFA content should be lower than 4%). The present work describes a possible method for the pre-treatment of oils with a high content of FFA (20 to 50%) by esterification with glycerol. In order to reduce the FFA content, the reaction between these FFA and an esterification agent is carried out before the transesterification reaction. The reaction kinetics was studied in terms of its main factors such astemperature, % of glycerin excess, % of catalyst used, stirring velocity and type of catalyst used. The results showed that glycerolysis is a promising pretreatment to acidic oils or fats (> 20%) as they led to the production of an intermediary material with a low content of FFA that can be used directly in thetransesterification reaction for the production of biodiesel. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Central de produção de energia eléctrica a partir de energia solar térmica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Valorização energética do biogás de um aterro de resíduos sólidos urbanos

Actualmente, a sociedade depara-se com um enorme desafio: a gestão dos resíduos sólidos urbanos. A sua produção tem vindo a aumentar devido à intensificação das actividades humanas nas últimas décadas. A criação de um sistema de gestão dos resíduos é fundamental para definir prioridades nas acções e metas para que haja uma prevenção na produção de resíduos. Os resíduos sólidos urbanos quando dispostos de forma inadequada podem provocar graves impactos ambientais, tendo sido neste trabalho demonstrado que através de uma gestão eficiente destes é possível aproveitar o potencial energético do biogás e consequentemente diminuir o consumo de combustíveis fósseis reduzindo o impacto ambiental. Os aterros sanitários devem funcionar como a ultima etapa do sistema de tratamento dos resíduos sólidos urbanos e são uma alternativa a ter em conta se forem tomadas todas as medidas necessárias. Estima-se que os aterros sejam responsáveis pela produção de 6-20% do metano existente e que contribuam com 3-4% da produção anual de gases efeito de estufa provenientes de actividades antropogénicas1. É, portanto, fundamental proceder a uma impermeabilização do solo e à criação de condições para recolha do biogás produzido durante a decomposição dos resíduos. Foi estimada a produção de biogás, de acordo com o modelo “LandGEM”, no entanto comparando esta produção com a produção medida pelo explorador, constatou-se uma diferença significativa que pode ser justificada pelo: modo de funcionamento do aterro (longos períodos de paragem); desvio dos resíduos rapidamente biodegradáveis para valorização; a existência de uma percentagem superior ao normal de oxigénio no biogás; a utilização de escórias e cinzas, e a correspondente redução da humidade devido ao compactamento exercido sobre os resíduos durante a sua deposição. Visto tratar-se de um estudo de viabilidade económica da valorização do biogás, foram propostos três cenários para a valorização do biogás. O 1º cenário contempla a instalação de um sistema gerador de energia para comercialização junto da Rede Eléctrica Nacional. O 2º Cenário contempla a instalação de um sistema alternativo de alimentação à caldeira da central de valorização energética de forma a substituir o combustível utilizado actualmente. E o 3º Cenário vem de encontro com os resultados observados actualmente onde se verifica uma reduzida produção/recolha de biogás no aterro. Assim é proposto um sistema gerador de energia que garanta o auto-consumo da exploração do aterro (26 MWh/ano). Qualquer um dos cenários apresenta uma VAL negativa o que leva a concluir que não são viáveis. No entanto, através da análise de sensibilidade, verificamos que estes são claramente afectados por factores como o benefício e o investimento anual, concluindo-se que com alterações nos factores de cálculo, como por exemplo, um aumento no consumo de combustível auxiliar da caldeira (2º cenário), ou com um aumento da factura eléctrica (3º cenário), ou com o aumento do tempo de retorno do investimento inicial(1º cenário), os projectos podem-se tornar viáveis. Por fim importa referir que independentemente da valorização é fundamental continuar a eliminar a máxima quantidade de metano produzida para tentar diminuir o impacto que este tem sobre o ambiente.

Análise técnica e económico-financeira de um sistema de abastecimento de veículos zero emissões integrando um sistema fotovoltaico

Com o aumento da população mundial registado nos últimos anos surgiu também uma maior procura energética. Esse aumento foi inicialmente colmatado recorrendo essencialmente a fontes de origem fóssil, pelo facto destas serem mais baratas. No entanto, essa tendência de preços baixos sofreu o primeiro abalo nos anos 70 do século passado, altura em que o preço do petróleo disparou, devido a questões políticas. Nessa altura ficou visível para os países ocidentais o quanto estes eram dependentes dos países produtores de petróleo que, em geral, são instáveis politicamente. Começou então a procura de fontes energéticas alternativas. Além da questão económica do aumento do preço dos combustíveis, existe também o problema ambiental. Os maiores responsáveis pela emissão de gases efeito estufa (GEE) são os combustíveis fósseis. Os GEE contribuem para o aquecimento global, o que origina fenómenos ambientais severos que poderão levar a mudanças climáticas significativas. As energias renováveis apresentam-se como a solução mais viável ao problema energético e ambiental que se verifica actualmente, porque permitem colmatar o aumento da procura energética de uma forma limpa e sustentável. Na sequência destes problemas surgiram nos últimos anos veículos que permitem reduzir ou mesmo eliminar o consumo de combustíveis fósseis, como os veículos híbridos eléctricos, eléctricos e a hidrogénio. Nesta dissertação analisa-se um sistema que foi pensado para ser implementado em áreas de serviço, que permite efectuar o carregamento de electric vehicles (EV) utilizando energia eléctrica de origem fotovoltaica e a produção de hidrogénio para os fuels cell electric vehicles (FCEV). É efectuada uma análise económica do sistema, uma análise ambiental e analisou-se também o impacto na redução da dependência do país em relação ao exterior, sendo ainda efectuada uma pequena análise ao sistema MOBIE. No caso dos veículos a hidrogénio, foi determinada qual seria a melhor opção em termos económicos, para a produção de hidrogénio considerando três regimes de produção: recorrendo apenas à energia eléctrica proveniente do sistema fotovoltaico, apenas à energia eléctrica da rede, ou uma combinação dos dois regimes. O sistema estudado nesta dissertação apresenta um enorme potencial a nível energético e ambiental, surgindo como alternativa para abastecer os veículos que irão permitir, no futuro, eliminar a dependência energética em relação às fontes fósseis e ao mesmo tempo diminuir a quantidade de gases efeito estufa emitidos para a atmosfera.

Aumento de energia renovável na Ilha da Madeira: proposta integrada para o setor dos transportes e da geração de energia elétrica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia