Análise do Sistema de Tratamento de Efluentes Gasosos de uma Central de Valorização Energética de Resíduos Sólidos Urbanos

O sistema de tratamento dos gases formados durante a combustão de Resíduos Sólidos Urbanos, (RSU), é um dos componentes mais importantes de uma instalação de incineração. O seu controlo e optimização asseguram a redução dos gases nocivos formados para valores que não representam quaisquer perigos para a saúde pública e ambiental, o que leva a incineração a ser considerada uma das técnicas mais seguras e eficientes para o tratamento dos RSU. A combinação desta técnica com produção de energia eléctrica, por recuperação de calor da combustão dos resíduos, tem contribuído gradualmente para o desenvolvimento socioeconómico. Este trabalho surgiu da necessidade de optimização do sistema de controlo dos gases ácidos, (HCl, NOx, SO2 e HF), da Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos, (CTRSU), da Empresa Valorsul e dos respectivos consumos dos reagentes utilizados no tratamento dos referidos gases, nomeadamente o leite de cal e a amónia. No entanto, procedeu-se apenas com uma análise detalhada do referido sistema de controlo, de modo a identificar as principais dificuldades e possíveis soluções teóricas para as mesmas. Os conhecimentos adquiridos poderão contribuir futuramente para a optimização do sistema de controlo em questão, de modo a garantir a dosagem óptima dos referidos reagentes, diminuindo assim o custo dos mesmos. O presente trabalho também tem como objectivos, a compreensão da tecnologia de valorização energética de resíduos no contexto do tratamento de RSU em Portugal e a análise do processo de formação dos gases durante a combustão dos RSU, principalmente a dos gases ácidos. Em Portugal o tratamento dos RSU é sobretudo por eliminação, deposição directa em aterro sanitário, tendo ocupado em 2012, uma percentagem de 54% do total dos RSU produzidos, no entanto a valorização tem vindo a desenvolver-se e actualmente cerca de 21% dos resíduos produzidos é valorizado energeticamente. Do mesmo modo, a Reciclagem e a valorização orgânica têm progredido nos últimos anos, embora lentamente. A formação dos gases ácidos é influenciada sobretudo pela composição física dos RSU, que contêm na sua matriz materiais constituídos por átomos de azoto, enxofre, cloro e fluor e por certas condições operatórias de incineração, nomeadamente temperatura elevadas, humidade e excesso de ar. A composição física dos resíduos é um parâmetro não controlável pelo operador do sistema de tratamento dos gases, pelo que as condições de incineração devem ser adequadamente controladas, no âmbito de prevenir ou reduzir a formação destes gases. A CTRSU da Valorsul apresenta, em geral, um sistema de tratamento dos gases eficiente, garantido assim que os valores limites de emissão dos gases se encontrem em conformidade com a lei. No entanto, para cumprir este requisito é necessário um consumo excessivo da amónia e leite de cal utilizados no tratamento destes gases. O elevado consumo destes reagentes deve-se sobretudo à dificuldade de optimização da dosagem dos mesmos, como VI consequência de um atraso verificado no sistema de controlo dos gases implementado na Central, “Sample and Hold PID”. Este atraso é de aproximadamente dois minutos e é causado pelo tempo em que os gases levam a percorrer o ponto onde é feita a injecção dos reagentes até ao ponto de extracção dos gases na chaminé, mais o tempo de atraso imposto pelo sistema de monitorização em contínuo das emissões. Através do software simulink do MATLAB realizou-se uma simples simulação do sistema de controlo de emissão dos gases NOx e caudal de amónia, em malha aberta com controlador proporcional, com o objectivo de reproduzir os resultados obtidos através de um controlo real em malha aberta realizada na CTRSU. Verificou-se que estes estão de acordo com o esperado, ou seja as saídas dos controladores do caudal de amónia e concentração do NOx, correspondem às variações efectuadas na válvula de regulação de amónia. Como possíveis soluções teóricas para a redução do atraso do sistema, sugeriu-se a introdução de um compensador de atraso baseado na técnica de Predição de Smith, no sistema de controlo já implementado, ou a implementação de um novo sistema de controlo baseado em sistemas de inteligências artificiais, nomeadamente as Redes Neuronais.

GESTÃO DE ENERGIA EM REDES DE SENSORES SEM FIOS

A energia é um recurso limitado em redes de sensores sem fios, pelo que uma gestão eficiente da energia disponível é crucial para aumentar o seu tempo de vida operacional. Assim, a gestão de energia em redes de sensores sem fios tem estado focada no desenvolvimento de mecanismos de activação sincronizada de nós “adormecidos” e de tecnologias de captação de energia do meio envolvente. O objectivo deste trabalho consistiu em explorar estas duas abordagens para criar condições de disponibilidade contínua de energia nos nós de redes sem fios: em primeiro lugar, explorando tecnologias de captação de energia de importantes fontes no meio envolvente: luz solar, diferenciais térmicos e campos electromagnéticos, e, também, cultivando métodos e tecnologias de despertar por radiofrequência (wake-up radio) como forma mais adequada de gerir as oportunidades de operação dos nós de uma rede, poupando energia no tempo restante. São apresentados estudos e soluções realizadas no âmbito industrial, bem como os métodos e resultados da análise realizada para a sua validação. Assim, conseguiu-se:  Uma solução baseada na captação de energia solar, com uma eficiência superior a 70% (desde a saída do painel fotovoltaico), capaz de suportar sensores e repetidores numa rede, acumulando energia correspondente a autonomias de 16 e 40 horas, respectivamente, numa aplicação de diagnóstico de seccionadores de alta-tensão em subestações de distribuição de electricidade;  Uma solução de captação de energia de diferenciais térmicos, para suportar sensores de diagnóstico do estado de funcionamento de purgadores, em linhas industriais de distribuição de vapor, permitindo uma disponibilidade permanente de energia, mesmo para diferenças de temperatura de uns meros 20 °C;  Uma solução de captação de energia de campos magnéticos gerados por correntes eléctricas intensas, para aplicação em sensores sem fios a utilizar em redes de distribuição de electricidade, que, nas circunstâncias dos trabalhos propostos, amplamente demonstrou a viabilidade do conceito e foi industrialmente incorporado numa unidade sem fios para a monitorização de correntes eléctricas e o diagnóstico do estado de fusíveis em postos de transformação;  Duas soluções de despertar por radiofrequência, sem prejuízo da latência de comunicação: (i) despertar colectivo, sincronizado para todos os nós da rede no volume de alcance-rádio do emissor, que se revelou eficaz até aos 37 metros, no interior, consumindo 7 μA e (ii) despertar selectivo, individualizando o nó a activar, com um alcance de 33 metros, igualmente no interior, consumindo 5 μA — em campo aberto, o alcance foi de 10 metros. Em suma: as soluções industriais realizadas no âmbito deste trabalho demonstram a viabilidade de suportar a alimentação em potência de nós de redes sem fios operando em diferentes regimes e dependendo de diversas fontes de energia, em natureza e potência disponível, que, no nosso entender constitui condição necessária ao sucesso industrial das redes de objectos sem fios.

Estudo da deformação de um Vertissolo por meio da tomografia computadorizada de dupla energia simultânea

Utilizando o método da tomografia de duplo feixe de raios gama, foi estudada a variação da densidade de um Vertissolo com a umidade em experimentos de laboratório. Para tanto, foram utilizadas imagens tomográficas de amostras de solo provenientes da atenuação de dois feixes de radiação gama, um de 137Cs e outro de 241Am, os quais forneceram duas equações de atenuação que permitiram determinar duas incógnitas: densidade do solo e umidade. As amostras foram montadas com um mesmo valor inicial de densidade do solo e submetidas a diferentes graus de hidratação. Os resultados mostraram que: (1) o sistema permitiu a determinação da umidade e densidade do solo satisfatoriamente; (2) houve uma variação de aproximadamente 23% no volume das amostras desestruturadas entre a condição seca e saturada; (3) possibilitou a análise da expansividade das amostras deformadas pelo modelo das três retas, o qual permitiu verificar a variação do volume específico do solo durante todo o intervalo de umidade estudado, bem como o conhecimento de alguns pontos característicos importantes da curva de deformação do solo.

Avaliação de atributos de Latossolo Bruno e de Terra Bruna Estruturada da região de Guarapuava, Paraná, por meio de sua energia refletida

Este trabalho teve por objetivo estudar espectralmente amostras de Latossolo Bruno e Terra Bruna Estruturada, provenientes de rochas vulcânicas ácidas na região Centro Sul do estado do Paraná, nas profundidades de 0-20 e 40-60 cm. Foram realizadas a caracterização, discriminação e previsão dos atributos desses solos por meio de sua energia refletida, obtidas em laboratório, pelo sensor IRIS, na faixa espectral de 400 a 2.500 nm. Foi possível discriminar os solos pela intensidade de reflectância e feições de absorção, apesar de apresentarem altos teores de óxidos de ferro, matéria orgânica e textura muito argilosa. A análise discriminante foi 100% eficiente na separação dos solos por sua energia refletida. A gibbsita, a matéria orgânica, a CTC e a tonalidade e a intensidade da cor foram os atributos dos solos que apresentaram equações múltiplas com coeficientes de correlação mais elevados, para sua previsão, por meio da energia refletida.

Índice de desagregação do solo baseado em energia ultra-sônica

A estabilidade de agregados tem sido determinada por meio de peneiramento úmido, impacto de gotas e, mais recentemente, sonificação. O objetivo deste trabalho foi propor um índice baseado em níveis de energia ultra-sônica para expressar a estabilidade de agregados, utilizando material de horizontes A e B de Latossolo Roxo e Terra Roxa Estruturada. Agregados de 4,76 a 7,93 mm foram submetidos a níveis crescentes de energia ultra-sônica. O índice de dispersão (massa de agregados secos e, ou, partículas < 0,053 mm/massa inicial de agregados) foi plotado em função da energia correspondente para dispersão de cada amostra. As curvas de dispersão foram linearizadas, dividindo-se a energia pelo índice de dispersão, obtendo-se uma equação do tipo EA/ID = a + bEA. O índice de desagregação foi obtido, dividindo-se os termos b/a da equação, tendo como unidade mL J-1. Quanto menor o índice de desagregação, maior a estabilidade de agregados, principalmente para amostras dos horizontes A de ambos os solos. A vantagem desse índice sobre um único nível de energia ou mesmo o diâmetro médio geométrico se deve ao fato de ele considerar toda a faixa de energia empregada na curva de dispersão.

Promoció de sistemes micro-eòlics i desenvolupament de capacitats en energia renovable en països en desenvolupament

Informe final del projecte realitzat per al Centre de Cooperació per al Desenvolupament de la UPC.

Efeito da desinfestação do solo pelo uso da energia solar sobre fungos micorrízicos arbusculares

O uso da energia solar como método de desinfestação do solo apresenta como vantagens, além do baixo custo, ausência de riscos para a saúde humana e para o meio ambiente. Seus efeitos sobre microrganismos benéficos são, entretanto, pouco conhecidos. Objetivou-se, neste estudo, avaliar dois métodos de desinfestação do solo por meio da energia solar, quanto aos seus efeitos sobre fungos micorrízicos arbusculares (FMA). Os experimentos foram realizados na Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS), avaliando-se o efeito da solarização e de um coletor solar sobre uma população nativa de fungos micorrízicos. Após 30dias de tratamento, o potencial de inóculo de FMA, determinado pela técnica do número mais provável, foi reduzido em 93% pela solarização e em 99% pelo coletor solar. Verificou-se, ainda, que nas plantas de milho cultivadas em solo tratado durante dois dias no coletor solar, a colonização micorrízica foi, em média, inferior a 1%, não havendo colonização após nove dias de tratamento.

Funções de pedotransferência para predição da umidade retida a potenciais específicos em solos do estado de Pernambuco

Funções de pedotransferência são equações usadas para estimar características edáficas de difícil determinação a partir de outras mais facilmente obtidas. Apesar do bom número de equações disponíveis para estimativa da umidade retida a potenciais matriciais específicos, elas não devem ser usadas indiscriminadamente, pois, em sua maioria, foram desenvolvidas com solos de clima temperado e a partir de dados gerados por métodos diversos dos em uso nos laboratórios brasileiros. O presente trabalho teve por objetivos: (a) elaborar funções de pedotransferência para estimar o conteúdo de água nos potenciais de -33 e -1.500 kPa e a água disponível, a partir de dados granulométricos e de densidade do solo, para solos do estado de Pernambuco e (b) comparar a eficiência de predição das equações propostas em relação a equações similares, disponíveis na literatura. No desenvolvimento das equações, foi utilizada uma base de dados composta por 98 perfis de solos e 467 horizontes. Os perfis foram agrupados, de acordo com Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, em 27 classes de terceiro nível categórico (grande grupo). As equações desenvolvidas apresentaram bons coeficientes de determinação e baixo erro de predição. A sistematização dos dados por atividade da fração argila ou grau aproximado de desenvolvimento ou classe textural não produziu melhorias na capacidade preditiva das pedofunções. As equações propostas em outros trabalhos apresentaram elevado erro de predição, o que restringe a sua utilização para solos do estado de Pernambuco.

Energia livre da sorção de imazaquin em solos ácricos

O herbicida imazaquin apresenta um grupo funcional ionizável ácido e um básico, e seu comportamento no solo é dependente do pH, do conteúdo de carbono orgânico (CO) e dos teores de óxidos, principalmente em solos com carga variável. A energia livre (DG) da reacão de sorção de moléculas de 14C-imazaquin foi estudada em amostras superficiais e subsuperficiais de um Latossolo Vermelho acriférrico (LVwf), de um Latossolo Amarelo ácrico (LAw) e de um Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef), em quatro valores de pH. A equação de Freundlich foi ajustada aos resultados para determinação do coeficiente de sorção. Independentemente da profundidade de coleta das amostras, a estabilidade das formas sorvidas do imazaquin ao solo diminuiu com a elevação do pH. A sorção diminuiu, ou seja, a quantidade de moléculas remanescentes na solução do solo após o equilíbrio aumentou à medida que ocorreu a elevação do pH. Para todas as amostras, DG aumentou de forma mais abrupta nos valores de pH entre o valor da constante de dissociacão da molécula (pKa = 3,8) e pKa + 2 (= 5,8). Nesta faixa, a percentagem de moléculas aniônicas de imazaquin aumentou, favorecendo, desse modo, o aumento da repulsão eletrostática e da solubilidade da molécula em água. Dentre as amostras superficiais, o NVef apresentou maior quantidade de imazaquin sorvido, em razão da maior quantidade de CO e de argila, apresentando, conseqüentemente, menor valor de DG nos diferentes valores de pH. Entretanto, praticamente não ocorreu diferença entre as amostras subsuperficiais dos solos. Os resultados do DG de sorção evidenciaram a importância do pKa do pesticida, do potencial elétrico e da quantidade de óxidos na camada subsuperficial do solo para explicar o comportamento sortivo de herbicidas em solos tropicais altamente intemperizados.

Modelos analíticos para predição do processo da redistribuição da água no solo

A avaliação do processo da redistribuição da água no solo, em condições de campo, demanda considerável tempo e apreciável custo, porque as propriedades hidráulicas do solo sofrem extensa variabilidade espacial e estão sujeitas a freqüentes alterações no tempo. O presente trabalho propõe dois modelos analíticos para estimar a dinâmica desse processo, a partir da adoção do gradiente de potencial hidráulico unitário na equação de Richards. O primeiro modelo estima a umidade do solo e o segundo estima a densidade de fluxo, ambos de acordo com o tempo de drenagem interna para a profundidade de interesse. Os resultados gerados pelos modelos confrontam-se satisfatoriamente física e estatisticamente com os valores medidos da umidade e densidade de fluxo durante o período de drenagem em diferentes profundidades numa Areia Marinha submetida a esse processo em condições de campo. Os modelos propostos exigem somente o conhecimento prévio dos dados da curva de retenção e da condutividade hidráulica do solo na profundidade de interesse.

Efeito da natureza do eletrólito e da força iônica na energia livre da reação de adsorção de níquel em solos

A adsorção é o principal processo responsável pelo acúmulo de metais pesados na superfície dos colóides do solo. O conhecimento detalhado desse fenômeno pode fornecer subsídios para o aprimoramento das práticas de remediação de solos contaminados. Avaliou-se a energia livre (deltaG0) de adsorção de Ni em amostras superficiais (0,0-0,2 m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de um Latossolo Vermelho acriférrico típico textura argilosa (LVwf) e de um Nitossolo Vermelho eutroférrico textura muito argilosa (NVef), utilizando-se soluções de NaCl e CaCl2 em três forças iônicas (1,0, 0,1 e 0,01 mol L-1). As amostras de solo receberam 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 70 mg dm-3 de Ni, na proporção solo:solução de 1:10. A adsorção de Ni pelos solos foi espontânea, visto que a deltaG0 apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de deltaG0 diminuíram com o aumento da dose de Ni adicionada. O NVef apresentou maior deltaG0 que o LVwf devido, principalmente, às suas características químicas e mineralógicas. Os horizontes superficiais apresentaram, em geral, maior deltaG0 em relação aos subsuperficiais, em razão do elevado teor de matéria orgânica encontrado em superfície. A deltaG0 foi maior para as menores forças iônicas do meio, tanto para CaCl2 quanto para NaCl.

Erosividade das chuvas em Uruguaiana, RS, determinada pelo índice EI30, com base no período de 1963 a 1991

A erosividade representa o potencial que as chuvas têm de provocar erosão hídrica no solo. O índice EI30 é um método de determinação dessa erosividade das chuvas e é calculado, para cada chuva individual e erosiva, pelo produto da energia cinética total da chuva e sua intensidade máxima em 30 min. O objetivo deste trabalho foi calcular a erosividade das chuvas do município de Uruguaiana, RS, para subsidiar aplicações práticas em conservação do solo. A partir de pluviogramas diários, foram separados, para cada chuva individual e erosiva, os segmentos com a mesma intensidade, registrados em planilha, digitados e analisados com o programa Chuveros, que calculou o índice EI30. Foram analisadas 978 chuvas erosivas de Uruguaiana, no período de 1963 a 1991, sendo encontrados valores de precipitação média anual de 1.399,8 mm ano-1 e erosividade média anual das chuvas de 8.875 MJ mm ha-1 h-1. Esse é o valor do Fator "R" (erosividade das chuvas) para ser usado na Equação Universal de Perdas de Solo, para predição das perdas de solo por erosão hídrica em Uruguaiana, RS. O período de outubro a abril apresentou 67 e 77,5 % da precipitação e da erosividade anual, respectivamente, sendo por isso necessários maiores cuidados quanto ao manejo dos solos agrícolas. O mês de fevereiro é o de maior potencial erosivo, com 1.403 MJ mm ha-1 h-1. O município de Uruguaiana apresentou 49,2 % do total das chuvas no padrão avançado, 24,5 no padrão intermediário e 26,3 % no padrão atrasado. A erosividade média anual de Uruguaiana pode ser igualada ou superada pelo menos uma vez a cada dois anos. O EI30 médio mensal de Uruguaiana e seu entorno podem ser estimados usando as relações apresentadas com o coeficiente de chuvas, permitindo utilizar dados pluviométricos. O modelo matemático que apresentou a melhor correlação entre o EI30 médio mensal e o coeficiente de chuvas Rc foi o quadrático (r = 0,9948).

Teores de nitrogênio mineral do solo para predição do potencial produtivo de cevada

O teor de N mineral do solo não é usado na recomendação de adubação nitrogenada para cultivos de grãos no Brasil, devido à sua elevada instabilidade por efeito dos fatores ambientais. Seu uso poderia melhorar a eficiência das adubações e reduzir os custos de produção. Foi feita uma análise dos teores de NH4+ e de NO3- do solo, até 15 cm de profundidade, no período da pré-semeadura e do rendimento de grãos em 61 ensaios de cevada, em 20 municípios, em três Regiões Fisiográficas do Rio Grande do Sul, de 2002 a 2005. Os rendimentos foram divididos em classes (muito baixo, baixo, médio, alto e muito alto), que foram relacionadas aos teores de N mineral, usando o modelo de regressão de Gompertz. O ajuste indicou dois marcos de N mineral delimitadores do rendimento relativo: 8 e 18 mg kg-1 de N no solo. Abaixo de 8 mg kg-1 de N houve predomínio de muito baixos rendimentos, evidenciando o efeito da baixa disponibilidade sobre a produtividade. Acima de 18 mg kg-1 de N, este nutriente não foi mais fator decisivo na formação do potencial produtivo, sendo indicativo de potencial produtivo muito alto. Esses valores poderão futuramente ser incorporados como base de um modelo de recomendação de adubação nitrogenada.

Incertezas na predição da erosão com a usle: impactos e mitigação

Apesar de haver significativa variabilidade espacial e temporal nas variáveis de modelos de predição de erosão, mesmo em áreas consideradas homogêneas, ela é raramente incorporada na análise e no planejamento conservacionista. As consequências dessa simplificação são predições incorretas de perda de solo, com implicações para a sustentabilidade agrícola e ambiental de glebas. Os objetivos deste trabalho foram: (a) estimar o efeito da variabilidade espacial e temporal dos fatores da Equação Universal de Perdas de Solo - USLE na predição da erosão em uma área homogênea situada no Distrito Federal; (b) incorporar a incerteza resultante no processo de tomada de decisão conservacionista; e (c) propor medidas para sua mitigação. Os resultados indicam que, apesar do baixo coeficiente de variação médio dos fatores da USLE na área estudada, na faixa de 20 %, o coeficiente de variação da perda de solo (A) estimada foi de 64 %, indicando significativa propagação de incerteza no modelo. A implicação disso é que, mesmo sendo o valor médio de A 19 % menor que o limite médio de tolerância à erosão na gleba (T), haveria ainda uma probabilidade de 43 % de que A fosse superior a T. Para reduzir esse risco, são sugeridas medidas que aumentem a margem de segurança do sistema, como a adoção de práticas conservacionistas. Com a introdução de terraços, a probabilidade de falha do sistema seria reduzida para 12 %. Os resultados reforçam a importância da incorporação das variabilidades e incertezas na estimativa da erosão e no planejamento conservacionista, por meio de análise estocástica.

Regressões Logísticas Múltiplas: fatores que influenciam sua aplicação na predição de classes de solos

Métodos mais eficazes para determinação do padrão de distribuição de classes de solo na paisagem precisam ser avaliados visando suprir a demanda por mapas de solo em escalas regional e global. Neste estudo, Regressões Logísticas Múltiplas foram utilizadas como modelos preditores em uma aplicação de Mapeamento Digital de Solos. Os modelos foram gerados utilizando um mapa de solos existente como variável dependente e atributos de terreno como variáveis independentes, o que possibilitou determinar a probabilidade de encontrar classes de solo na paisagem no primeiro e no segundo nível categórico do SiBCS. A qualidade dos mapas preditos foi verificada por meio da matriz de contingência. A classe dos Argissolos foi predita corretamente, em relação ao mapa original, em aproximadamente 85 %. As classes de solos hidromórficos (Planossolos e Gleissolos) foram preditas corretamente em 75 %. Houve confundimento dos modelos para as classes que ocupam posições muito semelhantes na paisagem. Foi verificado também que classes de solo pouco representativas na paisagem não são adequadamente espacializadas em razão da sensibilidade dos modelos logísticos à proporção relativa das amostras usadas para treinar os modelos.