The Droplet Group Micro-Explosions, Viscosity and Atomization Characteristics of W/O Emulsions

The spray of emulsified fuel, composed of diesel fuel, water and methanol can make micro-explosion under high temperature conditions, and the viscosity and the atomization characteristics of emulsion have significant effects on the micro- explosion of emulsions. To clarify the combustion mechanism of water-in-oil emulsion sprays, combustion bomb experiments were carried out, and the droplet group micro- explosions in W/O fuel emulsion sprays in a high-pressure, high-temperature bomb were observed clearly by a multi-pulsed, off-axis, image-plane ruby laser holocamera and continuously by a high-speed CCD camera.The viscosity and atomization characteristics of emulsions were also studied experimentally. The experimental results show that the higher concentration of the aqueous phase (water-methanol) (<50%) increases the viscosity of the emulsions, especially for higher agent concentration, and higher aqueous phase concentration and higher viscosity results in lager Sauter Mean Diameter (SMD). The experiment results also show that the different kinds of emulsifying agents, with different Hydrophile-Lipophile Balance (HLB) values, have significant influence on the viscosity of the emulsions.

Sustainable energy solutions for irrigation and harvesting in developing countries

One of the critical problems currently being faced by agriculture industry in developing nations is the alarming rate of groundwater depletion. Irrigation accounts for over 70% of the total groundwater withdrawn everyday. Compounding this issue is the use of polluting diesel generators to pump groundwater for irrigation. This has made irrigation not only the biggest consumer of groundwater but also one of the major contributors to green house gases. The aim of this thesis is to present a solution to the energy-water nexus. To make agriculture less dependent on fossil fuels, the use of a solar-powered Stirling engine as the power generator for on-farm energy needs is discussed. The Stirling cycle is revisited and practical and ideal Stirling cycles are compared. Based on agricultural needs and financial constraints faced by farmers in developing countries, the use of a Fresnel lens as a solar-concentrator and a Beta-type Stirling engine unit is suggested for sustainable power generation on the farms. To reduce the groundwater consumption and to make irrigation more sustainable, the conceptual idea of using a Stirling engine in drip irrigation is presented. To tackle the shortage of over 37 million tonnes of cold-storage in India, the idea of cost-effective solar-powered on-farm cold storage unit is discussed.

Avaliação da exposição ao metil-mercúrio na população ribeirinha da baixada cuiabana, no Pantanal Mato-Grossense, Brasil

Os efeitos tóxicos do metil-mercúrio (MeHg) em seres humanos vêm sendo amplamente discutidos, a partir de episódios de contaminação devida a ingestão frequente de peixe contaminado, em Minamata, no Japão, ou ao consumo de pão preparado com cereais tratados com fungicidas a base de metil-mercúrio, no Iraque, indicando que o metil mercúrio pode afetar o sistema nervoso central. A população ribeirinha na região do Pantanal, Brasil, é dependente do peixe, como principal fonte de alimentos e proteínas. Naquela região, o resultado de décadas de mineração de ouro, em pequena escala, foi a contaminação de muitos sistemas aquáticos com mercúrio. Consequentemente, muitas espécies de peixes possuem níveis de MeHg relativamente altos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o nível de exposição ao MeHg entre a população ribeirinha do Pantanal. No primeiro artigo, apresentam-se os resultados da validação do método recordatório de 24 horas auto-referido, utilizando-se, como padrão-ouro, o método da pesagem, tendo-se verificado que há aproximadamente um erro de 30% ao estimar a quantidade de peixe consumido por aquela população. Um erro deste pode ser importante em se tratando do consumo de peixes carnívoros, os quais apresentam altos teores de mercúrio. No segundo artigo, ao analisar a associação entre o status neurocognitivo e a concentração de mercúrio no cabelo da população acima, os resultados indicaram que adultos expostos ao metil-mercúrio, através do consumo de peixe, podem ter déficits importantes nas medidas do desempenho neurocomportamental, sem alterações detectáveis no humor ou afetividade. Os efeitos mais importantes do mercúrio, entre os indivíduos analisados, foram detectados nos testes de velocidade e destreza da coordenação motora fina, na inibição da resposta na busca visual, e em tarefas de atenção. No terceiro artigo, considerando-se as associações observadas na concentração de mercúrio no cabelo com alguns desfechos dos testes neuro-psicológicos aplicados, calculou-se a dose-marcadora (BMD) e o limite inferior do intervalo de confiança do BMD (BMDL). Os resultados da dose marcadora e da dose de referência provisória são concordantes com os resultados estimados pelas agências de saúde internacionais.

Secondary Organic Aerosol Composition Studies Using Mass Spectrometry

Trace volatile organic compounds emitted by biogenic and anthropogenic sources into the atmosphere can undergo extensive photooxidation to form species with lower volatility. By equilibrium partitioning or reactive uptake, these compounds can nucleate into new aerosol particles or deposit onto already-existing particles to form secondary organic aerosol (SOA). SOA and other atmospheric particulate matter have measurable effects on global climate and public health, making understanding SOA formation a needed field of scientific inquiry. SOA formation can be done in a laboratory setting, using an environmental chamber; under these controlled conditions it is possible to generate SOA from a single parent compound and study the chemical composition of the gas and particle phases. By studying the SOA composition, it is possible to gain understanding of the chemical reactions that occur in the gas phase and particle phase, and identify potential heterogeneous processes that occur at the surface of SOA particles. In this thesis, mass spectrometric methods are used to identify qualitatively and qualitatively the chemical components of SOA derived from the photooxidation of important anthropogenic volatile organic compounds that are associated with gasoline and diesel fuels and industrial activity (C12 alkanes, toluene, and o-, m-, and p-cresols). The conditions under which SOA was generated in each system were varied to explore the effect of NO_x and inorganic seed composition on SOA chemical composition. The structure of the parent alkane was varied to investigate the effect on the functionalization and fragmentation of the resulting oxidation products. Relative humidity was varied in the alkane system as well to measure the effect of increased particle-phase water on condensed-phase reactions. In all systems, oligomeric species, resulting potentially from particle-phase and heterogeneous processes, were identified. Imines produced by reactions between (NH₄)₂SO₄ seed and carbonyl compounds were identified in all systems. Multigenerational photochemistry producing low- and extremely low-volatility organic compounds (LVOC and ELVOC) was reflected strongly in the particle-phase composition as well.

Citotoxicidade e genotoxicidade do Listerine em culturas de Escherichia coli e plamídios

A utilização de testes de biocompatibilidade de materiais odontológicos é necessária para avaliar a segurança dos mesmos. Listerine é um enxaguatório comercial usado para a prevenção e tratamento da gengivite. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos citotóxico e genotóxico do Listerine em culturas de Escherichia coli e plasmídios. Na avaliação da citotoxicidade, culturas de E. coli AB1157 e BW9091 foram incubadas com Listerine (10, 50 e 100%) e o crescimento acompanhado pela densidade óptica (DO) em 600nm por 7 horas(h). Para avaliar a sobrevivência, culturas de E. coli AB1157, em fase exponencial, foram centrifugadas, ressuspensas em solução salina (NaCl 0,9%) e incubadas (1h, 37C) com Listerine (10, 50, 100%, 1h, 37 C). Alíquotas foram semeadas em placas de Petri contendo meio nutritivo nos tempos 0, 30 e 60 minutos e armazenadas em estufa bacteriológica (18h, 37 C). As unidades formadoras de colônias contadas e as frações de sobrevivência (FS) calculadas. Como controles, culturas tratadas salina ou etanol (21,6%). Para genotoxicidade, plasmídios pBSK foram incubados com Listerine (10, 50 e 100%) e com etanol (2,16%, 10,8% e 21,6%), associados ou não ao SnCl2(200g/mL, 30 minutos, temperatura ambiente), realizada eletroforese em gel de agarose (0,8%, 8V/cm), observados por transiluminação UV e obtido o percentual da forma superespiralada (%SE). Os resultados indicam que o enxaguatório Listerine foi capaz de inibir o crescimento bacteriano de culturas de E. coli na maior concentração utilizada. O enxaguatório, na maior concentração, diminuiu a sobrevivência das culturas bacterianas testadas. Listerine não modificou o perfil eletroforético do plasmídios, indicando ausência de efeito genotóxico e também foi capaz de proteger os plamídios da ação do SnCl2. Além disso, o etanol, na mesma concentração presente no Listerine, não alterou o perfil eletroforético dos plasmídios, sendo capaz de protegê-lo da ação do SnCl2. Os resultados indicaram que o Listerine apresentou efeito citotóxico em culturas de E. coli e ausência de potencial genotóxico em plamídios, sendo capaz de protegê-los, bem como o etanol, dos efeitos genotóxicos do SnCl2.

Síntese e caracterização de biodiesel obtido via catálises homogênea e heterogênea de óleo extraído de sementes de Helianthus annuus

O biodiesel é definido como um mono alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa derivado de fontes renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais. Sua importância esta associada ao uso como um combustível alternativo para motores do ciclo Diesel podendo ser utilizado puro ou em misturas com o diesel representando economia de petróleo e menor poluição ambiental. Em geral é obtido por meio da reação de transesterificação na qual os triacilgliceróis, principais constituintes dos óleos e gorduras reagem com álcool, em presença de um catalisador ácido ou básico, produzindo ésteres de ácidos graxos e glicerol. A transesterificação pode ser conduzida por catálise homogênea ou heterogênea. O grande desafio da indústria é otimizar o processo a fim de alcançar um produto e uma rota de produção tecnologicamente eficiente e ambientalmente correta. O objetivo desta pesquisa foi estudar a síntese do biodiesel utilizando o processo de transesterificação do óleo de girassol por catálises homogênea e heterogênea. Foram realizadas reações de transesterificação via rotas metílica e etílica, empregando como catalisador homogêneo alcóxido de potássio e como catalisador heterogêneo a resina comercial de troca iônica Amberlyst 26

Co-pirólise de polipropileno pós-consumo com gasóleo

O presente trabalho buscou avaliar o processo de co-pirólise de resíduos de polipropileno com gasóleo, variando a temperatura e a quantidade de polipropileno no meio reacional. A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria-prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. As amostras de polipropileno e gasóleo foram submetidas à co-pirólise térmica em atmosfera inerte, em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando a temperatura de 400C a 500C e a quantidade de PP no meio reacional de 0,1 a 1,0 g. A influência do gasóleo no meio foi avaliada pelos testes na ausência de PP. Os líquidos pirolíticos obtidos foram caracterizados por cromatografia gasosa modificada, com o objetivo de avaliar a geração de frações na faixa da destilação do diesel. De uma maneira geral, pôde-se observar que o aumento da quantidade de PP no meio reacional favorece a redução do rendimento de líquido pirolítico e o aumento da quantidade de sólido gerado, efeito inverso ao do aumento da temperatura. Com relação ao rendimento geral de produtos na faixa de destilação do diesel na co-pirólise, a adição de PP ao meio não interfere muito no resultado. Já o aumento de temperatura favorece o aumento do rendimento de produtos nessa faixa de destilação. Os resultados obtidos comprovam o potencial da co-pirólise como método de reciclagem química de artefatos de polipropileno pós-consumo

Acumulação de compostos organoclorados (PCBs, DDTs e HCB) em tecido hepático de delfinídeos (Cetacea, Mammalia) do Estado do Rio de Janeiro

No decorrer das últimas décadas a pesquisa relacionada à contaminação de organismos marinhos por compostos organoclorados (OCs) se intensificou aliada à utilização de algumas espécies como sentinelas da qualidade ambiental quanto aos poluentes orgânicos. Dentre essas espécies, podem-se destacar os cetáceos, animais que entre outras características possuem grande longevidade, alta porcentagem lipídica em seus tecidos e são predadores de topo de cadeia trófica, tendendo assim a acumular altos níveis de OCs em seus tecidos. O presente estudo teve por objetivo determinar as concentrações de OCs de origem industrial e agrícola (PCBs, HCB e DDTs) em tecido hepático de oito diferentes espécies de cetáceos delfinídeos pertencentes a três distintas áreas oceânicas do Estado do Rio de Janeiro, são elas a região costeira, a plataforma continental e a região oceânica. A determinação foi realizada em cromatógrafo a gás (GC - Agilent 6890) conectado a um espectrômetro de massa (MS - Agilent 5973). Os valores de DDTs (1263617272 ng.g -1 lip.) e PCBs (7648877288 ng.g -1 lip.) aqui encontrados estão entre os mais altos já reportados para o táxon. Em todas as áreas observou-se uma predominância do ΣPCB, seguida do ΣDDT e HCB, em níveis que refletem o caráter fortemente industrial da região analisada. Entre os PCBs, a maior contribuição advém dos hexabifenis, seguida dos hepta e pentabifenis, sendo os congêneres 153, 138 e 180 os principais em todas as áreas. A razão p,pDDE/ΣDp,pDDT foi alta em todas as regiões (0,9), refletindo um input antigo do poluente na área. Foram realizadas correlações entre as concentrações de OCs e os parâmetros biológicos das espécies, como idade, sexo e comprimento total. A transferência placentária de OCs foi analisada em dois pares de fêmea-feto de Sotalia guianensis, mostrando uma maior transferência dos compostos com menor log Kow. Como esperado, foi encontrada uma diferença significativa no perfil de contaminação entre as espécies das diferentes regiões, relacionada à proximidade da fonte, características espécie-específicas e ao arranjo trófico das espécies.

Avaliação técnico-econômica da implementação de um sistema de cultivo de microalgas na usina termelétrica Barbosa Lima Sobrinho com vista à biofixação de CO2

Este estudo teve como finalidade levantar dados para uma avaliação das alternativas tecnológicas (cultivos de microalgas e reflorestamento) para a biofixação de CO2 da atmosfera próxima à usina termelétrica; tendo sido utilizada como referência a Usina Barbosa Lima Sobrinho. Já existe um projeto de avaliação do efeito do reflorestamento na fixação do CO2 nesta usina e, neste trabalho, foi avaliada a alternativa do cultivo de microalgas. Uma pesquisa inicial foi feita na literatura para verificar qual a espécie de microalga seria a mais adequada para ser utilizada no estudo, tendo sido a espécie Chlorella sp. a selecionada. Posteriormente os sistemas de cultivo de microalgas mais comumente empregados no mercado foram levantados e foi selecionado o cultivo em tanques abertos como referência para a modelagem do processo. Utilizando os dados da termelétrica e da literatura foi possível estimar a quantidade de CO2 que será retirada da atmosfera caso um sistema de cultivo seja efetivamente instalado na usina termelétrica. Uma análise econômica foi realizada para determinar a viabilidade do projeto. Os resultados indicam que a utilização deste tipo de tecnologia é promissora

Análise de viabilidade técnica e econômica da geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários.

A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais.

Estudios sobre la distribución de recubrimientos NSR y SCR en catalizadores monolíticos de doble capa para la eliminación de NOx

Título: Estudios sobre la distribución de recubrimientos NSR y SCR en catalizadores monolíticos de doble capa para la eliminación de NOx. Resumen: el desarrollo tecnológico, la necesidad inherente del transporte y el crecimiento exponencial de la población en los últimos 50 años han incrementado el número de vehículos motorizados de forma masiva. Como consecuencia, la contaminación del aire cada vez más evidente se ha convertido en un problema crítico a nivel global que es necesario remediar. La principal problemática de los vehículos diesel es el incremento de las emisiones de NOx debido a sus condiciones de operación (atmosfera oxidante). Para el control de las emisiones de NOx y el cumplimiento de la normativa Euro 6 que está por llegar, se han desarrollado tecnologías como la basada en el almacenamiento y reducción de NOx (NSR) o la reducción catalítica selectiva (urea – SCR). Sin embargo, la tecnología NSR no es capaz de cumplir los estándares establecidos debido a la producción de NH3 nocivo como subproducto y la tecnología SCR requiere de un costoso y voluminoso tanque de urea difícil de incorporar en el sistema. Una alternativa para lidiar con ambos problemas es la combinación de ambas tecnologías a través de catalizadores monolíticos de doble capa NSR – SCR. Esta combinación es capaz de aprovechar el NH3 generado en el catalizador aguas abajo NSR para reducir una cantidad de NOx adicional en el catalizador aguas arriba SCR sin la necesidad de incorporar un sofisticado sistema de alimentación de urea para la completa eliminación. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el mecanismo de eliminación de NOx en esta clase de catalizadores combinados.

Hibridación de un remolcador portuario

Este TFG consiste en la comparación de dos sistemas de propulsión y generación eléctrica. El primero de ellos una propulsión diesel mecánica, el remolcador real; y el segundo una propulsión híbrida, el remolcador de estudio. Se hace la comparativa desde dos puntos de vista las emisiones de gases de escape y los consumos de combustible.

Propiedades catalíticas de la lipasa B de Candida antarctica inmovilizada en soportes magnéticos. Actividad sintética en disolventes orgánicos

Este trabajo se centra en la inmovilización de la lipasa B de Candida antarctica en nanopartículas magnéticas y la posterior caracterización cinética de su actividad sintética en medios orgánicos para la pr oducción de biodiesel. La historia del biodiesel comienza en 1893, cuando Rudolph Diesel, el padre del motor diésel, puso en marcha el primer motor de este tipo. Más tarde, en 1900, Diesel ganó el Grand Prix en la Feria Mundial de París con su m otor impulsado por un biodiesel de aceite de cacahuete. En 1903, además, comenzó la producción del Modelo T de Henry Ford, diseñado para utilizar etanol como combustible. Diesel creía que la utilización de biodiesel era el futuro de la automoción: “ el uso de aceites vegetales como combustibles para motor puede parecer insignificante hoy en día, pero estos aceites puede n convertirse, con el transcurso del tiempo, en combustibles tan importantes como el petróleo y el carbón lo son hoy en día ” Sin embargo, a p artir de 1920, los fueles basados en petróleo comenzaron a ganar terreno, debido a su mayor eficiencia, menor precio y mejor disponibilidad. De esta forma, el mercado de los biofueles quedó relegado hasta que las distintas crisis del petróleo (1973, 1979, 19 90) unidas a la creciente preocupación por la polución y la c onservación del medio ambiente, además de al aumento de la población y por tanto de la demanda de combustibles , llevaron a devolve r la mirada a estos fueles . Fue en esta época cuando comenzó, p rincipalmente en EEUU y Brasil, la producción a gran escala de biocombustibles de primera generación, basados en la utilización de excedentes agrícolas como el maíz y la caña de azúcar para la producción de bioetanol y aceites de maíz y grasas animales par a la producción de biodiesel .

Reformado de hidrocarburos logísticos sobre catalizadores de NiAl2O4 de prestaciones mejoradas

La obtención de corrientes ricas en hidrógeno se presenta como un reto de alto interés industrial ya que constituyen la alimentación de los sistemas de producción energética más prometedores a medio-largo plazo, las pilas de combustible. El avance en la implementación industrial de estos dispositivos está condicionado por la disponibilidad de fuentes de hidrógeno fácilmente disponibles y almacenables. Los combustibles logísticos (gas natural, gasolina y diesel) son recursos todavía abundantes cuya transformación química puede satisfacer esta demanda de hidrógeno. En este Trabajo Fin de Grado se plantea un estudio sobre diferentes estrategias de reformado (oxidación parcial, reformado con vapor de agua o reformado autotérmico) empleando espinelas de aluminato de níquel como catalizadores alternativos a los metales nobles (Rh)