Oxidation rates of carbon and nitrogen in char residues from solid fuels

Computational fluid dynamics (CFD) modeling is an important tool in designing new combustion systems. By using CFD modeling, entire combustion systems can be modeled and the emissions and the performance can be predicted. CFD modeling can also be used to develop new and better combustion systems from an economical and environmental point of view. In CFD modeling of solid fuel combustion, the combustible fuel is generally treated as single fuel particles. One of the limitations with the CFD modeling concerns the sub-models describing the combustion of single fuel particles. Available models in the scientific literature are in many cases not suitable as submodels for CFD modeling since they depend on a large number of input parameters and are computationally heavy. In this thesis CFD-applicable models are developed for the combustion of single fuel particles. The single particle models can be used to improve the combustion performance in various combustion devices or develop completely new technologies. The investigated fields are oxidation of carbon (C) and nitrogen (N) in char residues from solid fuels. Modeled char-C oxidation rates are compared to experimental oxidation rates for a large number of pulverized solid fuel chars under relevant combustion conditions. The experiments have been performed in an isothermal plug flow reactor operating at 1123-1673 K and 3-15 vol.% O2. In the single particle model, the char oxidation is based on apparent kinetics and depends on three fuel specific parameters: apparent pre-exponential factor, apparent activation energy, and apparent reaction order. The single particle model can be incorporated as a sub-model into a CFD code. The results show that the modeled char oxidation rates are in good agreement with experimental char oxidation rates up to around 70% of burnout. Moreover, the results show that the activation energy and the reaction order can be assumed to be constant for a large number of bituminous coal chars under conditions limited by the combined effects of chemical kinetics and pore diffusion. Based on this, a new model based on only one fuel specific parameter is developed (Paper III). The results also show that reaction orders of bituminous coal chars and anthracite chars differ under similar conditions (Paper I and Paper II); reaction orders of bituminous coal chars were found to be one, while reaction orders of anthracite chars were determined to be zero. This difference in reaction orders has not previously been observed in the literature and should be considered in future char oxidation models. One of the most frequently used comprehensive char oxidation models could not explain the difference in the reaction orders. In the thesis (Paper II), a modification to the model is suggested in order to explain the difference in reaction orders between anthracite chars and bituminous coal chars. Two single particle models are also developed for the NO formation and reduction during the oxidation of single biomass char particles. In the models the char-N is assumed to be oxidized to NO and the NO is partly reduced inside the particle. The first model (Paper IV) is based on the concentration gradients of NO inside and outside the particle and the second model is simplified to such an extent that it is based on apparent kinetics and can be incorporated as a sub-model into a CFD code (Paper V). Modeled NO release rates from both models were in good agreement with experimental measurements from a single particle reactor of quartz glass operating at 1173-1323 K and 3-19 vol.% O2. In the future, the models can be used to reduce NO emissions in new combustion systems.

Indução de resistência à intoxicação por Palicourea aeneofusca (Rubiaceae) mediante administração de doses sucessivas não tóxicas

Com o objetivo de comprovar se doses não tóxicas repetidas de Palicourea aeneofusca (Müll. Arg.) Standl. criam resistência à intoxicação, 12 caprinos foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos experimentais de seis animais cada. No Grupo 1 foi induzida resistência mediante a administração, durante quatro períodos alternados, de 0,02g/kg das folhas dessecadas de P. aeneofusca durante 5 dias, 0,02g/kg durante 5 dias, 0,03g/kg durante 5 dias e 0,03g/kg por mais 5 dias. Entre o primeiro e o segundo período de administração e entre o segundo e o terceiro período os animais não receberam planta por 10 dias consecutivos e entre o terceiro e quarto período de administração os animais permaneceram 15 dias sem ingerir a planta. Um caprino morreu subitamente quando estava recebendo 0,03 g/kg da planta, no terceiro período de administração. O Grupo 2 não foi adaptado ao consumo de P. aeneofusca. Quinze dias após a adaptação ao consumo de P. aeneofusca do Grupo 1, os dois grupos receberam P. aeneofusca na dose diária de 0,03g/kg durante 19 dias. A partir do 20º dia de administração continuada a dose diária de P. aeneofusca foi aumentada para 0,04g/kg. Esta dose foi administrada por mais 12 dias. Os animais que mostraram sinais clínicos foram retirados do experimento imediatamente após a observação dos primeiros sinais. Um caprino do Grupo 2 apresentou sinais clínicos de intoxicação e morreu no 12º dia de administração e dois apresentaram sinais clínicos no 24º dia; um se recuperou e outro morreu. Após finalizada esta fase do experimento e para comprovar se os caprinos que não tinham adoecido no Grupo 2 tinham também adquirido resistência, foi introduzido outro grupo com três caprinos. Esses três caprinos (Grupo 3), os cinco caprinos do Grupo 1 e os três sobreviventes do Grupo 2, ingeriram uma dose diária de 0,06g/kg. Os três caprinos do Grupo 3 adoeceram no terceiro dia após o início da ingestão, dois morreram em forma hiperaguda e o outro recuperou-se após 10 dias. Todos os caprinos dos Grupos 1 e 2 ingeriram P. aeneofusca na dose de 0,06g/kg/dia durante nove dias sem apresentar nenhum sinal clínico. Os resultados deste trabalho demonstram que a administração de doses não tóxicas repetidas de P. aeneofusca aumentam significativamente á resistência à intoxicação e que esta técnica poderia ser utilizada para o controle da intoxicação por P. aeneofusca e outras espécies de Palicourea com similar toxicidade. Os resultados de pesquisas anteriormente realizados sugerem que a resistência à intoxicação por plantas que contêm MFA é devida a proliferação de bactérias que degradam MFA no rúmen.

Administração repetida de doses não tóxicas de monofluoroacetato de sódio não protege contra a intoxicação por este composto em ovinos

Com o objetivo de avaliar se repetidas doses não tóxicas de monofluoroacetato de sódio (MFA) induzem resistência à intoxicação por essa substância, 18 ovinos foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos experimentais de nove animais cada. Os ovinos do Grupo 1 ingeriram doses crescentes não letais de MFA por seis períodos: 0,05mg/kg por 5 dias; 0,08mg/kg por 4 dias; 0,08mg/kg por 4 dias; 0,1mg/kg por 3 dias; 0,1mg/kg por 3 dias e 0,25mg/kg por 3 dias. Entre o primeiro e o segundo período de administração e entre o segundo e o terceiro período os animais não receberam o MFA por 10 dias consecutivos; entre o terceiro e o quarto período e dentre os demais períodos de administração, os ovinos permaneceram 15 dias sem ingerir o MFA. Quinze dias após o último período de administração os ovinos foram desafiados com a dose única de 1mg/kg de MFA. O Grupo 2 não foi adaptado a ingestão de MFA, estes ovinos receberam dose única de 1mg/kg de MFA no mesmo período em que o G1 foi desafiado. No desafio sete ovinos do Grupo 1 apresentaram sinais clínicos da intoxicação e um ovino se recuperou. No Grupo 2 todos os animais manifestaram quadro clínico da intoxicação por MFA, no entanto, dois ovinos se recuperaram. Os coeficientes de mortalidade foram de 66,6% para o Grupo 1 e de 77,7% para o Grupo 2. Os resultados deste trabalho sugerem que a administração repetida de doses não tóxicas de MFA não protege contra a intoxicação aguda por este composto, portanto, outras alternativas para a profilaxia da intoxicação por plantas que contêm MFA deverão ser pesquisadas, principalmente a utilização intraruminal de bactérias que hidrolisam MFA.

Comportamento de cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] em resposta ao metribuzin aplicado em diferentes doses

Durante o ano agrícola de 1978/79, foi realizado um experimento a campo, na re gião da Depressão Central do Rio Grande do Sul, com o objetivo de conhecer o comportamento das cultivares de soja BR1, Bragg, Davis, IAS4, IAS5, Paraná e Planalto em relação ao metribuzin aplicado em pré-emergência nas doses de 0, 490 e 980 g/ha. Os efeitos dos tratamentos foram estimados através de avaliação visual de fitotoxicidade, contagem da população de plantas, determinações do peso seco da parte aérea e do número de grãos e obtenção do rendimento de grãos. Para a maioria das variáveis em estudo, constatou-se que ocorreram reduções proporcionais aos acréscimos das doses do herbicida. Os resultados da avaliação visual de fitotoxicidade mostraram que houve diferenças significativas entre os tratamentos de doses, tendo as cultivares Bragg e Davis demonstrado o menor efeito fito-tóxico, enquanto BR1 foi a que apresentou maior grau de injúria. Quanto ao rendimento de grãos alcançado pelas cultivares, foi constatado que Bragg comportou-se como altamente tolerante; BR1 e Davis como moderadamente tolerantes; IAS5 como intermediária e Paraná, Planalto e IAS4 como moderadamente suscetíveis.

Efeitos de doses e épocas de aplicação do bentazon na produção de duas cultivares de cebola (Allium cepa L.)

Em um solo aluvião eutrófico de classificação textural argilo siltoso, com 2,75% de M.O. foram estudados os efeitos de doses do herbicida bentazon (3 - isopropi l - 2,1,3 - benzotio-diazinona - (4) - 2,2 - dióxido) aplicado em pós-emergência. no controle de plantas daninhas dicotiledôneas na cultura da cebola. O delineamento experimental adotado foi um fatorial 2 x 5 x 2 + 4. constituído por duas cultivares: 'Baia Pe ri forme' e 'Texas Grano': cinco épocas de aplicação do produto: aos 10, 20, 30, 40 e 50 dias após a emergência das plantas daninhas: duas doses de bentazon: 0,46kg. i.a./ha e 0,96 kg. i.a./ha e quatro tratamentos adicionais: 'Baia Periforme' capinada e sem capina e 'Texas Grano'. capinada e sem capina. . As plantas daninhas predominantes no experimento foram: botão -de-ouro (Galinsoga parviflora Cav.), picão-preto (Bidens pilosa L.), amendoim-bravo (Euphorbia prunifoiia Jacq.(, mostarda (Brassica campestris L.), joá (Physalis angulata L.) fedegoso (Cassia tora L.(, serralha falsa (Emilia sonchifolia (L .) DC) e mentruz (Lepidium virginicum L. Nas condições em que foi realizado o ensaio, o herbicida bentazon nas duas doses aplicadas mostrou-se eficiente no controle das plantas daninhas até 60 dias após o transplante. Nas doses empregadas o bentazon não apresentou efeito fitotóxico sobre a produção das cultivares 'Baia Periforme' e 'Texas Grano'.

Comportamento de baixas doses de herbicidas na cultura da soja (Glycine max (L.) Merril): I - efeitos sobre o controle das plantas daninhas e parâmetros de produção da cultura

Foi estudada a possibilidade de redução nas doses recomendadas de herbicidas, isolados ou em misturas, sem afetar a produção ou outras características desejáveis da planta, para o cultivar Santa Rosa em Solo Latossol Vermelho Escuro -fase arenosa. 0 experimento foi instalado em blocos ao acaso, com vinte tratamentos e três repetições, testando-se a dose total recomendada e reduções de 25% e 50% dela, para trifluralin, alachlor e metribuzin, isolados e em misturas. As doses recomendadas foram 0,86; 1,72 e 0,28 kg/ha de trifluralin, alachlor e metribuzin, respectivamente. As misturas com doses reduzidas, de tri-firalin + metribuzin (0,65 + 0,21 kg/ha) e alachlor + metribuzin (1,44 4 0,21 kg/ha), apresentaram controle geral das plantas daninhas acima de 90% até o 60.º dia após a semeadura, sem apresentar fitotoxicidade ou efeitos deletérios sobre a nodulação da soja. O controle das plantas daninhas obtido com a redução de 25% nas doses destas misturas, foi equivalente ao da testemunha capinada e proporcionou valores similares nos teores de proteína, extrato etéreo e cinzas, peso de 100 grãos, número de grãos por vagem, altura da planta e altura da inserção da vagem mais baixa. As maiores produções de soja, obtidas com as misturas na dose total recomendada, foram estatisticamente iguais às obtidas com estes mesmos herbicidas aplicados com dose padrão reduzida em 25%. Desta forma, de acordo com as conveniências econômicas e ecológicas, sugere-se que a recomendação atual destes tratamentos seja feito com as doses reduzidas em 25%, nas condições de desenvolvimento da presente pesquisa.

Efeitos de doses de glyphosate no controle da tiririca (Cyperus rotundus L.)

Em três experimentos instalados em 1975 em Fortaleza e Pentecoste, no Estado do Ceará, procurou -se estudar o efeito do glyphosate aplicado a 0, 1, 2, 3, 4, 5 c 6 kg do i. a/ha no controle da tiririca (Cyperus rotundus L. ), em solo sem cultura. O produto foi aplicado em pós -emergência quando a tiririca estava próxima do florescimento e em florescimento. Foi realizada apenas uma aplicação do glyphosate para todos os tratamentos. Nas condições em que foram realizados esses experimentos as seguintes conclusões podem ser obtidas : 1. Doses de 2,0 0 a 3,0 0 kg /h a do glyphosate ofereceram um satisfatório grau de controle desta planta daninha por 30 dias, com apenas uma aplicação; 2. 0 glyphosate deve ser aplicado quando a tiririca estiver com seis a sete folhas, com alto vigor vegetativo e antes do início do florescimento; 3. Doses elevadas como 6,00 kg/ ha, não são recomendadas pois, o grau de controle é semelhante aos obtidas com doses menores, como 3,00 kg/ha.

Comportamento de baixas doses de herbicidas na cultura da soja (Glycine max (L.) Merril). I I-Efeitos sobre o controle das plantas daninhas, desenvolvimento e absorção de nutrientes pela cultura

Foi estudada a possibilidade de redução nas doses recomendadas de herbicidas, isolados ou em misturas, sem afetar algumas características das plantas de soja (Santa Rosa), tais como o acúmulo total de matéria secada parte aérea (caule + ramos, folhas e vagens), índice de Area Foliar (IAF) e teores de macro e micronutrientes (Diagnose Foliar e nos grãos). O experimento foi ins talado em Solo Latos - sol Vermelho Escuro - fase arenosa, município de Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, em vinte tratamentos e três repetições, te stando-se a dose total recomendad a e reduções de 25% e 50% de la , para o trifluralin, alachlor e metribuzin, isolados e em misturas. As doses recomendadas foram 0,86; 1,72 e 0,28 kg/ha de trifluralin, alachlor e metribuzin, respectivamente. As 'misturas com doses reduzidas, de tri - fluralin + metribuzin (0 ,6 5 + 0, 21 kg/h a) e alachlor + metribuzin (1 ,4 4 + 0, 21 kg /h a), apresentaram controle geral das plantas daninhas acima de 90% at é o 60 .° dia após a semeadura, sem apresentar fitotoxicida de ou efeitos deletérios nas plantas de soja. Além disso apresenta ram os melhores resultados relativos ao acúmulo de matéria seca na parte aérea, juntamente com as mesmas misturas nas doses padrões e testemunha capinada. A absorção de nutrientes também sempre foi maior nestes tratamentos , com maiores teores nas folhas, na matéria seca geral e nos grãos. O IAF alto e a sua manutenção por um período maior, nestes tratamentos, podem ter tido influência decisiva, com maior eficiência fotossintética das plantas.

Efeito de doses de metribuzin no crescimento e na conversão da energia solar em plantas de soja (Glycine max (L .) merrill)

O crescimento e a eficiência na conversão da energia solar foram estudados em soja (Glycine max (L.) Merri ll, cv. 'Uberaba'), cultivada em condições de campo, sob quatro doses de metribuzin (0, 0,35; 0,70 e 1,05 kg i.a.ha-1). O valor máximo da conversão da energia solar foi de 0,75%, para as plantas cultiva das na maior dose do herbicida. Os valores da conversão da energia solar média durante o ciclo da cultura foram 0,32 ; 0,31 ; 0,32 e 0,33%. em ordem crescente de dose do metribuzin. De modo geral, na fase vegetativa as plantas controle apresentaram valores inferiores em todos os valores de crescimento determinados, superando as tratadas com metribuzin somente na fase reprodutiva, mostrando que no período crítico de competição o dano causado pelas plantas daninhas é maior que a possível fitotoxicida de causada pelo metribuzin.

Desenvolvimento, partição de assimilados e produção de matéria seca de plantas de soja (Glycine max (L.) merrill) submetidas a quatro doses de metribuzin

O desenvolvimento, a partição e a produção de matéria seca, foram estudados em soja (Glycine Max (L. ) Merri ll, cv. 'Uberaba'), cultivadas em condições de campo, sob quatro doses de metribuzin - (0,0; 0,35; 0,70 e 1,05 kg i.a. ha-1). O metri buzin não reduziu a população e nem alterou significativamente a razão parte aérea/sistema radicular. A altura média das plantas aumentou significativamente com o incremento das doses de metribuzin, sendo que as alturas máximas das plantas foram 761, 784, 815 e 812 mm, em ordem crescente de dose de metribuzin. As variações das taxas de acúmulo de matéria seca foram nitida mente seqüenciais em todos os tratamentos, ocorrendo mudanças do dreno metabólico preferencial de um órgão para outro, de acordo com as transformações morfológicas das plantas, ressaltando-se que o metribuzin não alterou esse comportamento. Os tratamentos não influencia ramo acumulo de matéria seca das vagens (Wv), no entanto, a partir do inicio da maturação, as plantas-controle apres entaram maiores Wv, provavelmente, devido a maior taxa assi milatória líquida verificada a partir da floração plena. A matéria seca acumulada nos pericarpos (Wp) diminuiu, a partir das sementes completamente desenvolvid os, para todos os tratamentos com exceção de Wp das plantas tratadas com 0,7 kg i.a. ha-1 de metribuzin que, manteve-se estável. Por outro lado, a matéria seca nas sementes (Ws) aumentou de forma acentuada, desde o seu aparecimento até a colheita final , em todas as doses do herbicida.

Efeitos de algumas características do solo na resposta da planta a doses de herbicidas

Foram estudados em casa de vegetação o tempo de sobre vivência de oito espécies olerícolas a aplicação de atrazina nas doses correspondentes a 1,8 e 3,2 kg/ha, e de diuron nas doses de 1,2 e 2,0 kg/ ha, em três tipos de solos ácidos tropicais. Os resultados mostraram alta correlação linear entre o tempo médio de vida das plântulas com teores de matéria orgânica, capacidade de troca catiônica (CTC) efetiva e pH do solo; e baixas correlações com teores de argila mais silte. Os resultados indicam ser mais adequado tomar como base a característica CTC do solo em lugar da sua classificação textural para fins de recomendação das doses dos herbicidas.

Doses reduzidas de herbicidas de pós-emergência para controle de papua em soja

Em 1992/93 foram conduzidos dois experimentos a campo em Eldorado do Sul, RS, objetivando avaliar os herbicidas haloxyfop e sethoxydim no controle de papuã (Brachiaria plantaginea) em doses mais reduzidas que as usuais. Haloxyfop foi testado nas doses de 120, 90, 60, 30 e 30 + 30 g/ha. Sethoxydim foi avaliado nas doses de 184, 138, 92, 46 e 46 + 46 g/ha. Os herbicidas foram aspergidos 7 e 14 dias após semeadura da soja nos experimentos 1 e 2 quando as plantas de papuã encontravam-se com 1 a 2 folhas e com 3 a 4 folhas, respectivamente. As doses plenas foram aspergidas 2 semanas mais tarde que as doses reduzidas. Foi possível obter nível aceitável de controle de papuã em alguns tratamentos, em função do produto, da época e do método de aplicação. Aplicações seqüenciais de doses reduzidas de haloxyfop (30 + 30 g/ha) alcançaram controle de 72 e 95%, médias dos experimentos 1 e 2, respectivamente. No experimento 1, níveis de produtivídade de soja equivalentes ao do tratamento capinado só foram obtidos com doses plenas de haloxyfop e sethoxydim. No experimento 2, produtividades equivalentes à do capinado foram alcançadas nas doses plenas dos dois herbicidas e ainda com haloxyfop a 90 g/ha e a 30 + 30 g/ha. A pesquisa evidencia a necessidade do papuã ser totalmente eliminado para ser atingido rendimento máximo de soja.

Controle de plantas daninhas em soja com doses reduzidas de herbicidas

doses reduzidas dos herbicidas haloxyfop-methyl e sethoxydim para controlar papuã [Brachiaria plantaginea (Link) Hitchc.] na cultura da soja [Glycine max (L.) Merrill. Haloxyfop-methyl foi testado nas doses de 120, 90, 60 e 30+30 g/ha; já sethoxydim o foi nas doses de 220, 165, 110 e 55+55 g/ha. A pulverização dos herbicidas ocorreu 15 dias após a semeadura da soja; nesta ocasião, a maioria das plantas de papuã encontravam-se no estádio de três a quatro folhas. Os tratamentos herbicidas com doses reduzidas em aplicações seqüenciais, tiveram a segunda pulverização realizada 11 dias após a primeira aplicação. Foi obtido controle ao redor de 95% para todos os tratamentos, com pequenas variações não significativas. O rendimento de grãos de soja foi equivalente entre a testemunha capinada e os tratamentos haloxyfop-methyl a 90 e 60 g/ha, sethoxydim a 220, 110 e 55+55 g/ha. Os demais tratamentos foram semelhantes entre si, superando a testemunha infestada, a qual apresentou o menor rendimento de grãos. Os resultados evidenciam a viabilidade da utilização de doses reduzidas, as quais podem alcançar patamares de produtividade tão elevados quanto aqueles obtidos com doses plenas.

Crescimento de plantas de soja em função de doses de sulfentrazone

O efeito de doses de sulfentrazone foi avaliado no crescimento da soja BR-16, inoculadas com estirpe SEMIA 5079, em condições de casa de vegetação. A fitotoxicidade do sulfentrazone aumentou com o incremento na dose do herbicida, nos estádios V2 e R5, agravando-se com o passar do tempo. O sulfentrazone reduziu a área foliar, o acúmulo de matéria seca total e dos órgãos, a altura da planta e o comprimento das raízes tanto no estádio R3 quanto no R5. O crescimento das raízes foi mais afetado pelo sulfentrazone do que a parte aérea, sendo que a relação parte aérea/ raízes aumentou com o incremento na dose do herbicida. A cultivar de soja BR-16 apresentou baixa tolerância ao sulfentrazone, pois o herbicida influenciou negativamente todos os parâmetros analisados.

Respiração microbiana do solo sob doses de glyphosate e de imazapyr

A degradação microbiana dos herbicidas no solo é influenciada por diversos fatores, dentre esses as características físicas e químicas do solo e da própria molécula, que agem continuamente determinando a sua magnitude. Em razão da grande variabilidade de respostas apresentadas por essas moléculas no solo e das poucas informações sobre o seu comportamento em ambientes tropicais, no que diz respeito a sua degradação, é que foi realizada uma série de experimentos, em laboratório, objetivando verificar a resposta da atividade microbiana do solo, pelo método da evolução do CO2 do solo, sob doses crescentes do glyphosate e do imazapyr (0; 4; 8 e 12 L ha-1 do produto comercial Roundup S.Aq.C. e Arsenal 250 S.Aq.C., respectivamente), em solos de diferentes texturas e composição química, sob três conteúdos de umidade (40, 70 e 100% do equivalente de umidade). Os resultados obtidos permitiram concluir que: a) a microbiota do solo é capaz de utilizar o glyphosate e o imazapyr como fontes de carbono; b) a umidade do solo influencia a capacidade de os microrganismos degradarem o glyphosate e o imazapyr; c) a umidade de 40%, nos solos avaliados, proporcionou as menores respostas da atividade dos microrganismos, independentemente das doses dos herbicidas; e d) o efeito das doses do imazapyr sobre a atividade microbiana do solo é influenciado pelas características físicas e químicas dos solos.