A control of gas-vacuolate cyanobacteria

The cyanobacteria that cause problems in water supply are principally the colonial forms that are buoyed up by gas vesicles. The success of these organisms is due, in part, to their gas vesicles, which enable them to perform vertical migrations or to maintain themselves in the euphotic zone. The gas vesicles are also the root cause of the problems. In calm periods they cause the cyanobacteria to float to the water surface forming noxious scums, and they may prevent the colonies from sedimenting in water treatment plants. Gas vesicles are hollow, gas-filled structures; they are rigid but can be collapsed by the application of pressure. Their critical collapse pressure is influenced by their dimensions, which vary in different organisms. Gas vesicles are formed by the assembly of two types of protein, which determine their mechanical and physical properties. Methods for collapsing gas vesicles in natural populations of cyanobacteria will be considered. They may have application to the control of cyanobacteria in water supply.

Perspectivas da utilização de gás natural no Brasil

A experiência do mundo desenvolvido mostra que o crescimento econômico de um país sempre requer uma grande disponibilidade de capacidade de produção própria de energia, a preços de mercado competitivos e atraentes. A estabilidade de relações comerciais, definidas por uma regulação transparente e objetiva, adiversidade de fontes supridoras e a existência de políticas de governo que incentivemo desenvolvimento sustentável do mercado consumidor são requisitos imprescindíveis à captação de novos investidores para o setor energético. Não obstante o incremento recente do percentual de gás natural na matriz energética nacional e a perspectiva mundial de aumento do uso deste combustível, alguns desafios ainda se interpõem ao efetivo crescimento da participação do gás natural no mercado energético nacional. Itens críticos para a expansão do uso do gás natural no Brasil, tais como a realização de grandes investimentos em infraestrutura de produção, transporte e distribuição, a exploração das principais reservas de hidrocarbonetos, a redução das incertezas com relação à evolução da demanda por gás no mercado industrial e termelétrico, aliados aos grandes desafios tecnológicos para produção do pré-sal brasileiro geram grandes riscos ao retorno de investimentos no setor, causando postergações ao desenvolvimento de novas áreas de produção e à expansão da demanda de gás. O objetivo deste trabalho é apresentar uma visão ampla do mercado brasileiro de gás natural, baseada emcenários possíveis e desafios futuros à expansão da utilização do gás no país, desenvolvidos a partir da análise de levantamento de dados de produção e consumo e do atual estágio da evolução da indústria gasífera brasileira. Este trabalho apresenta também um conjunto de proposições como objetivo de mitigar as dificuldades citadas e alavancar o desenvolvimento do mercado de gás no Brasi

Identificação de indicadores globais para o monitoramento da segurança de processos de plataformas de produção de petróleo e gás natural: estudo de caso da indústria brasileira

Este trabalho verificou o tema de segurança de processos no segmento de plataformas de produção de petróleo e gás no mar de forma a propor um modelo de indicadores globais a fim de facilitar a identificação de fragilidades no gerenciamento de riscos de processos da indústria de produção de petróleo e gás natural no mar. O resultado esperado é o fornecimento de dados para a otimização de recursos regulatórios na busca da melhoria da segurança operacional. Para tal, buscando conhecer a postura das empresas no cumprimento da necessidade regulamentar da implementação de um Sistema de Gestão de Segurança de Processos (SGSP), foram identificadas as principais práticas preventivas para a o gerenciamento de riscos. Por conseguinte, mensurou-se o esforço na implementação deste SGSP como correlação direta para a prevenção de acidentes (foco preventivo). Já a análise dos resultados deste gerenciamento de riscos (foco reativo) foi obtido através incidentes operacionais classificados de acordo com sua respectiva importância/impacto, dentro de linhas de corte pré-estabelecidas. Assim, o indicador Global preventivo (IGPRV) e o Indicador Global reativo (IGRTV) foram elaborados agregando diferentes indicadores específicos de cada segmento para simplificar a análise e incluir a articulação de conceitos de segurança de processos à atuação regulatória. Os indicadores globais propostos quantificam conceitos subjetivos e complexos para o estabelecimento de metas e permitem aferir o desempenho das ações e projetos da regulação da indústria. Também permitem a identificação e a disseminação das melhores práticas de gerenciamento de riscos, comparando-as em diferente níveis de gerenciamento. Na análise dos resultados, pôde-se perceber que a utilização dos indicadores globais propostos pode responder com sucesso às necessidades regulatórias identificadas

Modelagem e simulação da formação de hidrocarbonetos na combustão do gás natural

A exaustão de um veículo de motor a diesel é uma importante fonte de poluentes atmosféricos, pois forma uma matriz complexa composta de poluentes regulados e não regulados pelos órgãos governamentais. Dentre os poluentes regulados podemos citar óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado. Os poluentes não regulados são pouco estudados até hoje e dentre estes encontra-se a classe dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e seus derivados nitrados (nitro-HPA). Estes são encontrados na exaustão do diesel na forma gasosa ou agregados ao material particulado. Hoje, o interesse em estudos destes compostos vem aumentando, devido às suas atividades carcinogênicas e mutagênicas às quais estão sujeitas as populações dos centros urbanos. O impacto causado pelos nitro-HPA emitidos por motores a ciclo diesel ao ambiente não está ainda completamente estabelecido. Este estudo consiste na modelagem e simulação do processo de combustão de hidrocarbonetos na faixa de C1 a C4 com o objetivo de descrever a formação de compostos aromáticos, principalmente HPA, e óxidos de nitrogênio a partir de modelos cinéticos de combustão propostos na literatura como referência e fazendo uso do software de simulação Kintecus. Este projeto tem como objetivo em longo prazo propor um modelo cinético para combustão do óleo Diesel. Foi iniciada a construção de um modelo cinético de combustão a partir de modelos de hidrocarbonetos simples de C1 a C4, com formação de aromáticos, HPA e óxidos de nitrogênio. Os modelos originais foram avaliados e modificados a fim de estudar como parâmetros do modelo afetam a concentração das espécies de interesse. Foi observado a tendência de formação de benzeno e fulveno em baixas temperaturas e a tendência de formação de antraceno, pireno, fenantreno a temperaturas mais altas. Foi avaliado que a conversão NO-NO2 ocorre em maiores proporções em reações iniciadas a baixas temperaturas, 600 K. Os resultados indicam que propano é o maior responsável por esta conversão. O modelo final obtido resultou da união dos modelos de combustão Hori e Marinov mais inclusão do GRI-Mech 3.0 e reações adicionais de NOx retiradas da base de dados NIST

Otimização multi-objetivo de projetos de redes de transporte dutoviário de gás natural

Dutos de transmissão são tubulações especialmente desenvolvidas para transportar produtos diversos a longas distâncias e representam a forma mais segura e econômica de transporte para grandes quantidades de fluidos. Os dutos de gás natural, denominados gasodutos, são usados para transportar o gás desde os campos de produção até os centros consumidores, onde o gás é inserido em redes de distribuição para entrega aos consumidores finais. Os gasodutos de transporte apresentam diversas características de monopólio natural, que são o principal argumento econômico para sua regulação. A regulação visa garantir que esta atividade seja explorada de maneira eficiente, refletindo em tarifas de transporte justas para os consumidores e que proporcionem o retorno adequado aos investidores, levando-se em consideração a quantidade de gás transportado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor metodologias de otimização multi-objetivo de projetos de redes de gasodutos de transporte, envolvendo métodos a posteriori. O problema de otimização formulado contempla restrições associadas ao escoamento do gás e o comportamento das estações de compressão. A solução do problema fornece um conjunto de projetos ótimos de redes de transporte em função da maximização da quantidade de gás natural transportado e da minimização da tarifa associada a esse serviço. A ferramenta foi aplicada a diversos estudos de caso com configurações típicas da indústria de transporte de gás natural. Os resultados mostraram que as metodologias propostas são capazes de fornecer subsídios que permitem ao tomador de decisão do ponto de vista regulatório realizar uma análise de trade-off entre a quantidade de gás transportado e a tarifa, buscando assim atender ao interesse da sociedade em relação à exploração do serviço de transporte

Caracterização de reservatórios não convencionais Shale Gas na Formação Barreirinha Bacia do Amazonas

Os folhelhos pretos devonianos da Formação Barreirinha caracterizamse pela alta radioatividade na porção basal, grande extensão areal, espessura e profundidade de soterramento variável que vão de exposição na superfície até mais de 3000 m. Eles são as principais rochas geradoras do sistema petrolífero convencional da Bacia do Amazonas, e recentemente foram consideradas como promissores plays de gás não convencional. Folhelhos são geralmente caracterizados por uma matriz fechada, que faz com que sejam relativamente impermeáveis em relação ao fluxo de gás, a menos que ocorram fraturas, e dependendo das suas características geológicas e geoquímicas podem funcionar com um Sistema Petrolífero autossuficiente, atuando tanto como rocha fonte, quanto como reservatório de gás (reservatório Shale Gas). Assim, o gás natural termogênico ou biogênico gerado pode ser armazenado em folhelhos ricos em matéria orgânica na forma livre, adsorvida, ou em estado dissolvido. Em contraste com os sistemas petrolíferos convencionais, reservatórios Shale Gas, possuem mecanismos de aprisionamento e armazenamento únicos, sendo necessária a utilização de técnicas de avaliações específicas. No entanto, folhelhos prolíficos geralmente podem ser reconhecidos a partir de alguns parâmetros básicos: arquitetura geológica e sedimentar, propriedades geoquímicas e petrofísicas e composição mineralógica. Tendo em vista a carência de pesquisas de caráter descritivo, com cunho exploratório dos folhelhos geradores da Formação Barreirinha, esta dissertação tem como objetivo introduzir uma metodologia de identificação de intervalos de folhelho gerador com potencial para reservatório Shale Gas. Começando com uma investigação regional sobre o contexto geológico e sedimentar, seguido de uma avaliação abrangente enfocando as características geoquímicas, petrofísicas e litofácies dos folhelhos a partir da integração de parâmetros obtidos de perfis geofísicos de poço, análises geoquímicas e aplicação dos conceitos de Estratigrafia de Sequencia.

A exploração e a produção não convencionais de petróleo e gás natural:uma proposta de regulação não convencional

Esta dissertação debruçou-se sobre o estudo da regulação da exploração e da produção de recursos não convencionais de petróleo e gás natural e de controvérsias acerca da matéria. Partimos de fundamentos e segmentos do Direito Internacional Contemporâneo, sua interseção com o direito interno, precisamente no que diz respeito ao tema da regulação e os seus novos contornos, para então adentrar na regulação propriamente dita dos recursos não convencionais. Após ilustrarmos os diferentes tratamentos conferidos à exploração e à produção de recursos não convencionais no direito comparado, destacamos, como estudo de caso, o tratamento conferido no Brasil à questão e as controvérsias decorrentes dos não convencionais. Ao final, apresentamos algumas proposições com vistas a viabilizar tal atividade não apenas no Brasil como em demais países, por meio de uma regulação não convencional, isto é, elaborada de forma compartilhada e global, pautada nas Melhores Práticas da Indústria, nos princípios de direito internacional e na governança global, que respeite as peculiaridades dos recursos não convencionais e que conte com uma maior aceitação pelos diferentes atores envolvidos e/ou afetados por essa atividade exploratória, por meio da promoção do diálogo e do esclarecimento necessário. Acreditamos que dessa forma estar-se-ia por estimular uma era de ouro global ao gás natural, a considerar todas as suas vantagens perante demais fontes energéticas, proporcionando o desenvolvimento dos Estados de forma ambientalmente sustentável, resguardando-se os interesses dos investidores e, principalmente, dos principais beneficiários da política energética que são os indivíduos.

Embodied energy and gas emission of geotechnical infrastructure

Construction of geotechnical structures produces various environmental impacts. These include depletion of limited natural resources, generation of wastes and harmful substances during material productions and construction, ineffective usage of energy during processing of raw materials into construction materials, and emissions of unwanted gasses during transportation of materials and usage of equipments. With increasing interests in sustainability at the global scale, there is a need to develop a methodology that can assess environmental impacts at such scale for geotechnical construction. Using embodied energy and gas emission, quantitative measures of environmental impact are evaluated using a case study of a new high speed railway line construction in the UK. Based on the results, the keys to energy savings are (a) to optimise the usage of materials with high embodied energy intensity value (b) to optimise the transportation network and logistics for processes using primarily low embodied energy intensity materials and (c) to reuse as much materials on-site as possible to minimise the quantity of spoils or distance to disposal sites. The evaluated embodied energy and embodied carbon values are compared to those of other types of structures and of other activities and carbon tax values. Such comparisons can be used to discuss among various interested parties (clients, contractors, consultants, policy makers, etc) to make the construction industry more energy efficient. © Springer Science+Business Media B.V. 2011.

Anomalous photogalvanic effect of circularly polarized light incident on the two-dimensional electron gas in AlxGa1-xN/GaN heterostructures at room temperature

Under normal incidence of circularly polarized light at room temperature, a charge current with swirly distribution has been observed in the two-dimensional electron gas in Al0.25Ga0.75N/GaN heterostructures. We believe that this anomalous charge current is produced by a radial spin current via the reciprocal spin Hall effect. It suggests a new way to research the reciprocal spin Hall effect and spin current on the macroscopic scale and at room temperature.

Anomalous-circular photogalvanic effect in a GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas

We have studied the circular photogalvanic effect (CPGE) in a GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas excited by near infrared light at room temperature. The anomalous CPGE observed under normal incidence indicates a swirling current which is realized by a radial spin current via the reciprocal spin-Hall effect. The anomalous CPGE exhibits a cubic cosine dependence on the incidence angle, which is discussed in line with the above interpretation.

Strong Spin-Orbit Interactions in an InAlAs/InGaAs/InAlAs Two-Dimensional Electron Gas by Weak Antilocalization Analysis

Spin-orbit interactions in a two-dimensional electron gas were studied in an InAlAs/InGaAs/InAlAs quantum well. Since weak anti localization effects take place far beyond the diffusive regime, (i.e., the ratio of the characteristic magnetic field, at which the magnetoresistance correction maximum occurs, to the transport magnetic field is more than ten) the experimental data are examined by the Golub theory, which is applicable to both diffusive regime and ballistic regime. Satisfactory fitting lines to the experimental data have been achieved using the Golub theory. In the strong spin-orbit interaction two-dimensional electron gas system, the large spin splitting energy of 6.08 meV is observed mainly due to the high electron concentration in the quantum well. The temperature dependence of the phase-breaking rate is qualitatively in agreement with the theoretical predictions. (C) 2009 The Japan Society of Applied Physics

Spin precession induced by an effective magnetic field in a two-dimensional electron gas

We theoretically study the spatial behaviors of the spin precession in a two-dimensional electron system with spin-orbit interaction. Through analysis of interaction between the spin and the effective magnetic field in the system, we obtain the general conditions to generate a persistent spin helix and predict a persistent spin helix pattern in [001]-grown quantum wells. Particularly, we demonstrate that the phase of spin can be locked to propagate in a quantum well with SU(2) symmetry.

Short range scattering mechanism of type-II GaSb/GaAs quantum dots on the transport properties of two-dimensional electron gas

We have studied the scattering process of AlGaAs/GaAs two-dimensional electron gas with the nearby embedded GaSb/GaAs type-II quantum dots (QDs) at low temperature. Quantum Hall effect and Shubnikov-de Haas oscillation were performed to measure the electron density n(2D), the transport lifetime tau(t) and the quantum lifetime tau(q) under various biased gate voltage. By comparing measured results of QDs sample with that of reference sample without embedded QDs, mobilities (transport mobility mu(t) and quantum mobility mu(q)) dominated by GaSb QDs scattering were extracted as functions of n(2D). It was found that the ratios of tau(t) to tau(q) were varying within the range of 1-4, implying the scattering mechanism belonging to the sort of short-range interaction. In the framework of Born approximation, a scattering model considering rectangular-shaped potential with constant barrier height was successfully applied to explain the transport experimental data. In addition, an oscillating ratio of tau(t)/tau(q) with the increasing n(2D) was predicted in the model.

Synthesis Gas Generation by Chemical-Looping Reforming Using Ce-Based Oxygen Carriers Modified with Fe, Cu, and Mn Oxides

Chemical-looping reforming (CLR) is a technology that can be used for partial oxidation and steam reforming of hydrocarbon fuels. It involves the use of a metal oxide as an oxygen carrier, which transfers oxygen from combustion air to the fuel. Composite oxygen carriers of cerium oxide added with Fe, Cu, and Mn oxides were prepared by co-precipitation and investigated in a thermogravimetric analyzer and a fixed-bed reactor using methane as fuel and air as oxidizing gas. It was revealed that the addition of transition-metal oxides into cerium oxide can improve the reactivity of the Ce-based oxygen carrier. The three kinds of mixed oxides showed high CO and H-2 selectivity at above 800 degrees C. As for the Ce-Fe-O oxygen carrier, methane was converted to synthesis gas at a H-2/CO molar ratio close to 2:1 at a temperature of 800-900 degrees C; however, the methane thermolysis reaction was found on Ce-Cu-O and Ce-Mn-O oxygen carriers at 850-900 degrees C. Among the three kinds of oxygen carriers, Ce-Fe-O presented the best performance for methane CLR. On Ce-Fe-O oxygen carriers, the CO and H-2 selectivity decreased as the Fe content increased in the carrier particles. An optimal range of the Ce/Fe molar ratio is Ce/Fe > 1 for Ce-Fe-O oxygen carriers. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that the microstructure of the Ce-Fe-O oxides was not dramatically changed before and after 20 cyclic reactions. A small amount of Fe3C was found in the reacted Ce-Fe-O oxides by X-ray diffraction (XRD) analysis.

Partial oxidation reforming of biomass fuel gas over nickel-based monolithic catalyst with naphthalene as model compound

With naphthalene as biomass tar model compound, partial oxidation reforming (with addition of O-2) and dry reforming of biomass fuel gas were investigated over nickel-based monoliths at the same conditions. The results showed that both processes had excellent performance in upgrading biomass raw fuel gas. Above 99% of naphthalene was converted into synthesis gases (H-2+CO). About 2.8 wt% of coke deposition was detected on the catalyst surface for dry reforming process at 750 degrees C during 108 h lifetime test. However, no Coke deposition was detected for partial oxidation reforming process, which indicated that addition of O-2 can effectively prohibit the coke formation. O-2 Can also increase the CH4 conversion and H-2/CO ratio of the producer gas. The average conversion of CH4 in dry and partial oxidation reforming process was 92% and 95%, respectively. The average H-2/CO ratio increased from 0.95 to 1.1 with the addition of O-2, which was suitable to be used as synthesis gas for dimethyl ether (DME) synthesis.