Microalgas: do tratamento de efluentes para a biorrefinaria

Partes do presente trabalho foram submetidas para publicação: Subcapítulo 5.1 Graça, S., Sousa, C., Ambrosano, L., Hall, L., Oliveira, A.C., Ribeiro, B., Gouveia, L. (2014); Production of valuable microalgal biomass by treating Urban Wastewater. Submetido Algal Research (Ref. No.: ALGAL-D-14-00148) Subcapítulo 5.7 Batista, A.P., Ambrosano, L., Graça, S., Sousa, C., Marques, P., Ribeiro, B., Botrel, E., Neto, P. e Gouveia, L. (2014); Combining urban wastewater with biohydrogen production - an integrated microalgae-based approach; Bioresource Technology (Ref. No.: BITE-D-14-04819)

Metanólise de óleo de soja em biodiesel através de um reactor de membrana

Com o aumento das necessidades energéticas, bem como dos cada vez mais conhecidos efeitos nocivos dos combustíveis fósseis, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e verdes a esses recursos. O biodiesel é considerado como o melhor substituto para o combustível diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais revela-se como uma importante via de obtenção do biodiesel. Na produção de biodiesel com catalisadores básicos homogéneos, como o hidróxido de sódio, deparamo-nos com um problema na hidrólise de triglicéridos, levando à formação de sabões e emulsões. Mesmo quando são usados reagentes secos, há formação de água devido à reacção do hidróxido com o álcool. Estes problemas podem ser solucionados com a utilização de catalisadores heterogéneos. Este estudo incidiu na preparação de membranas catalíticas de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido de resíduos industriais (casca de ovo). Caracterizaram-se as membranas catalíticas através da determinação da espessura, ângulos de contacto, grau de inchamento e espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na metanólise de óleo de soja em reactor batch e reactor de membrana catalítica. Estudou-se o efeito da reticulação química e por irradiação gama, nas propriedades das membranas e na actividade catalítica.

Optimização de catalisadores básicos provenientes de casca de ovo activos na produção de biodiesel

Uma das dificuldades no que concerne à utilização e produção do biodiesel e que ainda persiste, diz respeito ao recurso a bases fortes como catalisadores num processo homogéneo. Para além destes serem nocivos para o ambiente, possuem o inconveniente de produzirem sabões, os quais dificultam a separação do biodiesel formado. Assim sendo, neste trabalho foi estudada a transesterificação de triglicéridos com metanol, recorrendo a um processo catalítico heterogéneo. Os catalisadores que foram testados são sustentáveis do ponto de vista ambiental e económico, pois foram preparados a partir de casca de ovo. Os catalisadores preparados podem ser agrupados em três diferentes grupos:  ESC1: grupo de amostras catalíticas calcinadas uma vez  ESC2: grupo de amostras catalíticas sujeitas a tratamentos com água durante diferentes tempos  ESCUS: grupo de amostras catalíticas sujeitas ao tratamento em ultrassons durante diferentes tempos Durante o trabalho efectuado, foram realizados testes catalíticos com todos os catalisadores preparados, a fim de perceber a influência das diferentes condições de preparação na actividade catalítica demonstrada para a reacção estudada. Todos os catalisadores preparados e testados laboratorialmente revelaram ser activos na reacção de transesterificação do óleo de soja. No grupo ESC2 foi efectivamente criada porosidade e no grupo ESCUS foram fragmentadas as partículas do catalisador. A fim de perceber a influência da actividade catalítica com as modificações estruturais dos catalisadores, algumas das amostras pertencentes aos diferentes grupos foram caracterizadas mediante difracção de Raio-X (XRD), microscopia electrónica de transmissão (TEM) e caracterização textural através da obtenção das isotérmicas de adsorção e dessorção de azoto. Palavras-chave: Transesterificação; Biodiesel; Actividade Catalítica; Calcinação; Tratamento com água; Tratamento no ultrassons.

Produção de biodiesel, situação atual e perspetivas futuras

Foi objetivo deste trabalho, reunir informação sobre o estado atual do biodiesel no seu contexto geral em todo no mundo, fazendo um cruzamento de dados para nos ajudar a compreender a situação atual do biodiesel, em Portugal, assim como na Europa e no mundo. Começou-se por realçar a importância do Biodiesel, vantagens e desvantagens da utilização do biodiesel, considerando os aspetos ambientais, sociais e políticos associados à produção e utilização de biodiesel. No caso europeu, foi sublinhada a relevância da produção de biodiesel no contexto atual da diretiva renováveis. No que diz respeito a Europa, a colza e o girassol são as oleaginosas que representam um papel mais relevante na produção de biodiesel. A França e a Alemanha são países de destaque na Europa neste contexto, em que a Alemanha é responsável por cerca de 42% da produção mundial, sendo a sua produção feita a partir da colza. Na Europa, as principais empresas que estão a produzir biodiesel são a OVI, Prio Energy e Ecomotion. Os principais constrangimentos à produção de culturas para produção de biodiesel prendem-se com a mudança de uso do solo. Foi também objetivo salientar alguns aspetos e dados sobre a situação nacional. Atualmente as grandes produtoras de biocombustíveis – biodiesel –, a nível nacional são a Iberol e a Torrejana, detida pela Tracopol (base soja e colza). Estas duas empresas têm uma capacidade instalada de 200 mil toneladas, que é adquirida na totalidade pela Galp, o que permitiu atingir os 3% de penetração no combustível líquido comercializado. No entanto, em termos de área agrícola necessária a GALP aponta para a necessidade de 700000 e 1000000 ha, sendo inevitável a importação de semente para a produção de biocombustíveis. No que diz respeito ao continente americano, a oleaginosa mais usada é a soja sendo os principais países produtores o Brasil e os EUA. Também neste continente, a mudança do uso do solo é uma das principais condicionantes à produção destas culturas ricas em óleo. O continente asiático tem apostado fortemente na produção de culturas oleaginosas, com maior relevância para o óleo de palma. No extremo oriente, o óleo de palma é a matéria-prima mais representativa para a produção de biodiesel, sendo os principais países produtores a Malásia, a Indonésia e a China. A mudança do uso do solo é também problemática na produção de culturas para produção de óleo. No continente africano, Moçambique foi o país abordado com as suas culturas energéticas, as problemáticas das divisões dos terrenos e a aposta da Galp e da Visabeira no óleo de jatropha e de palma. No resto do continente a aposta tem recaído na produção de jatropha mas sem grandes sucessos.

Desenvolvimento de soluções para aproveitamento de subproduto da produção de Biodiesel e outras matérias-primas com acidez livre

A presente dissertação tem como objectivo o estudo de soluções para o aproveitamento de um subproduto com elevado teor em ácidos gordos livres (FFA) produzido na Unidade de Produção de Biodiesel da IBEROL, bem como a incorporação de matérias-primas alternativas de segunda geração. Para tal, foi elaborado um estudo de viabilidade económica assente em 5 propostas, solicitadas a 5 fornecedores, correspondendo cada uma delas a uma diferente tecnologia de pré-tratamento de matérias-primas com elevada acidez (A a E). Estabeleceram-se, previamente, critérios técnicos e económicos que permitiram avaliar as propostas e efectuar a sua hierarquização. Em seguida, foi realizada uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros da qual resultaram 23 cenários, que se revelaram pouco influentes para a selecção do pré-tratamento, devido aos resultados negativos que apresentaram. Como tal, passou-se à análise de cenários estratégicos, da qual se concluiu que a instalação de um pré-tratamento só compensa para valores de incorporação de MPRs elevados. Com base na avaliação dos diferentes cenários acima mencionados, foi possível afirmar que as tecnologias C e D são as que apresentariam melhores resultados em termos económicos para a empresa. Contudo, devido à proximidade dos valores de VAL e Payback time obtidos em ambos os casos, é importante salvaguardar que existem grandes diferenças entre as duas tecnologias, no que toca às condições operatórias. Assim, pelos critérios técnicos, conclui-se que a redução do elevado teor de ácidos gordos livres presentes em matérias-primas como as gorduras animais e os óleos vegetais usados pode ser eficientemente levada a cabo pela tecnologia D, sem limitações no que diz respeito à acidez à entrada do processo, como as que se verificam na tecnologia C. Foi também estudada, a possibilidade de um revamping à Unidade de Neutralização e Desgomagem química da IBEROL para um aumento de capacidade de produção de óleo neutro. Após a realização de várias experiências, concluiu-se que seriam necessárias algumas alterações à unidade actual, executáveis com um baixo investimento, nomeadamente, uma intervenção para aumento do número de placas dos permutadores. Para as condições habituais (acidez e incorporação) de operação da neutralização e desgomagem química, prevê-se um aumento de capacidade de, aproximadamente,11%.

The algal flora of two distinct habitats along the Moa River in the state of Acre, Brazil

Twenty-eoght algal samples were collected in September-October, 1984, from two distinct habitats in the state of Acre, Brazil. Eleven were from the Moa River, and 17 were from a sulfur water spring which flows into the Moa River. A total of 74 species, representing 48 genera of algae, were identified from these samples. Forty-nine species were found in the Moa River and 67 in the sulfur water spring. Both coolection site had rich assemblages of cyanophycean algae, chlorophycean algae, and diatoms. Chlorophycean species dominated the algae flora at both sites, cut were more numerous at the sulfur water spring. There was also a definite difference in the relatives proportions of desmids to filamentous chlorophycean algae at the two sites.

Aproveitamento do Óleo das Amêndoas de Tucumã do Amazonas na Produção de Biodiesel

A falta de disponibilidade de energia elétrica é um dos principais motivos pelo baixo Índice de Desenvolvimento Humano das comunidades isoladas localizadas na Amazônia. O biodiesel produzido a partir de óleos vegetais extraídos de espécies oleaginosas nativas de forma sustentada é uma das melhores alternativas energéticas para a região. O tucumã do amazonas, Astrocaryum aculeatum, é uma espécie de palmeira que produz um fruto muito apreciado na região, a partir do qual se obtém uma amêndoa com alto teor de óleo. Nesse estudo, foi avaliada a produção de biodiesel etílico, a partir de diferentes lotes de óleos de tucumã do amazonas, com índices de acidez baixos e elevados, pela transesterificação por catálise básica e ácida homogêneas, respectivamente. Na catálise ácida, foram testados HCl e H2SO4 como catalisadores nas concentrações de 0,0625 a 1,000 M, empregando etanol hidratado na proporção molar de 1:6 e a reação conduzida a 90 ºC por 24 h. Na catálise básica, foram testados NaOH e KOH, nas proporções de 0,5 a 2,0 %, empregando etanol anidro na proporção molar de 1:12 e a reação conduzida a 80 ºC por 2 h. O biodiesel obtido em cada experimento foi analisado por métodos físicos (massa específica) e cromatográficos (CLAE em fase reversa). Análises cromatográficas indicaram que as melhores conversões foram alcançadas por amostras de biodiesel com massas específicas inferiores a 0,87 g.cm-1. As amostras de biodiesel obtidas com melhor qualidade foram obtidas utilizando-se os catalisadores ácidos a 1,0 M com rendimentos superiores a 90%. No caso da catálise básica, obteve-se biodiesel de boa qualidade empregando-se o catalisador NaOH a 2,0%, porém com rendimento inferior a 60 %. Contudo, em ambos os casos, foi possível identificar um excelente potencial de produção de biocombustível, a partir do óleo das amêndoas de tucumã.

Caracterização físico-química das misturas binárias de biodiesel e diesel comercializados no Amazonas

O uso de energias renováveis aliadas à preservação do meio ambiente tem despertado interesse cada vez maior em nível nacional e internacional principalmente a utilização do biodiesel em substituição ao diesel de petróleo. Sua utilização traz uma série de vantagens sociais, econômicas e ambientais. Nos últimos anos, houve no Brasil um aumento nas pesquisas sobre o biodiesel. A lei brasileira nº 11.097 de 2005 dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira, misturado ao óleo diesel em um percentual mínimo obrigatório de 2%, com aumento na adição para 5% até 2012. Contudo, essa adição só é possível se o biodiesel estiver dentro dos padrões de qualidade exigidos. Diante disto, neste trabalho foram preparadas misturas de biodiesel adicionado ao diesel interior, nas proporções 2, 5, 10 e 20% (v/v), sendo posteriormente caracterizados a partir da determinação dos parâmetros físico-químicos citados na Resolução da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), visando avaliar se as misturas estão em conformidade com a norma. De acordo com os resultados concluiu-se que, tanto o biodiesel quanto suas misturas binárias (B2 a B20) encontram-se dentro dos padrões de qualidade estabelecido pela ANP.

Structural and successional variability of periphytic algal community in a Amazonian lake during the dry and rainy season (Rio Branco, Acre)

The colonization process and successional patterns of a periphytic algal community were evaluated in a Amazonian Viveiro Lake (Rio Branco, Acre, Brazil). Sampling was performed over a period of 35 days; at four-day intervals for 20 days, and then at five-day intervals. Water sampling for physical, chemical and biological analyses was done during the dry and rainy season. Glass slides were used as artificial substrates for periphyton colonization. The structural community was evaluated through population density, algae class, diversity indices and descriptive species. Species richness, diversity and evenness increased as succession progressed. While density of Bacillariophyceae, Euglenophyceae and Zygnemaphyceae increased with succession, Cyanobacteria remained dominant. Synechocystis aquatilis, Synechocystis diplococcus and Navicula pseudolanceolata were the main descriptive species in both the dry and rainy season. Cymbela tumida, Frustulia rhomboides, Trachelomonas lacustris and Closterium acicularis was correlated with an increase in hydrologic level during the rainy season. Conversely, the density of Chlamydomonas sp., Chroomonas nordstedtii, Trachelomonas volvocinopsis, Trachelomonas volvocina and Synechococcus linearis was correlated with an increase in water transparency during the dry season. In general, the periphytic algal community showed high diversity and species richness independent of season. Season also had little influence on representation of algae class and main descriptive species. However, successional patterns varied by season, and changes in hydrologic levels acted directly on the succession path of periphytic algae. More research on periphyton dynamics is needed to improve our understanding of tropical lake ecosystems, especially in Amazonian.

Potencial de produção de biodiesel com espécies oleaginosas nativas de Rondônia, Brasil

RESUMOO plano de utilização sustentável de Produtos Florestais, especialmente as espécies oleaginosas nativas tem como função a manutenção da floresta, a preservação do meio ambiente e a geração de renda em comunidades rurais. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar a potencialidade de produção de biodiesel a partir de espécies oleaginosas nativas do estado de Rondônia. Para a identificação das espécies oleaginosas foram selecionadas cinco unidades amostrais em áreas com mata primária com o auxílio do método da Área Fixa. A extração do óleo das espécies oleaginosas foi realizada e aquelas com maior teor de lipídeos foram usadas para a produção de biodiesel. Os resultados mostraram que as espécies andiroba (Carapa guianensis), babaçu (Orbignya phalerata), castanha do Brasil (Bertholletia excelsa), tucumã-do-Amazonas (Astrocaryum tucuma) possuem potencial de produção de biodiesel. Especialmente o tucumã-do-Amazonas, por seu alto teor de lipídios (21,5%) e a qualidade do biodiesel produzido. Além disso, já havia um comércio para esta oleaginosa na região. Entretanto, torna-se imprescindível o estudo da cadeia produtiva destas espécies como estratégia para minimização na perda da cobertura vegetal nativa e na manutenção da função ambiental das áreas a serem exploradas.

Avaliação do funcionamento de um motor diesel com biodiesel

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

The political ecology of Jatropha plantations for biodiesel in Tamil Nadu, India

Jatropha curcas is promoted internationally for its presumed agronomic viability in marginal lands, economic returns for small farmers, and lack of competition with food crops. However, empirical results from a study in southern India revealed that Jatropha cultivation, even on agricultural lands, is neither profitable, nor pro-poor. We use a political ecology framework to analyze both the discourse promoting Jatropha cultivation and its empirical consequences. We deconstruct the shaky premises of the dominant discourse of Jatropha as a “pro-poor” and “pro-wasteland” development crop, a discourse that paints a win-win picture between poverty alleviation, natural resource regeneration, and energy security goals. We then draw from field-work on Jatropha plantations in the state of Tamil Nadu to show how Jatropha cultivation favors resource-rich farmers, while possibly reinforcing existing processes of marginalization of small and marginal farmers.

Biodiesel Fuel Revolving Fund Expenditures, Iowa Department of Transportation, January 2003

Biodiesel Fuel Revolving Fund Expenditures for Iowa Department of Transportation

Biodiesel Fuel Revolving Fund Expenditures Fiscal Year 2003 Report, Iowa Department of Transportation, January 2004

Report of expenditures from the biodiesel fuel revolving fund for biodiesel fuel used in Iowa Department of Transportation vehicles.

Biodiesel Fuel Revolving Fund Expenditures Fiscal Year 2004 Report, Iowa Department of Transportation, January 2005

Report of expenditures from the biodiesel fuel revolving fund for biodiesel fuel used in Iowa Department of Transportation vehicles.