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

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Optimização de variáveis do processo de produção de cimento

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

Avaliação do impacto na infestação por Aedes aegypti em tanques de cimento do município de Canindé, Ceará, Brasil, após a utilização do peixe Betta splendens como alternativa de controle biológico

Canindé apresenta uma população de 71.235 habitantes. Em abril de 2001 iniciou a utilização de peixes larvófagos em tanques de cimento, localizados ao nível do solo, como forma de controle biológico para larvas de Aedes aegypti. Durante a visita do agente, ao invés de se tratar os tanques com larvicida, colocou-se um espécime do peixe Betta splendens por depósito. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os resultados desta intervenção. Com os levantamentos do número de imóveis e depósitos existentes, estimou-se este número mês a mês determinando então o número de depósitos existentes por imóvel. Com esta estimativa e o número de imóveis visitados mensalmente analisou-se a infestação deste tipo de depósito. Em janeiro de 2001, 70,4% dos tanques examinados apresentavam larvas; e apenas 7,4% em janeiro de 2002. Em dezembro de 2002 este índice caiu para 0,2%. Demonstrou-se com clareza a capacidade do Betta splendens como agente de controle biológico, em tanques de cimento, reduzindo 320 vezes a infestação deste tipo de recipiente de grande volume.

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.

Coprocessamento de CDR no processo de produção de cimento

A presente dissertação possui como objetivo avaliar o impacto e a viabilidade do coprocessamento de Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR) no processo de produção de cimento, mais especificamente no Centro de Produção de Alhandra (CPA) da CIMPOR, quer a nível processual, quer a nível das emissões atmosféricas e da qualidade do produto final. O CDR é um dos combustíveis alternativos utilizados na indústria cimenteira, de modo a diminuir a dependência relativamente aos combustíveis fósseis, que tanto económica como ambientalmente, apresentam potenciais problemas para a indústria. Posto isto, o CPA encontra-se de momento a implementar a tecnologia que permitirá o coprocessamento deste combustível nos queimadores principais das suas linhas de produção, em adição ao coprocessamento no pré-calcinador, aumentando assim a capacidade de substituição térmica utilizando CDR. Para otimizar esta implementação, é necessário um estudo extensivo do CDR, uma vez que, devido à sua origem, nomeadamente nos resíduos urbanos e nos resíduos industriais banais, este possui características heterógenas, como a humidade, o poder calorífico e o teor em cloro. A presente dissertação careceu, antes de mais, de uma profunda revisão da literatura, uma vez que o coprocessamento de CDR ainda se encontra pouco documentado. Posteriormente, foram realizados Ensaios Industriais no CPA, onde se realizou o coprocessamento de CDR de origens destintas, bem como de outros combustíveis alternativos, nomeadamente Pneus Usados, Farinhas Animais e Resíduos de Veículos em Fim de Vida, de modo a realizar uma comparação eficiente que permitisse retirar conclusões válidas e onde foram monitorizadas as emissões atmosféricas, a qualidade do produto final e as alterações no processo. Nestes ensaios industriais, os resultados relativos ao CDR Urbano indicam que os principais obstáculos ao seu coprocessamento têm origem nas suas características de elevada humidade, teor em matérias orgânicas e teor em cloretos, e consistem nas emissões atmosféricas de COT e CO, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. Quanto ao CDR Industrial, as problemáticas, originadas pelas suas frações mais ricas em cloretos, humidade e baixa densidade, consistem nas emissões de CO, COT e HF, ainda que as primeiras a menor escala que o CDR Urbano, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. As conclusões retiradas são amplas e exigem trabalhos subsequentes, mas permitem validar a viabilidade do coprocessamento de CDR nos queimadores principais do CPA. Ainda assim, será necessário implementar medidas a curto prazo, como otimizar o controlo de qualidade e modelar a mistura dos diferentes combustíveis, e a longo prazo, como a consideração da implementação de um bypass para remover o cloro em excesso ou a ponderação da viabilidade de um sistema integrado de gasificação.

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.

Análise do ciclo de vida do cimento. Caso de estudo: fábrica da Secil-Outão

O cimento é o material de construção mais utilizado na edificação de estruturas. A sua produção compreende um consumo material e energético muito significativo que se traduz numa contribuição igualmente relevante para a deterioração do ambiente. A presente dissertação consistiu na aplicação da abordagem de ciclo de vida ao processo de produção de dois tipos de cimento – CEM I 42,5 e CEM II 32,5 – com a finalidade de calcular o impacte ambiental de cada um e comprovar o desempenho ambiental superior do segundo. A análise do ciclo de vida foi desenvolvida de acordo com uma abordagem cradle-to-gate, segundo os requisitos das normas ISO 14040 e 14044 e da Norma Europeia 15804/2012. Os dados utilizados são específicos do processo de produção de cimento na fábrica de cimento Secil-Outão. Os resultados dos inventários do ciclo de vida demonstraram que, decorrente da utilização de uma maior quantidade de clínquer no seu fabrico, o CEM I 42,5 exige um maior consumo de matérias-primas naturais e de energia, tanto elétrica como térmica. O CEM II 32,5 apresenta consumos materiais e energéticos inferiores ao cimento do tipo I, devido a uma taxa de incorporação de clínquer mais baixa, mas compreende um consumo de matérias-primas secundárias mais alto. Em relação aos fluxos de saída, o CEM I 42,5 é responsável por níveis de emissão de CO2, PM10 e outros poluentes superiores aos do CEM II 32,5, em consequência do consumo elevado de combustíveis. A produção do cimento do tipo I é responsável por uma maior contribuição para a ecotoxicidade de sistemas marinhos e terrestres e para a deterioração da saúde pública, através da emissão de metais pesados, e para o agravamento das alterações climáticas, devido às emissões de CO2. A produção do cimento do tipo II apresenta um menor impacte ambiental e, por isso, um desempenho ambiental superior.

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.

Performance of a fly ash geopolymeric mortar for coating of ordinary portland cement concrete exposed to harsh chemical environments

Premature degradation of ordinary Portland cement (OPC) concrete infrastructures is a current and serious problem with overwhelming costs amounting to several trillion dollars. The use of concrete surface treatments with waterproofing materials to prevent the access of aggressive substances is an important way of enhancing concrete durability. The most common surface treatments use polymeric resins based on epoxy, silicone (siloxane), acrylics, polyurethanes or polymethacrylate. However, epoxy resins have low resistance to ultraviolet radiation while polyurethanes are sensitive to high alkalinity environments. Geopolymers constitute a group of materials with high resistance to chemical attack that could also be used for coating of concrete infrastructures exposed to harsh chemical environments. This article presents results of an experimental investigation on the resistance to chemical attack (by sulfuric and nitric acid) of several materials: OPC concrete, high performance concrete (HPC), epoxy resin, acrylic painting and a fly ash based geopolymeric mortar. Three types of acids, each with high concentrations of 10%, 20% and 30%, were used to simulate long term degradation by chemical attack. The results show that the epoxy resin had the best resistance to chemical attack, irrespective of the acid type and acid concentration.

Influência do ensilado biológico de Peixe e do resíduo de Peixe cozido no crescimento e na composição corporal de Alevinos de Tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1818)

Resíduos de fíletagem de piramutaba (Brachyplatystoma vaillantii), foram submetidos a dois diferentes processamentos, o cozimento após moagem, e a ensilagem biológica. Os materiais resultantes destes processamentos foram testados através do desempenho e da composição corporal de alevinos de tambaqui (Colossoma macropomum). Foram elaboradas quatro rações com teores de proteína de 24,7 a 27,0% e energia bruta entre 438,9 e 445,4 Kcal/l00g de ração. O experimento foi conduzido em 20 tanques de cimento-amianto com capacidade para 250 litros, cada um estocado com 12 alevinos, com comprimento padrão médio de 10,3 cm e peso médio de 27,4 g. Os alevinos foram alimentados duas vezes ao dia à razão de 3% da biomassa e pesados a cada 28 dias. Análises bromatológicas no início e no final do experimento determinaram a composição corporal dos peixes. As análises de variância dos dados obtidos não evidenciaram influência significativa (P>0,05) dos tratamentos sobre os parâmetros estudados.