Produção de biocombustíveis a partir da biomassa : melhoria da resistência do zeólito ZSM-5 aos compostos fenólicos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Análise termodinâmica de uma central de biomassa lenhosa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Avaliação do potencial de biomassa florestal residual para fins energéticos no Distrito de Viseu

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Avaliação de métodos de pré-tratamento na gasificação da biomassa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Valorização de biomassa florestal como matéria – prima para biocombustíveis

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Bioorgânica

Disponibilidade de biomassa florestal residual para combustão na central termoeléctrica de Sines

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Avaliação do potencial de biomassa florestal da Ilha da Madeira para produção de combustíveis sólidos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Valorização de residuos de biomassa preparação de carvões activados para remoção de poluentes orgânicos

O trabalho que se apresenta nesta dissertação foi realizado na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, no Grupo de Adsorção e Materiais Adsorventes em parceria com o grupo de Engenharia das Reacções (Departamento de Química, REQUIMTE) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa. De uma parte do trabalho desenvolvido resultaram duas comunicações na Annual World Conference on Carbon 2012 na Cracóvia, Polônia, que se realizou em Junho de 2012; e uma comunicação aceite para apresentação na XXXVII Reunião Ibérica de Adsorção (RIA 2012) em Sevilla, Espanha, que se irá realizar em Setembro de 2012.

Estudo técnico-económico de um sistema solar termoelétrico com back-up a biomassa

Este trabalho consistiu no estudo técnico-económico (dimensionamento) de uma central térmica solar de torre norte, com back-up a biomassa (pellets) para produção de energia elétrica. A partir da plataforma PVGIS obteve-se a irradiação normal direta, DNI, da região do Alentejo, Portugal, segundo critérios descritos na secção 3.1. O valor anual obtido foi de 2319 !"ℎ/%&, valor este que foi convertido em energia elétrica, obtendo-se, assim, um montante de 105.761.800 kWh por ano, em 25 anos. Estas importâncias foram obtidas através dos equipamentos que constituem a central, entre eles o campo solar (composto por 2067 helióstatos com área total de 188097 %&), a torre (convertendo a concentração da DNI para energia térmica ao fluído de transferência de calor, HTF), o bloco de potência (composta por permutador de calor, turbina, gerador elétrico e outros) e com ajuda de uma caldeira a biomassa (pellets) que consome cerca de 24.001,23 toneladas de pellets por ano. O estudo económico foi realizado num modelo executável no Excel, calculando, assim, o custo total do sistema, 138.515.886,87 €. A partir deste valor calcularam-se os indicadores económicos (Valor Atualizado Líquido, VAL=-12.282540,28 €) com uma tarifa bonificada de 0,22114 €/kWh, que indica que o sistema termo solar com back-up a biomassa (pellets) não é viável economicamente (e o mesmo acontece com o sistema termo solar sem a biomassa). O dimensionamento técnico do sistema CSP de torre é feito a partir de um modelo matemático executado em Excel e MatLab e pelo software System Advisor Model, SAM e o da caldeira a pellets é concretizado também no Excel. Os resultados do modelo matemático foram comparados com os valores obtidos no SAM para o mês típico de julho comprovando, assim, as fórmulas e conceitos contidos no estado da arte. Realizou-se, também, uma comparação dos valores anuais do sistema obtidos no SAM com os valores reais da Gemasolar (em Espanha), demonstrando então a veracidade dos valores obtidos no dimensionamento feito para Portugal.

Torrefação de biomassa de Arundo donax L. e de Phoenix canariensis com vista à sua valorização energética ou material

A torrefação é vista como um pré-tratamento térmico que introduz modificações na biomassa, ou em resíduos de biomassa, que facilitam o seu processamento mecânico e aumentam a sua estabilidade e densidade energética, potenciando, assim, uma valorização posterior. Neste trabalho, estudou-se o impacte da torrefação na gama de 200 a 350 ºC e tempos de residência entre 15 e 90 min nas propriedades da biomassa proveniente da herbácea Arundo donax L. e das palmeiras Phoenix canariensis, espécies muito abundantes em vários locais do país, tendo em vista a sua posterior valorização. A proliferação descontrolada do arundo e a praga do escaravelho das palmeiras leva a que estas espécies sejam alvo de frequentes operações de remoção. A sua estrutura altamente fibrosa dificulta e encarece estas operações, que acarretam custos significativos para as câmaras municipais, e não se conhecem medidas para a sua valorização material ou energética. A torrefação foi também aplicada a peletes de resíduos de pinheiro, na gama de 200 a 250 ºC e com tempos de residência de 30 e 60 min, para averiguar o seu impacte na qualidade desse biocombustível sólido. A torrefação permitiu obter peletes mais resistentes à biodegradação, devido à redução do teor de humidade para valores residuais, sem aumentar significativamente o seu teor de cinzas e sem afetar de forma relevante a sua durabilidade, o teor de finos ou a densidade aparente. Com a biomassa de arundo e de palmeira obtiveram-se produtos com maior poder calorífico e com melhor moabilidade. No entanto, a acentuada diminuição dos rendimentos mássico e energético e o elevado teor de cinzas constrangem a sua utilização como biocombustíveis sólidos. Desta forma, optou-se por testar a sua valorização como adsorventes do corante azul de metileno, bastante comum, por exemplo, na indústria têxtil, nos curtumes ou nas industrias do papel. Os estudos de adsorção revelaram maior afinidade pelo corante por parte da biomassa sujeita a torrefação mais ligeira, com eficiências de remoção muito próximas das do carvão ativado comercial, para concentrações iniciais de corante até 200 mg/L. As isotérmicas foram melhor ajustadas ao modelo de Langmuir, que revelou capacidades máximas de adsorção na monocamada entre 59,92 e 92,68 mg/g, tendo as curvas de cinética sido melhor descritas pelo modelo de pseudo-segunda ordem. A adsorção é bastante rápida nos primeiros minutos, essencialmente devido a atrações eletrostáticas, sendo inicialmente controlada pela difusão no filme e depois pela difusão nos poros. Os adsorventes revelaram seletividade por um corante catiónico e permitiram dessorção de corante, ao contrário do verificado com o carvão ativado comercial, o que é um aspeto da maior relevância tendo em mente a regeneração do adsorvente e a recuperação do corante.

EFEITO DA ADUBAÇÃO ORGÂNICA NA PRODUÇÃO DE BIOMASSA EM QUEBRA-PEDRA (Phyllanthus stipulatus, EUPHORBIACEAE) EM MANAUS, AMAZONAS, BRASIL

O quebra-pedra (Phyllanthus stipulatus (Raf.) Webster, Euphorbiaceae) é um importante remédio popular usado para reduzir o ácido urico no sangue e facilitar a eliminação de cálculos renais. Para avaliar a produção de biomassa dessa espécie utilizou-se sementes de populações naturais num experimento realizado em Manaus, AM. Adotou-se um delineamento experimental de parcelas subdivididas, onde as parcelas foram: (a) o ambiente natural e (b) o ambiente com tela plástica sombrite com 50% de luminosidade, e as subparcelas constituídas por dosagens de 0,2,4,6,8 e 10 kg de composto orgânico/ m2. Não foram encontradas diferenças significativas entre os ambientes na biomassa total das plantas (63,1 g vs 62,3 g fresca e 26,6 g vs 25,6 g seca), embora tivessem sido encontradas para a altura (70,0 cm a pleno sol vs 96,2 cm sombra) e, conseqüentemente, para a biomassa do caule (5,lg vs 5,7 g seca, respectivemente). O quebra-pedra responde bem a adubação orgânica, tanto na biomassa total, como em todas as partes da planta. A melhor resposta, em termos de rendimento, se deu sob o efeito de 10 kg de CO/m2 incorporado ao solo ( 1,26 kg/m2 de biomassa fresca e 0,55 kg/m2 de biomassa seca). Em comparação com a testemunha, este tratamento produziu 43% mais biomassa seca total. No entanto, a razão benefício/ custo sugere que 4 kg de CO/m2 é a quantidade máxima que é economicamente viável no solo usado. A biomassa total é composta de 17,2% de raízes, 22,3% de caules, 23,1% de galhos e 37,4% de folhas. O crescimento das plantas exige muito potássio e pouco fósforo, magnésio e micronutrientes.

Efeito do espaçamento na produtividade de biomassa de Taxi-branco (Sclerolobium paniculatum vogel)

Visando determinar o efeito de diferentes espaçamentos sobre o comportamento silvicultural do taxi-branco (Sclerolobium paniculatum Vogel) foi instalado experimento no Campo Experimental do Cerrado pertencente ao Centro de Pesquisa Agroflorestal do Amapá - Embrapa Amapá, no Estado do Amapá, Brasil. Foram empregadas quatro repetições em experimento delineado em blocos casualisados e sete tratamentos correspondentes aos espaçamentos: 2,0mx1,0m; 1,5mx1,5m; 3,0mx1,0m; 2,0mx2,0m; 2,5mx2,0m; 3,0mx2,0m; 3,0mx2,5m. As análises foram feitas à idade de sete anos. Os resultados evidenciaram diferenças não significativas para os parâmetros altura, DAP, sobrevivência, e número de fustes. Quanto ao parâmetro biomassa foi detectado somente dois grupos de médias estatisticamente diferentes. A menor produção foi obtida no espaçamento 3,0mx2,0m enquanto que a maior produção foi verificada no espaçamento 2,0mx1,0m com 1.355kg semelhante estatisticamente das produções obtidas nos espaçamentos 1,5mx1,5m com 1.351 kg e 3,0mx1,0m com 1.091 kg havendo portanto concordância plena entre produção de biomassa e densidade de plantio. De um modo geral, nota-se que o espaçamento silvicultural mais indicado para o taxi-branco nas condições de cerrado amapaense é o 3,0mx1,0m, visto que além de utilizar menor número de plantas e portanto deve apresentar menor custo de produção, atingiu produtividade de biomassa semelhante estatisticamente aos menores espaçamentos.

Biomassa da parte aérea da vegetação da Floresta Tropical úmida de terra-firme da Amazônia Brasileira

Usando um banco de dados com 315 árvores, com DAP≥5 cm, foram testados quatro modelos estatísticos - linear, não linear e dois logarítmicos - para estimar a biomassa de árvores em pé. Os dados foram coletados, de forma destrutiva, na região de Manaus, Estado do Amazonas, em um sítio coberto por floresta de terra-fírme sobre platôs de latossolo amarelo. Em diferentes simulações com diferentes intensidades de amostragem, os quatro modelos estimam precisamente a biomassa, sendo que o afastamento entre a média observada e a estimada, em nenhuma ocasião ultrapassou 5%. As equações para estimar a biomassa de árvores individuais em uma parcela fixa, distintamente para árvores com 5≤ DAP<20 cm e com DAP≥20 cm, são mais consistentes do que o uso de uma única equação para estimar, genericamente, todas as árvores com DAP≥5 cm. O modelo logarítmico com apenas uma variável independente, o DAP, apresenta resultados tão consistentes e precisos quanto os modelos que se utilizam também da variável altura total da árvore. Além do modelo estatístico para estimar o peso da massa fresca total de uma árvore, outras informações são apresentadas, estratificadas nos diferentes compartimentos (tronco, galho grosso, galho fino, folhas e, eventualmente, flores e frutos) de uma árvore, como: concentração de água para estimar o peso da massa seca, concentração carbono e a contribuição do peso de cada compartimento no peso total.

Mudanças na biomassa Microbiana e nas tansformações de Nitrogênio do solo em uma sequência de idades de pastagens após derruba e queima da floresta na Amazônia Central

Foram estudadas mudanças nos parâmetros bioquímicos do solo em resultado da derruba e queima da floresta tropical na Amazônia brasileira para o estabelecimento de pastagens através da biomassa microbiana, um sensível indicador de modificações na fertilidade do solo. Na sequência de idades das pastagens estudadas (de 2 a 13 anos), a biomassa microbiana e a respiração na camada superficial de 0-5 cm do solo aumentaram até os cinco anos após o estabelecimento da pastagem, seguindo-se um declínio progressivo, que se acentua após o oitavo ano da pastagem. As baixas taxas de mineralização do nitrogênio no solo sugerem que o estoque de N orgânico está diminuindo, o que pode levar a deficiências de nitrogênio nos solos das pastagens mais velhas. A massa total de raízes nos primeiros 20 cm do solo diminuiu drasticamente com a idade da pastagem. A relação C/N das raízes finas na pastagem foi mais elevada do que na floresta madura. Isto pode indicar a formação, pela gramínea da pastagem, de uma matéria orgânica com potencial mais baixo de liberação de nutrientes minerais do que a originalmente produzida pela floresta, o que pode estar contribuindo para a baixa produtividade das pastagens a médio prazo e para sua posterior degradação. O período de 5 anos de pousio após o abandono ainda foi curto para recuperar um solo de pastagem usada moderadamente para pastejo por cerca de 4 anos.

Estimativa de biomassa de sistemas agroflorestais das várzeas do rio juba, Cametá, Pará

Este trabalho apresenta uma estimativa da biomassa seca (BS) acima do solo e estoque de carbono (EC) de sistemas agroflorestais (SAF) estudados nas várzeas do rio Juba, Cametá, Pará. A BS foi estimada pelo método indireto a partir dos dados de um inventário florestal realizado em sete parcelas de 0,25 ha (50 m x 50 m). Foram inventariados em média 2594 indivíduos/ha com DAP >5 cm. Euterpe oleracea Mart.(açaí) e Theobroma cacao L. (cacau), foram as espécies mais importantes e representaram 80 % dos indivíduos (54 % e 26 %, respectivamente) e as outras espécies (árvores) 20 %. Em média a BS dos SAF foi de 298,44 t/ha. O açaí apresentou BS de 4,47 t/ha (43 % nas folhas e 57 % nos estipes), o cacau 1,45 t/ha (18 % nas folhas e 82 % na madeira) e as árvores 292,52 t/ha (1 % nas folhas e 99 % na madeira). O EC contido na BS total média foi de 134,30 t/ha; as árvores estocaram 131,63 t/ha (98 %), o açaí 2,01 t/ha (1,5 %) e o cacau 0,65 t/ha (0,5 %). O EC médio dos SAF estudados (idade média de 12 anos) representou, em média, cerca de 96 % do carbono que é estocado numa floresta primária de terra firme; cerca de 62 % a mais do estocado em florestas secundárias enriquecidas (idade média de 26 meses) e 23 % a mais do estocado em florestas de várzeas na Amazônia brasileira.