Production of hydrogen via steam reforming of biofuels on Ni/CeO(2)-Al(2)O(3) catalysts promoted by noble metals

The catalytic activity of Ni/CeO(2)-Al(2)O(3) catalysts modified with noble metals (Pt, Ir, Pd and Ru) was investigated for the steam reform of ethanol and glycerol. The catalysts were characterized by the following techniques: Energy-dispersive X-ray, BET, X-ray diffraction, temperature-programmed reduction, UV-vis diffuse reflectance spectroscopy and X-ray absorption near edge structure (XANES). The results showed that the formation of inactive nickel aluminate was prevented by the presence of CeO(2) dispersed on alumina. The promoting effect of noble metals included a decrease in the reduction temperatures of NiO species interacting with the support, due to the hydrogen spillover effect. It was seen that the addition of noble metal stabilized the Ni sites in the reduced state along the reforming reaction, increasing the ethanol and glycerol conversions and decreasing the coke formation. The higher catalytic performance for the ethanol steam reforming at 600 degrees C and glycerol steam reforming was obtained for the NiPd and NiPt catalysts, respectively, which presented an effluent gaseous mixture with the highest H(2) yield with reasonably low amounts of CO. (c) 2009 International Association for Hydrogen Energy. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of adding CaO to ZrO(2) support on nickel catalyst activity in dry reforming of methane

Nickel catalysts with a load of 5 wt% Ni, supported on pure ZrO(2) and ZrO(2) stabilized with 4, 8 and 14 mol% CaO, were prepared by the polymerization method. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction with hydrogen (TPR-H(2)), specific surface area (BET) and impedance spectroscopy (IS) and tested in the carbon dioxide reforming of methane. The XRD patterns showed the presence of the oxide precursor (NiO) and the tetragonal phase of CaO-ZrO(2) solid solutions. According to the TPR-H(2) analysis, the reduction of various NiO species was influenced by the support composition. The electrical properties of the support have a proportional effect on the catalytic activities. Catalytic tests were done at 800 degrees C for 6 h and the composition of the gaseous products and the catalytic conversion depended on the CaO-ZrO(2) solid solution composition and its influence on supported NiO species. A direct relation was found between the variation in the electrical conductivity of the support, the nickel species supported on it and the performance in the catalytic tests. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of the Y(2)O(3)-ZrO(2) support composition on nickel catalyst evaluated in dry reforming of methane

Nickel catalysts with a load of 5 wt.% Ni, supported on pure ZrO(2) and ZrO(2) stabilized with 4 mol%, 8 mol% and 12 mol% of Y(2)O(3), were prepared by the polymerization method. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), temperature-programmed reduction with hydrogen (TPR-H(2)), specific surface area (BET) and electronic paramagnetic resonance (EPR) and tested as catalysts for carbon dioxide reforming of methane. The XRD patterns showed the presence of the oxide precursor (NiO) and the tetragonal phase of a Y(2)O(3)-ZrO(2) solid solution. According to the TPR-H(2) analysis, the reduction of various NiO species was influenced by the composition of the support. Catalytic tests were conducted at 800 degrees C for 6 h, and the composition of the gaseous products and the catalytic conversion rate depended on the composition of the Y(2)O(3)-ZrO(2) solid solution and its influence on the supported NiO species. A direct relation was observed between the variation in the support, the nickel species supported on it and the performance in the catalytic tests. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nickel catalysts supported on ZrO2, Y2O3-stabilized ZrO2 and CaO-stabilized ZrO2 for the steam reforming of ethanol: Effect of the support and nickel load

Catalysts with various nickel loads were prepared on supports of ZrO2, ZrO2-Y2O3 and ZrO2-CaO, characterized by XRD and TPR and tested for activity in ethanol steam reforming. XRD of the supports identified the monoclinic crystalline phase in the ZrO2 and cubic phases in the ZrO2-Y2O3 and ZrO2-CaO supports. In the catalysts, the nickel impregnated on the supports was identified as the NiO phase. In the TPR analysis, peaks were observed showing the NiO phase having different interactions with the supports. In the catalytic tests, practically all the catalysts achieved 100% ethanol conversion, H-2 yield was near 70% and the gaseous concentrations of the other co-products varied in accordance with the equilibrium among them, affected principally by the supports. It was observed that when the ZrO2 was modified with Y2O3 and CaO, there were big changes in the CO and CO2 concentrations, which were attributed to the rise in the number of oxygen vacancies, permitting high-oxygen mobility and affecting the gaseous equilibrium. The liquid products analysis showed a low selectivity to liquid co-products during the reforming reactions. (c) 2007 Published by Elsevier B.V.

Production of hydrogen by ethanol steam reforming on Co/Al2O3 catalysts: Effect of addition of small quantities of noble metals

The catalytic performance of Co/Al2O3 catalysts promoted with small amounts noble metals (Pt, Pd, Ru, Ir) for steam reforming of ethanol (SRE) has been investigated. The catalysts were characterized by the energy dispersive X-ray, X-ray diffraction, BET surface area, X-ray absorption fine structure and temperature reduction programmed techniques. The results showed that the promoting effect of noble metals included a marked decrease of the reduction temperatures of both Co3O4 and cobalt surface species interacting with the support due to the hydrogen spillover effect, leading to a significant increase of the reducibilities of the promoted catalysts. The better catalytic performance for the ethanol steam reforming at 400 degrees C was obtained for the CoRu/Al2O3 catalyst, which presented an effluent gaseous mixture with the highest H, selectivity and the reasonable low CO formation. (C) 2007 Published by Elsevier B.V.

Determination of polyamines in organic extracts from roots of Canavalia ensiformis by capillary electrophoresis

A rapid, selective and specific capillary zone electrophoresis method to determine polyamines in organic extracts from roots of Canavalia ensiformis (Jack Beans) was developed using ultra violet (UV) detection. Canavalia ensiformis is relatively free from diseases and it is used as reference in allelopathy studies. Polyamines are widely distributed in plant and it could be involved in plant pathogen interactions. Optimal separation was achieved using 15 mmol.L-1formic acid (pH 3.0) + 4 mmol.L-1 imidazole as a background electrolyte. It was possible to identify and quantify the polyamines on herbal samples in the presence of other phytochemical substances and analyze them quickly (up to 6 min). The applicability of this method was evaluated in crude organic extracts from roots of Canavalia ensiformis.

Tungmetallers påverkan på bottenfaunans artsammansättning i sjön Tisken

The purpose of this study was to investigate how elevated levels of heavy metals affect the faunal species composition, abundance and species-diversity. The bentic macroinvertebrate fauna in the highly polluted lake Tisken was compared with the bentic macroinvertebrate fauna in the unpolluted lake Varpan. Mine wastes account for most of the metal that is discharged into Tisken. The hypotheses was that the heavy metal pollutions in lake Tisken influenced the species composition, abundance and diversity of the macroinvertebrates. Twenty samples were taken in both sites. The invertebrates were collected with a bag net and a plastic cylinder one meter from the shoreline. The invertebrates in the forty samples were classified and statistical analyses were made.Some taxa, common at undisturbed sites, were missing at metal polluted sites. Mayfly larvae, Ephemeroptera, were only found in Varpan. Surprisingly, more taxa were found in the polluted lake Tisken (23 taxa) compared to the unpolluted Varpan (19 taxa). However, the abundance of macroinvertebrates in Varpan (291 individuals) was higher than in Tisken (242 individuals).

Emissions Characterisation of residential pellet boilers during start-up and stop periods

In this study, gaseous emissions and particles are measured during start-up and stop periods for an over-fed boiler and an under-fed boiler. Both gaseous and particulate matter emissions are continuously measured in the laboratory. The measurement of gaseous emissions includes oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide and (NO). The emissions rates are calculated from measured emissions concentrations and flue gas flow. The behaviours of the boilers during start-up and stop periods are analysed and the emissions are characterised in terms of CO, NO, TOC and particles (PM2.5 mass and number). The duration of the characterised periods vary between two boilers due to the difference in type of ignition and combustion control. The under-fed boiler B produces higher emissions during start-up periods than the over-fed boiler A. More hydrocarbon and particles are emitted by the under-fed boiler during stop periods. Accumulated mass of CO and TOC during start-up and stop periods contribute a major portion of the total mass emitted during whole operation. However, accumulated mass of NO and PM during start-up and stop periods are not significant as the duration of emission peak is relatively short.

EMISSIONS CHARACTERISTICS OF A RESIDENTIAL PELLET BOILER AND A STOVE

Gaseous and particulate emissions from a residential pellet boiler and a stove are measured at a realistic 6-day operation sequence and during steady state operation. The aim is to characterize the emissions during each phase in order to identify when the major part of the emissions occur to enable actions for emission reduction where the savings can be highest. The characterized emissions comprised carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO), total organic carbon (TOC) and particulate matter (PM 2.5). In this study, emissions were characterised by mass concentration and emissions during start-up and stop phases were also presented in accumulated mass. The influence of start-up and stop phases on the emissions, average emission factors for the boiler and stove were analysed using the measured data from a six-days test. The share of start-up and stop emissions are significant for CO and TOC contributing 95% and 89% respectively at the 20kW boiler and 82% and 89% respectively at the 12 kW stove. NO and particles emissions are shown to dominate during stationary operation.

Discussão de um sistema de custeio adaptado as exigências da nova competição global

Atualmente, uma empresa deve ter sua atenção voltada não somente ao mercado brasileiro, mas também ao mercado internacional. Esta nova forma de postura, denominada “A Nova Competição Global”, vem forçando os empresários à aprimorarem, continuamente, seus processos produtivos. Nesse sentido, as novas formas de organização da produção estão revolucionando o gerenciamento das empresas. Informações geradas por relatórios econômico-financeiros são consideradas como uma das melhores formas de medição das rotinas e melhorias ocorridas, e visam proporcionar tomadas de decisão rápidas e seguras. Com as mudanças no ambiente empresarial, vieram à tona as deficiências dos sistemas tradicionais de custeio, dado que eles não mais respondiam, satisfatoriamente, às necessidades de informação impostas pelo atual ambiente competitivo. Em vista da problemática exposta, este trabalho estuda os sistemas de custeio vigentes, buscando identificar seus pontos fortes e fracos para, então, combiná-los convenientemente, propondo um sistema de custeio alternativo, adequado às novas exigências das empresas. Este trabalho inicia com a análise dos sistemas de custeio tradicionais e contemporâneos, à luz da nova competição global. Na seqüência, destaca as principais deficiências destes sistemas e, por fim, propõe um sistema de custeio adaptado à atual realidade competitiva. O sistema de custeio proposto é uma combinação conveniente do princípio de custeio por absorção associado aos métodos do custo-padrão, das unidades de esforço de produção e do custeio baseado em atividades. Um estudo de caso foi realizado em uma empresa de produção seriada, tendo por objetivo validar o sistema de custeio proposto, partindo da implementação dos conceitos teóricos referenciados no trabalho, convenientemente adaptados à estrutura de custos já existente numa empresa real. Como principais resultados, o sistema de custos proposto permitiu avaliar as perdas do processo produtivo, bem como identificar as atividades administrativas e de apoio à produção (nãoprodutivas), visando dar subsídios para a realização de melhorias.

Estudo sobre a potencialidade de uso das escórias de aciaria como adição ao concreto

A geração de resíduos tem se mostrado um problema de preocupação mundial crescente. Muitos rejeitos, sejam industriais ou urbanos, muitas vezes acabam por poluir o meio-ambiente, causando problemas de armazenagem de certos materiais. Além disso, materiais alternativos a partir desses rejeitos podem ser mais baratos, apresentando muitas vezes características de desempenho melhores que os materiais convencionais. As siderúrgicas, em nível mundial, vêm enfrentando um problema comum, que consiste no que fazer para que a totalidade da escória gerada no refino do aço em aciarias elétricas ou à oxigênio tenha uma solução de aproveitamento melhor do que vem sendo feito atualmente. Na fabricação do aço as escorias são geradas em duas etapas: a primeira provém do chamado refino oxidante (forno elétrico a arco ou convertedor à oxigênio) e a segunda do refino redutor em processos de metalurgia na panela (forno-panela). Este trabalho tem como objetivo principal o de apontar potencialidades de uso da escória de aciaria elétrica, com destaque para a proveniente do forno-panela (escória do refino redutor), na indústria da construção civil através de testes em que a escória é utilizada, após moagem, como adição ao cimento Portland comum. Inicialmente foram realizados ensaios de viabilização para se testar a pozolanicidade, resistência à compressão, expansibilidade e profundidade de carbonatação de concretos gerados com diversas adições de escórias de aciaria elétrica. Comprovada a sua viabilidade partiu-se para os ensaios complementares do trabalho utilizando-se somente uma escória do refino redutor. Nesta segunda etapa foram realizados ensaios de caracterização de todos materiais estudados, ensaios de expansibilidade, ensaios mecânicos e de durabilidade dos concretos gerados com esta escória e ensaios de microscopia eletrônica de varredura e de difração de raios X do material. Após o estudo realizado comprovou-se ser perfeitamente viável a utilização de até 10% da escória do refino redutor (forno-panela- FP) como adição ao cimento para produção de concretos. Inclusive, independente do tempo de estocagem da escória, pode-se constatar melhorias no concreto produzido.

Diagnóstico de perdas e aplicação de ferramentas para o controle da qualidade e melhoria do processo de produção de uma etapa constrututiva de edificações habitacionais

O objeto de estudo desta dissertação é a aplicação de ferramentas para o controle da qualidade e melhoria do processo de produção de uma etapa construtiva de edificações residenciais. As ferramentas aplicadas são: i) controle estatístico do processo – CEP, e; ii) dispositivos Poka-Yoke. A etapa construtiva mencionada é a elevação da estrutura de concreto armado. O estudo foi motivado pela necessidade de melhorar o sistema de manufatura de uma empresa construtora de Porto Alegre – RS, com vistas a reduzir o tempo de construção de suas edificações (lead-time de produção). Para tanto, a partir de conceitos teóricos do Sistema Toyota de Produção – STP, analisou-se o processo produtivo atual para a referida etapa construtiva, identificaram-se perdas existentes no processo e foram propostas melhorias. As ferramentas de qualidade CEP e Poka-Yoke enquadram-se dentro dessa perspectiva de melhoria. Através da sua aplicação, pretende-se eliminar algumas das perdas existentes no processo de construção melhorando sua produtividade e a qualidade do produto final. A aplicação do CEP tem como objetivo avaliar a capacidade do fornecedor de concreto de atender às exigências dos consumidores, de acordo com o que é estipulado pelas normas brasileiras de fabricação e aceitação de concreto, sem impor-lhes ônus desnecessário. A avaliação é efetuada através do monitoramento da variabilidade da propriedade que melhor caracteriza a qualidade do concreto, qual seja, a sua resistência à compressão axial. Os dispositivos Poka-Yoke, por sua vez, são aplicados com funções de controle da qualidade e prevenção de defeitos e, como ferramentas auxiliares na melhoria de atividades produtivas.

Avaliação do processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e a escassez de áreas para uma destinação final tecnicamente adequada, via implantação de aterros sanitários, faz com que tome importância a técnica de tratamento de resíduos sólidos orgânicos através das compostagem/vermicompostagem. Nesta pesquisa, foi realizada a avaliação destes processos, tendo sido observadas principalmente a influência da aeração e da umidade no desempenho destas técnicas de tratamento, em leiras de pequenos e grandes volumes. Nos experimentos, com leiras de pequenos volumes, realizados no IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) da UFRGS, utilizou-se resíduos sólidos de poda (resíduos verdes, com alta concentração de carbono) codispostos (misturados em peso) com resíduos vegetais da CEASA (Companhia Estadual de Abastecimento Sociedade Anônima) e lodos provenientes de estações de tratamento de esgotos sanitários. Nos experimentos, com leiras de grandes volumes, realizados na UTC – Unidade de Triagem e Compostagem de Porto Alegre, utilizou-se resíduos orgânicos domiciliares codispostos com os mesmos resíduos utilizados nos primeiros experimentos. Paralelamente aos experimentos de compostagem, avaliou-se os lixiviados produzidos nos sistemas. Na compostagem de grandes volumes, também foi observado o desempenho de banhados construídos de fluxo subsuperficial para o tratamento desses efluentes líquidos. com teores de resíduos verdes menores que 35 %, o que se justifica pela maior concentração de resíduos de característica facilmente biodegradável e de maior palatabilidade para os vermes. Em todos os experimentos de compostagem, verificou-se que o controle efetivo do processo pode ser realizado através da avaliação sistemática das temperatura e umidade das leiras. Evidenciou-se também que para regiões de clima similar ao de Porto Alegre, com elevadas precipitações principalmente no inverno, é necessário adotar dimensões adequadas ao sistema de compostagem “windrow” para áreas descobertas. Comprovou-se também a necessidade de manutenção da umidade na faixa entre 50% e 70 %, inclusive com reposição desta, mesmo na situação de inverno. A avaliação dos lixiviados da compostagem demonstrou que, com os substratos utilizados nos experimentos, as concentrações de DBO5, DQO e de outras variáveis são elevadas ao início do processo de decomposição, devido à solubilização dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes na matéria orgânica. Os lixiviados da compostagem possuem baixas concentrações de condutividade, DBO5, NH4 +, entre outros, quando comparados aos lixiviados de aterros sanitários. tratamento destes efluentes. Os resultados obtidos nos banhados construídos para baixas cargas hidráulicas (1cm/d) e concentrações de DBO5 do afluente abaixo de 150 mg/L apontaram uma eficiência média de remoção de 52,02%. No que se refere a nitrogênio (todas as formas), fósforo, metais, potencial redox e sólidos totais, as eficiências foram variáveis, com melhores resultados para nitrogênio amoniacal e fósforo. A compostagem pode ser considerada uma alternativa viável de tratamento de resíduos orgânicos, utilizando-se o processo “windrow” com revolvimento mecânico, mesmo em pátios descobertos em climas subtropicais. Neste caso, sugere-se que os lixiviados gerados nos primeiros dias de compostagem (30 dias aproximandamente) sejam recirculados e o excedente tratado em ETE. Pode-se, também, utilizar o sistema de banhados construídos como complementação, principalmente para a remoção de nitrogênio e fósforo.

Recuperação do cromo contido nas cinzas provenientes da incineração de resíduos sólidos das indústrias coureira e calçadista visando a obtenção de cromato de sódio (VI)

O processo de transformação da pele em couro envolve uma seqüência complexa de reações químicas e processos mecânicos, no qual o curtimento representa fundamental estágio, por propiciar à pele características como qualidade, estabilidade hidrotérmica e excelentes propriedades para uso. O sulfato básico de cromo trivalente é o agente curtente predominantemente empregado no curtimento de peles em todo o mundo. É produzido a partir do cromato de sódio, industrialmente obtido do minério de cromo. Consideráveis quantidades de resíduos sólidos contendo cromo são geradas pelas indústrias coureira e calçadista. Estes resíduos tem sido motivo de preocupação constante, uma vez que são considerados perigosos devido a presença do cromo. O processo de incineração destes resíduos é uma importante alternativa a ser considerada, em decorrência de suas características de redução de massa, volume e possibilidade de aproveitamento da energia térmica dos gases de combustão. O processo de incineração dos resíduos das indústrias coureira e calçadista dá origem a cinzas contendo cerca de 40% de cromo que pode ser submetida a um processo de recuperação. Este trabalho apresenta os resultados da pesquisa sobre a utilização das cinzas, provenientes da incineração dos resíduos sólidos da indústria coureira e da indústria calçadista, para a produção de cromato de sódio(VI). No processo de planejamento e de condução dos experimentos foram utilizadas as técnicas de Planejamento Fatorial 2k, Metodologia de Superfície de Resposta e Análise de Variância na avaliação da produção de cromato de sódio(VI). Os fatores investigados foram: temperatura, taxa de aquecimento, tempo de reação, vazão de ar e quantidade de dolomita. A partir das variáveis selecionadas identificaram-se como parâmetros importantes a temperatura e a taxa de aquecimento. As superfícies de resposta tridimensionais obtidas a partir dos modelos de segunda ordem ajustados aos dados experimentais, apresentaram o comportamento do efeito conjugado dos fatores temperatura e taxa de aquecimento sobre a variável resposta grau de oxidação, desde a temperatura de inicio da reação química até a temperatura limite utilizada industrialmente. As condições de operação do processo de produção de cromato de sódio(VI) foram otimizadas. Os níveis ótimos dos fatores de controle aplicados as cinzas dos resíduos da indústria calçadista, geradas em uma planta piloto com incinerador de leito fixo, com tecnologia de gaseificação e combustão combinadas, apresentaram um grau de oxidação superior a 96% para as cinzas coletadas no ciclone e de 99,5% para as cinzas coletas no reator de gaseificação. Os resíduos sólidos, as cinzas e o produto de reação foram caracterizados por análises químicas, fluorescência de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e difração de raio-X.

Transferência de calor combinando radiação e convecção no interior de dutos de geradores de vapor fumotubulares

Esta dissertação de mestrado considera a transferência de calor combinando convecção e radiação térmica no escoamento de gases participantes em dutos de seção circular. Partindo de uma metodologia geral, o trabalho enfoca principalmente os casos típicos de aplicação em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, em que gases em alta temperatura escoam através de um tubo mantido em temperatura uniforme. O escoamento é turbulento e o perfil de velocidade é plenamente desenvolvido desde a entrada do duto. A temperatura do gás, contudo, é uniforme na entrada, considerando-se a região de desenvolvimento térmico. Duas misturas de gases são tratadas, ambas constituídas por dióxido de carbono, vapor d’água e nitrogênio, correspondendo a produtos típicos da combustão estequiométrica de óleo combustível e metano. As propriedades físicas dos gases são admitidas uniformes em todo o duto e calculadas na temperatura de mistura média, enquanto que as propriedades radiantes são modeladas pela soma-ponderada-de-gases-cinzas. O campo de temperatura do gás é obtido a partir da solução da equação bidimensional da conservação da energia, sendo os termos advectivos discretizados através do método de volumes de controle com a função de interpolação Flux-Spline; as trocas de energia radiantes são avaliadas por meio do método das zonas, onde cada zona de radiação corresponde a um volume de controle. Em um primeiro passo, a metodologia é verificada pela comparação com resultados apresentados na literatura para a transferência de calor envolvendo apenas convecção e combinando convecção com radiação. Em seguida, discutem-se alguns efeitos da inclusão da radiação térmica, por exemplo, no número de Nusselt convectivo e na temperatura de mistura do gás. Finalmente, são propostas correlações para o número de Nusselt total, que leva em conta tanto a radiação quanto a convecção. Essa etapa exige inicialmente uma análise dos grupos adimensionais que governam o processo radiante para redução do número elevado de parâmetros independentes. As correlações, aplicáveis a situações encontradas em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, são validadas estatisticamente pela comparação com os resultados obtidos pela solução numérica.