Single atom (Pd/Pt) supported on graphitic carbon nitride as efficient photocatalyst for visible-light reduction of carbon dioxide

Reducing carbon dioxide (CO2) to hydrocarbon fuel with solar energy is significant for high-density solar energy storage and carbon balance. In this work, single palladium/platinum (Pd/Pt) atoms supported on graphitic carbon nitride (g-C3N4), i.e. Pd/g-C3N4 and Pt/g-C3N4, acting as photocatalysts for CO2 reduction were investigated by density function theory (DFT) calcu-lations for the first time. During CO2 reduction, the individual metal atoms function as the active sites, while g-C3N4 provides the source of hydrogen (H*) from hydrogen evolution reaction. The complete, as-designed photocatalysts exhibit excellent activity in CO2 reduction. HCOOH is the preferred product of CO2 reduction on the Pd/g-C3N4 catalyst with a rate-determining barrier of 0.66 eV, while the Pt/g-C3N4 catalyst prefers to reduce CO2 to CH4 with a rate-determining barrier of 1.16 eV. In addition, depositing atom catalysts on g-C3N4 significantly enhances the visible light absorption, rendering them ideal for visible light reduction of CO2. Our findings open a new avenue of CO2 reduction for renewable energy supply.

Bioenergy Status of Sharavathi River Basin, Western Ghats, India

Most of the developing countries including India depend heavily on bioenergy and it accounts for about 15% of the global energy usage. Its role in meeting a region’s requirement has increased the interest of assessing the status of biomass availability in a region. The present work deals with the bioenergy status in the Linganamakki reservoir catchment of the Sharavathi river basin, Western Ghats,India, by assessing the energy supply and sector wise energy consumption. The study reveals that majority of the households (92.17%) depend on fuelwood for their domestic energy needs with the per capita fuelwood consumption of 1.2 tonnes/year, which is higher than the national average (0.7 tonnes/year). This higher dependence on fuelwood has contributed to the degradation of forests,resulting in scarcity of bioresources necessitating exploration of viable energy alternatives to meet the growing energy demand.

Bioenergy and climate change mitigation: an assessment

Bioenergy deployment offers significant potential for climate change mitigation, but also carries considerable risks. In this review, we bring together perspectives of various communities involved in the research and regulation of bioenergy deployment in the context of climate change mitigation: Land-use and energy experts, land-use and integrated assessment modelers, human geographers, ecosystem researchers, climate scientists and two different strands of life-cycle assessment experts. We summarize technological options, outline the state-of-the-art knowledge on various climate effects, provide an update on estimates of technical resource potential and comprehensively identify sustainability effects. Cellulosic feedstocks, increased end-use efficiency, improved land carbon-stock management and residue use, and, when fully developed, BECCS appear as the most promising options, depending on development costs, implementation, learning, and risk management. Combined heat and power, efficient biomass cookstoves and small-scale power generation for rural areas can help to promote energy access and sustainable development, along with reduced emissions. We estimate the sustainable technical potential as up to 100EJ: high agreement; 100-300EJ: medium agreement; above 300EJ: low agreement. Stabilization scenarios indicate that bioenergy may supply from 10 to 245EJyr(-1) to global primary energy supply by 2050. Models indicate that, if technological and governance preconditions are met, large-scale deployment (>200EJ), together with BECCS, could help to keep global warming below 2 degrees degrees of preindustrial levels; but such high deployment of land-intensive bioenergy feedstocks could also lead to detrimental climate effects, negatively impact ecosystems, biodiversity and livelihoods. The integration of bioenergy systems into agriculture and forest landscapes can improve land and water use efficiency and help address concerns about environmental impacts. We conclude that the high variability in pathways, uncertainties in technological development and ambiguity in political decision render forecasts on deployment levels and climate effects very difficult. However, uncertainty about projections should not preclude pursuing beneficial bioenergy options.

High-speed streams from coronal holes and the accelerating mechanism of the solar-wind

In this paper, the general Mach number equation is derived, and the influence of typical energy forms in the solar wind is analysed in detail. It shows that the accelerating process of the solar wind is influenced critically by the form of heating in the corona, and that the transonic mechanism is mainly the result of the adjustment of the variation of the crosssection of flowing tubes and the heat source term.The accelerating mechanism for both the high-speed stream from the coronal hole and the normal solar wind is similar. But, the temperature is low in the lower level of the coronal hole and more heat energy supply in the outside is required, hence the high speed of the solar wind; while the case with the ordinary coronal region is just the opposite, and the velocity of the solar wind is therefore lower. The accelerating process for various typical parameters is calculated, and it is found that the high-speed stream may reach 800 km/sec.

Zum tierschutzgerechten Betäuben und Töten von Aal

Slaughtering of eels should be done not only under animal welfare aspects but as well under consumer protection and economical aspects with respect to technical feasibility. Methods must be practicable for enterprises slaughtering quantities of several kilograms up to several tons per day. Most methods applied up to now in whole Europe were (are) not in accordance with animal welfare mainly due to lacking prescriptions and alternative methods. The great number of experiments carried out within the frame of this project demonstrates the difficulties to combine optimal welfare demands with economical and technical fesibility aspects in one method. Measurements of EEG (electroencephalogram) and ECG (electrocardiogram) have shown that the method laid down in the german legislation does not perfectly stun all eels. This method was improved by applying a „prestun“ with 220 V for 1sec., followed by a 5 min phase at 45 V to prolongue the time of unconsciousness after the stun. Inflating nitrogen gas into the stunning bath additionally causes asphyxia during the stun. By this method 93% of the eels were stunned or even killed. Applying 220 V for bigger batches of eels (~400 kg) will cause big problems with the energy supply. Therefore this method is restricted to batches of 20 - 50 kg. The method laid down in the german legislation probably can be improved. Eels were stunned successfully without water, avoiding the problems of regional differences in the conductivity of the water. Other types of current and other frequencies and a combination of both should be tested as well as alternative electrode geometries also with respect to blood spots which occasionally occurred in the muscles preferably of bigger eels (>800 g). For the time being the method laid down in the german legislation is a reasonable compromise and under animal welfare aspects represents a considerable improvement.

Wassertiefenabhängige Auftriebsschwerpunktregelung für seitlich versetzt geschleppte Schwingerträger

The noise emission of the vessel, especially in shallow waters, causes a fright reaction of the fishes near the vessel. To reduce the uncertainty of hydroacoustic measurements connected with that fact, a side shifted towed body is used for the hydroacoustic stock estimation in the Baltic sea. If the towed body was running close to the surface it was quite sensitive to waves. To make the running properties of the side shifted towed body more robust a control of the center of buoyancy depending on the diving depth was introduced. The goal was set to control the towed body without additional energy supply. First results are shown.

Análisis de las diferentes tecnologías de centrales termosolares.

[ES]En este proyecto se recoge un análisis de las diferentes tecnologías de centrales termosolares. Las energías renovables tienen un papel fundamental en el abastecimiento energético futuro, ya que son una fuente inagotable con un impacto medioambiental mínimo. Dentro de las renovables, la energía termosolar es una de las más destacables en España, que se ha situado como el país líder en termosolar. Existen cuatro tecnologías diferentes para este tipo de centrales, por lo que el objetivo de este trabajo es profundizar en su conocimiento y proporcionar un criterio objetivo que permita seleccionar la más adecuada en futuras instalaciones. Para ello, se considerarán tanto aspectos técnicos como económicos, con el fin de estudiar las principales ventajas y desventajas de cada tipo.

Análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas no Brasil: uma abordagem metodológica.

Atualmente, o Brasil se apresenta como um grande produtor agrícola mundial com finalidade alimentícia e bioenergética. Ano a ano recordes de produção são batidos pelo setor agropecuário. Por outro lado, tem-se uma perspectiva de problemas alimentícios e energéticos no mundo, em especial no continente africano onde muitos vivem na miséria e na fome. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta para a análise da dinâmica espaço-temporal de culturas agrícolas empregando os conceitos e instrumentos da Geomática em busca do desenvolvimento sustentável. Desenvolveu-se uma metodologia para a geração de indicadores da produção agrícola em diferentes níveis da estrutura territorial brasileira que permite a apresentação sintética, por meio de cartogramas e animações digitais, das dinâmicas espacial e espaço-temporal das principais culturas. Para isto foi criada uma base de dados da produção das principais culturas, desenvolvidos indicadores que representem a dinâmica espacial da produção agrícola e desenvolvidas ferramentas de apresentação destes indicadores através da dinâmica espaço-temporal. Finalmente, foram relacionadas as áreas voltadas à produção de alimentos e de expansão agrícola para a bioenergia (etanol e óleo de palma). Pretende-se, através deste trabalho, contribuir na tomada de decisão com ferramentas de visualização da realidade agropecuária brasileira. O trabalho estabelece ligações com os zoneamentos agroecológicos, os instrumentos de segurança alimentar e a pegada ecológica, com a apresentação da produção agrícola das culturas como cana-de-açúcar, milho, soja, palma de óleo e algodão.

Avaliação do comportamento estrutural de subestações de energia elétrica com o uso do aço inoxidável.

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As subestações representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis H e I funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento, a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção.

Implementação distribuída de auto-cura em redes inteligentes de distribuição de energia elétrica utilizando árvores de extensão mínima.

A propriedade de auto-cura, em redes inteligente de distribuição de energia elétrica, consiste em encontrar uma proposta de reconfiguração do sistema de distribuição com o objetivo de recuperar parcial ou totalmente o fornecimento de energia aos clientes da rede, na ocorrência de uma falha na rede que comprometa o fornecimento. A busca por uma solução satisfatória é um problema combinacional cuja complexidade está ligada ao tamanho da rede. Um método de busca exaustiva se torna um processo muito demorado e muitas vezes computacionalmente inviável. Para superar essa dificuldade, pode-se basear nas técnicas de geração de árvores de extensão mínima do grafo, representando a rede de distribuição. Porém, a maioria dos estudos encontrados nesta área são implementações centralizadas, onde proposta de reconfiguração é obtida por um sistema de supervisão central. Nesta dissertação, propõe-se uma implementação distribuída, onde cada chave da rede colabora na elaboração da proposta de reconfiguração. A solução descentralizada busca uma redução no tempo de reconfiguração da rede em caso de falhas simples ou múltiplas, aumentando assim a inteligência da rede. Para isso, o algoritmo distribuído GHS é utilizado como base na elaboração de uma solução de auto-cura a ser embarcada nos elementos processadores que compõem as chaves de comutação das linhas da rede inteligente de distribuição. A solução proposta é implementada utilizando robôs como unidades de processamento que se comunicam via uma mesma rede, constituindo assim um ambiente de processamento distribuído. Os diferentes estudos de casos testados mostram que, para redes inteligentes de distribuição compostas por um único alimentador, a solução proposta obteve sucesso na reconfiguração da rede, indiferentemente do número de falhas simultâneas. Na implementação proposta, o tempo de reconfiguração da rede não depende do número de linhas nela incluídas. A implementação apresentou resultados de custo de comunicação e tempo dentro dos limites teóricos estabelecidos pelo algoritmo GHS.

Análise de critérios para definição da vazão remanescente em usinas hidrelétricas.

Tem crescido a demanda por energia em todo o mundo. No Brasil, com o aquecimento da economia aumentam ainda mais as pressões. O parque gerador Brasileiro é fortemente baseado na geração hidrelétrica, que representa aproximadamente 77,6% da oferta de geração de eletricidade. Entre os impactos ambientais gerados pela construção de barragens e reservatórios de aproveitamentos hidrelétricos está a mudança do regime fluvial de jusante, a chamada vazão remanescente. Entre outros, esta vazão deve garantir as condições adequadas à sobrevivência e continuação das espécies e dos ecossistemas, associando as necessidades humanas, ambientais e as características de cada região. Tomou-se como objeto de análise dois estudos de caso, a pequena central hidrelétrica (PCH) Santa Gabriela, localizada no rio Correntes, na divisa entre os estados de Mato Grosso e Mato Grosso do Sul e a usina hidrelétrica (UHE) Batalha, situada no rio São Marcos, na divisa entre os estados de Minas Gerais e Goiás. Embora o assunto seja discutido amplamente pela comunidade técnica e acadêmica, não há ainda nos marcos legais Brasileiros associados, uma definição explícita de critérios ou limites para estabelecimento da vazão remanescente. Em geral, as legislações estaduais estabelecem valores máximos outorgáveis determinados a partir de percentuais da curva de permanência (Q90, Q95) ou da vazão mínima anual de sete dias de duração e tempo de recorrência de 10 anos Q7,10, garantindo consequentemente as vazões mínimas remanescentes. Essas metodologias implicam num único valor fixo para a vazão ao longo do ano, o que não condiz com a realidade do regime hidrológico natural. Estudos atuais apontam para um hidrograma ecológico, que represente a variação das vazões entre os meses de estiagem e cheia. Assim, a metodologia envolveu a comparação entre critérios de outorga utilizados em alguns estados Q90, Q95 e Q7,10 e métodos citados na literatura para estudo da vazão ecológica (Tennant, Texas, Vazão Base e Perímetro Molhado) e as Resoluções referentes à Declaração de Reserva de Disponibilidade Hídrica (DRDH) das usinas, que especificam a vazão remanescente nas fases de enchimento e operação, emitidas pela Agência Nacional de Águas (ANA). Observaram-se valores de vazões substancialmente diferenciados entre os seis métodos empregados. Cabe destacar, que representa um avanço a publicação do Manual de Estudos de Disponibilidade Hídrica para Aproveitamentos Hidrelétricos (ANA, 2009), que visa à padronização dos documentos para fins obtenção da DRDH e da outorga do uso do potencial de energia hidráulica em corpo de água de domínio da União. Assim, o empreendedor poderá propor e negociar a demanda hídrica para as necessidades ambientais com as autoridades competentes, o que deverá ser discutido em reunião técnica inicial que deverá contar com a participação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), ANA, órgão ambiental, empreendedor e a empresa responsável pelos estudos ambientais.

Designing climate change mitigation plans that add up.

Mitigation plans to combat climate change depend on the combined implementation of many abatement options, but the options interact. Published anthropogenic emissions inventories are disaggregated by gas, sector, country, or final energy form. This allows the assessment of novel energy supply options, but is insufficient for understanding how options for efficiency and demand reduction interact. A consistent framework for understanding the drivers of emissions is therefore developed, with a set of seven complete inventories reflecting all technical options for mitigation connected through lossless allocation matrices. The required data set is compiled and calculated from a wide range of industry, government, and academic reports. The framework is used to create a global Sankey diagram to relate human demand for services to anthropogenic emissions. The application of this framework is demonstrated through a prediction of per-capita emissions based on service demand in different countries, and through an example showing how the "technical potentials" of a set of separate mitigation options should be combined.

Alterações metabólicas no diabético

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

GENESI: Wireless sensor networks for structural monitoring

The GENESI project has the ambitious goal of bringing WSN technology to the level where it can provide the core of the next generation of systems for structural health monitoring that are long lasting, pervasive and totally distributed and autonomous. This goal requires embracing engineering and scientific challenges never successfully tackled before. Sensor nodes will be redesigned to overcome their current limitations, especially concerning energy storage and provisioning (we need devices with virtually infinite lifetime) and resilience to faults and interferences (for reliability and robustness). New software and protocols will be defined to fully take advantage of the new hardware, providing new paradigms for cross-layer interaction at all layers of the protocol stack and satisfying the requirements of a new concept of Quality of Service (QoS) that is application-driven, truly reflecting the end user perspective and expectations. The GENESI project will develop long lasting sensor nodes by combining cutting edge technologies for energy generation from the environment (energy harvesting) and green energy supply (small form factor fuel cells); GENESI will define models for energy harvesting, energy conservation in super-capacitors and supplemental energy availability through fuel cells, in addition to the design of new algorithms and protocols for dynamic allocation of sensing and communication tasks to the sensors. The project team will design communication protocols for large scale heterogeneous wireless sensor/actuator networks with energy-harvesting capabilities and define distributed mechanisms for context assessment and situation awareness. This paper presents an analysis of the GENESI system requirements in order to achieve the ambitious goals of the project. Extending from the requirements presented, the emergent system specification is discussed with respect to the selection and integration of relevant system components.The resulting integrated system will be evaluated and characterised to ensure that it is capable of satisfying the functional requirements of the project

Biomethane production from grass silage: laboratory assessment to maximise yields

On-farm biogas production is typically associated with forage maize as the biomass source. Digesters are designed and operated with the focus of optimising the conditions for this feedstock. Thus, such systems may not be ideally suited to the digestion of grass. Ireland has ca. 3.85 million ha of grassland. Annual excess grass, surplus to livestock requirements, could potentially fuel an anaerobic digestion industry. Biomethane associated with biomass from 1.1 % of grassland in Ireland, could potentially generate over 10 % renewable energy supply in transport. This study aims to identify and optimise technologies for the production of biomethane from grass silage. Mono-digestion of grass silage and co-digestion with slurry, as would occur on Irish farms, is investigated in laboratory trials. Grass silage was shown to have 7 times greater methane potential than dairy slurry on a fresh weight basis (107 m3 t-1 v 16 m3 t-1). However, comprehensive trace element profiles indicated that cobalt, iron and nickel are deficient in mono-digestion of grass silage at a high organic loading rate (OLR) of 4.0 kg VS m-3 d-1. The addition of a slurry co-substrate was beneficial due to its wealth of essential trace elements. To stimulate hydrolysis of high lignocellulose grass silage, particle size reduction (physical) and rumen fluid addition (biological) were investigated. In a continuous trial, digestion of grass silage of <1 cm particle size achieved a specific methane yield of 371 L CH4 kg-1 VS when coupled with rumen fluid addition. The concept of demand driven biogas was also examined in a two-phase digestion system (leaching with UASB). When demand for electricity is low it is recommended to disconnect the UASB from the system and recirculate rumen fluid to increase volatile fatty acid (VFA) and soluble chemical oxygen demand (SCOD) production whilst minimising volatile solids (VS) destruction. At times of high demand for electricity, connection of the UASB increases the destruction of volatiles and associated biogas production. The above experiments are intended to assess a range of biogas production options from grass silage with a specific focus on maximising methane yields and provide a guideline for feasible design and operation of on-farm digesters in Ireland.