Biomass to liquid transportation fuel via Fischer Tropsch synthesis - Technology review and current scenario

Current global energy scenario and the environmental deterioration aspect motivates substituting fossil fuel with a renewable energy resource - especially transport fuel. This paper reviews the current status of trending biomass to liquid (BTL) conversion processes and focuses on the technological developments in Fischer Tropsch (FT) process. FT catalysts in use, and recent understanding of FT kinetics are explored. Liquid fuels produced via FT process from biomass derived syngas promises an attractive, clean, carbon neutral and sustainable energy source for the transportation sector. Performance of the FT process with various catalysts, operating conditions and its influence on the FT products are also presented. Experience from large scale commercial installations of FT plants, primarily utilizing coal based gasifiers, are discussed. Though biomass gasification plants exist for power generation via gas engines with power output of about 2 MWe; there are only a few equivalent sized FT plants for biomass derived syngas. This paper discusses the recent developments in conversion of biomass to liquid (BTL) transportation fuels via FT reaction and worldwide attempts to commercialize this process. All the data presented and analysed here have been consolidated from research experiences at laboratory scale as well as from industrial systems. Economic aspects of BTL are reviewed and compared. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Lessons from History for Transitions to a Low Carbon Economy

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Análisis del comportamiento de diferentes tecnologías de aerogeneradores ante ráfagas de viento y huecos de tensión

[ES]Ante el desarrollo que está experimentando la energía eólica en la actualidad, suponiendo un porcentaje cada vez más elevado de la totalidad de la potencia instalada, la adecuación de los requisitos técnicos que ha de cumplir esta tecnología para minimizar su impacto sobre la red eléctrica se ha convertido en una prioridad. Para aprovechar al máximo los beneficios medioambientales que presenta el aprovechamiento del viento como fuente de energía, se deben estudiar alternativas para mejorar su comportamiento ante ráfagas de viento y huecos de tensión. En este documento se incluye una breve explicación del funcionamiento de las tres diferentes tecnologías de aerogeneradores, así como los problemas que derivan de la aparición de huecos de tensión y el comportamiento que presentan ante variaciones en la velocidad de viento. Se comprueba, a su vez, el modo de operación y la eficacia de las posibles soluciones que existen en la actualidad para minimizar el impacto que los inconvenientes de la energía eólica tienen sobre la red y la calidad del suministro eléctrico mediante la realización de simulaciones.

Projeto de biodigestor para geração de bioenergia em sistema de produção de suínos: um estudo de caso da região de Icolo e Bengo - Angola

A tecnologia da biodigestão anaeróbia tem sido comprovada como uma das mais eficientes no tratamento dos dejetos de suínos, esta tecnologia, encontra-se num crescimento tímido em Angola facilitando assim uma poluição maior dos Rios, solos e o ar atmosférico, por falta de tratamento adequado da biomassa produzida por milhares de suínos existentes neste País. O emprego do biogás como fonte de energia para o funcionamento dos equipamentos ainda encontra limitações de ordem tecnológica e por falta de informação, organização e em muitos casos apoios tecnológicos e de instituições governamentais ou Não Governamentais. Este trabalho avaliou a viabilidade técnica, na implantação de Biodigestores na Região de Icolo Bengo em Angola. Foi estudada a implantação de Biodigestores, Modelo Indiano, na fazenda Menga assim como o potencial de geração de energia elétrica existente na produção de Biogás. O tratamento anaeróbio dos resíduos de Suínos como fonte renovável de energia, dentro de um conceito de desenvolvimento sustentável e de racionalização da produção sem agressão ao Meio-Ambiente também são referenciados mostrando que esta tecnologia pode ser apropriada como estratégia de conservação e uso eficiente da energia elétrica que é muito escasso em Angola. O emprego da biodigestão anaeróbia neste caso é possível e desejável, uma vez que contribui para preservação do Meio Ambiente, viabiliza os modernos sistemas de confinamento e reduz o custo da produção assim como ajuda na produção de energia elétrica e de fertilizantes. Um sistema integrado foi proposto e será aplicado na Fazenda Menga, como um dos projetos pioneiros em Angola.

Obtenção do copolímero de acrilonitrila e vinil-imidazol a partir da modificação química da poliacrilonitrila

Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 %

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.

Gasificación de biomasa con astillas de madera.

[ES]Este proyecto tiene como objetivo generar energía eléctrica y térmica para un conjunto de viviendas aisladas, sin acceso a la red eléctrica, con una potencia requerida de 12KW. Se pretende plantear una solución que satisfaga las necesidades básicas de auto-abastecimiento de una forma económicamente rentable. Para comenzar, por un lado de cara al objetivo 20/20/20 se realizará un acercamiento a la utilización de las energías renovables como fuente de energía, disminuyendo así el impacto ambiental. Por otro lado, se plantearán diferentes alternativas para la generación de energía eléctrica y térmica, finalmente haciendo hincapié en el estudio de una planta de gasificación de biomasa mediante astillas de madera. De modo que, a lo largo de este documento se analizarán los principios y fundamentos necesarios para el diseño de una planta de generación eléctrica mediante gasificación de biomasa. Para ello se estudiarán los diferentes modelos de gasificadores existentes, el desarrollo del proceso de gasificación con sus respectivas etapas y la limpieza y adaptación del gas obtenido antes de introducirlo en el MACI. Se realizará una descripción de la planta junto al dimensionamiento tanto del almacenamiento de la materia prima como el de los equipos a instalar. Finalmente, para valorar si se trata de un proyecto viable. Se realizará el estudio económico analizando el presupuesto y análisis de rentabilidad. Asimismo, se plantearán los diferentes riesgos a los que puede exponerse una instalación como esta.

Aporte adicional de energía renovable geotérmica a instalación con cogeneración en hospital existente.

[ES]Este proyecto tiene como objetivo apoyar a la generación de energía por cogeneración mediante una fuente de energía renovable. Se pretende plantear una solución que satisfaga parte de las necesidades básicas del Hospital Universitario de Álava, en su sede del Hospital de Santiago, de una forma económicamente rentable. Este proyecto se enmarca dentro de los esfuerzos en la promoción de energías renovables que comenzaron con el protocolo Kioto, al que le siguieron los objetivos Europa 20/20/20. Se realizará un acercamiento a la utilización de la energía renovable geotérmica como fuente de energía que disminuye el impacto ambiental. El edificio hospitalario considerado ya cuenta con un sistema de generación energética con cogeneración, considerada dentro del régimen especial, por la utilización de energía residual para procesos que de otra manera hubieran requerido consumo de combustible. Se plantearán diferentes alternativas para la generación de energía térmica con geotermia, que al ser de origen renovable, es una fuente de energía de combustibles no fósiles, y se demostraran sus beneficios analizando cómo mejora la huella de carbono del hospital con la propuesta. Finalmente, para valorar si se trata de un proyecto viable se planteará el estudio económico analizando el presupuesto y análisis de rentabilidad.

Estudo da previsão de propriedades do biodiesel utilizando espectros de infravermelho e calibração multivariada

O biodiesel tem sido amplamente utilizado como uma fonte de energia renovável, que contribui para a diminuição de demanda por diesel mineral. Portanto, existem várias propriedades que devem ser monitoradas, a fim de produzir e distribuir biodiesel com a qualidade exigida. Neste trabalho, as propriedades físicas do biodiesel, tais como massa específica, índice de refração e ponto de entupimento de filtro a frio foram medidas e associadas a espectrometria no infravermelho próximo (NIR) e espectrometria no infravermelho médio (Mid-IR) utilizando ferramentas quimiométricas. Os métodos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), regressão de mínimos quadrados parciais por intervalos (iPLS), e regressão por máquinas de vetor de suporte (SVM) com seleção de variáveis por Algoritmo Genético (GA) foram utilizadas para modelar as propriedades mencionadas. As amostras de biodiesel foram sintetizadas a partir de diferentes fontes, tais como canola, girassol, milho e soja. Amostras adicionais de biodiesel foram adquiridas de um fornecedor da região sul do Brasil. Em primeiro lugar, o pré-processamento de correção de linha de base foi usado para normalizar os dados espectrais de NIR, seguidos de outros tipos de pré-processamentos que foram aplicados, tais como centralização dos dados na média, 1 derivada e variação de padrão normal. O melhor resultado para a previsão do ponto de entupimento de filtro a frio foi utilizando os espectros de Mid-IR e o método de regressão GA-SVM, com alto coeficiente de determinação da previsão, R2Pred=0,96 e baixo valor da Raiz Quadrada do Erro Médio Quadrático da previsão, RMSEP (C)= 0,6. Para o modelo de previsão da massa específica, o melhor resultado foi obtido utilizando os espectros de Mid-IR e regressão por PLS, com R2Pred=0,98 e RMSEP (g/cm3)= 0,0002. Quanto ao modelo de previsão para o índice de refração, o melhor resultado foi obtido utilizando os espectros de Mid-IR e regressão por PLS, com excelente R2Pred=0,98 e RMSEP= 0,0001. Para esses conjuntos de dados, o PLS e o SVM demonstraram sua robustez, apresentando-se como ferramentas úteis para a previsão das propriedades do biodiesel estudadas

Uso de materiais lígneo-celulósicos, como fonte de carbono para bactérias redutoras de sulfato, na remoção de metais pesados

Quando as wetlands alcançam a máxima capacidade de tratamento para remover metais pesados, a remoção ainda pode ocorrer por precipitação na forma de sulfetos devido a redução biológica de sulfato. Para alcançar este objetivo, devem ser promovidas condições anaeróbias, uma fonte de sulfato deve existir e uma fonte adequada de carbono/energia deve estar presente. No presente trabalho, a macroalga Sargassum filipendula e bagaço de cana-de-açúcar (materiais lígneo-celulósicos) foram selecionados como fontes de carbono, devido ao seu acentuado conteúdo de compostos orgânicos de degradação lenta e serem resíduos de alta disponibilidade. Experimentos foram simultaneamente conduzidos em operação contínua em duas colunas (0,5 L cada), uma contendo a macroalga e/ou bagaço de cana-de-açúcar e a outra contendo os materiais inoculados com um lodo anaeróbio. Neste trabalho, foi estudada a remoção de cádmio e zinco, devido à presença deles em efluentes de operações de mineração/metalurgia. Os ensaios foram realizados sob três diferentes condições experimentais no que se refere à quantidade de lodo anaeróbio inoculado no reator e o material empregado como fonte de carbono/energia. Os resultados indicaram que o reator inoculado foi capaz de tratar o efluente mais eficientemente que o reator não inoculado, considerando o período dos testes

Potencial de geração de metano em aterros sanitários através dos modelos IPCC, USEPA e Scholl Canyon estudo de caso do aterro sanitário de Moskogen, Kalmar, Suécia.

A utilização do metano (CH4) presente no biogás gerado através da degradação anaeróbica de resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários como fonte de energia é uma tecnologia em expansão, principalmente nos países em desenvolvimento. Para assegurar um melhor aproveitamento do CH4 e a viabilidade econômica do projeto de exploração energética é necessário que estes empreendimentos avaliem sua capacidade de produzir este gás com o passar dos anos, mesmo após o encerramento da deposição de resíduos. O potencial de geração é comumente estimado a partir de modelos cinéticos de primeira ordem propostos por conceituadas instituições, entretanto, estudos recentes apontam alto grau de incerteza e diferenças relevantes entre os resultados obtidos com cada metodologia. Este trabalho tem por objetivo analisar a variação dos resultados das estimativas de emissão de metano dos modelos recomendados pela USEPA, Banco Mundial (Scholl Canyon) e IPCC utilizando tanto dados e informações disponibilizadas do aterro sanitário Moskogen, localizado em Kalmar, Suécia, que foi operado entre 1977 e 2008. Além de estimar a capacidade de geração de CH4, objetiva-se identificar qual o modelo cujas estimativas mais se aproximam dos dados de biogás efetivamente medidos e quanto gás ainda pode ser extraído do aterro. O estudo ainda avaliou como valores diferentes para os parâmetros principais dos modelos afetam a estimativa de geração final. O modelo IPCC mostrou-se o mais confiável dentre os analisados, estimando que o aterro Moskogen produza mais de 102 milhões de m de CH4 entre 1977 e 2100, sendo 39,384 milhões passíveis de extração de 2012 a 2100. Os demais modelos apresentaram premissas inadequadas com a realidade do aterro sanitário estudado. Contudo, mesmo com a superioridade do modelo proposto pelo IPCC, maiores estudos são necessários no local, que levantem outras informações de campo como a vazão passiva de gás pela camada de cobertura do aterro e uma melhor estimativa do percentual de material orgânico biodegradável presente em cada fração de resíduos depositada em Moskogen.

Impactos do desenvolvimento do potencial hidroelétrico sobre os ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins.

A priorização da implantação de usinas hidrelétricas no Brasil deve-se, primordialmente, ao vasto potencial hidrelétrico existente no país e à competitividade econômica que esta fonte apresenta. PPara atender à crescente demanda, foram implantados ao longo dos anos, diversos empreendimentos hidrelétricos por todo o país. Apesar do inequívoco sucesso quanto ao objetivo central de tais empreendimentos - fornecer energia para o desenvolvimento econômico tais empreendimentos causam impactos com diferentes níveis de severidade aos sistemas físico-biótico, sócio-econômico e cultural das regiões em que as instalações são realizadas. O presente trabalho objetivou identificar problemas e impactos ambientais nos ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins relacionados com o desenvolvimento do seu potencial hidroelétrico, de forma a contribuir com a compatibilização de geração de energia e conservação da biodiversidade e manutenção dos fluxos gênicos. O cenário considerado contemplou os empreendimentos em operação e aqueles em instalação, com estudos de viabilidade aprovados e licenças prévias obtidas. A metodologia de Análise de Cadeia Causal (ACC) foi utilizada para que a partir da identificação dos problemas e impactos ambientais prioritários, a relação dos mesmos com diferentes causas imediatas, setoriais e raízes pudesse ser estabelecida. A hierarquização dos impactos foi feita através de matriz de caracterização, tendo as comunidades íctias como principais indicadores. Os impactos considerados como mais relevantes foram: (i) queda na qualidade dos recursos hídricos, (ii) perda e alteração de habitats, (iii) mudanças na estabilidade dos ecossistemas, (iv) redução de recursos pesqueiros, (v) interferência com as comunidades de bentos e de microorganismos, (vi) alteração nas cadeias alimentares e (vii) interferência na dispersão de comunidades íctias e de mamíferos. O conhecimento sobre a biodiversidade existente e a identificação dos principais impactos existentes e em potencial nos ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins, representam um passo importante para o desenvolvimento de opções políticas eficazes com vistas à minimização da degradação ambiental decorrente do setor hidroelétrico.

Localização colaborativa em robótica de enxame.

Diversas das possíveis aplicações da robótica de enxame demandam que cada robô seja capaz de estimar a sua posição. A informação de localização dos robôs é necessária, por exemplo, para que cada elemento do enxame possa se posicionar dentro de uma formatura de robôs pré-definida. Da mesma forma, quando os robôs atuam como sensores móveis, a informação de posição é necessária para que seja possível identificar o local dos eventos medidos. Em virtude do tamanho, custo e energia dos dispositivos, bem como limitações impostas pelo ambiente de operação, a solução mais evidente, i.e. utilizar um Sistema de Posicionamento Global (GPS), torna-se muitas vezes inviável. O método proposto neste trabalho permite que as posições absolutas de um conjunto de nós desconhecidos sejam estimadas, com base nas coordenadas de um conjunto de nós de referência e nas medidas de distância tomadas entre os nós da rede. A solução é obtida por meio de uma estratégia de processamento distribuído, onde cada nó desconhecido estima sua própria posição e ajuda os seus vizinhos a calcular as suas respectivas coordenadas. A solução conta com um novo método denominado Multi-hop Collaborative Min-Max Localization (MCMM), ora proposto com o objetivo de melhorar a qualidade da posição inicial dos nós desconhecidos em caso de falhas durante o reconhecimento dos nós de referência. O refinamento das posições é feito com base nos algoritmos de busca por retrocesso (BSA) e de otimização por enxame de partículas (PSO), cujos desempenhos são comparados. Para compor a função objetivo, é introduzido um novo método para o cálculo do fator de confiança dos nós da rede, o Fator de Confiança pela Área Min-Max (MMA-CF), o qual é comparado com o Fator de Confiança por Saltos às Referências (HTA-CF), previamente existente. Com base no método de localização proposto, foram desenvolvidos quatro algoritmos, os quais são avaliados por meio de simulações realizadas no MATLABr e experimentos conduzidos em enxames de robôs do tipo Kilobot. O desempenho dos algoritmos é avaliado em problemas com diferentes topologias, quantidades de nós e proporção de nós de referência. O desempenho dos algoritmos é também comparado com o de outros algoritmos de localização, tendo apresentado resultados 40% a 51% melhores. Os resultados das simulações e dos experimentos demonstram a eficácia do método proposto.

A exploração e a produção não convencionais de petróleo e gás natural:uma proposta de regulação não convencional

Esta dissertação debruçou-se sobre o estudo da regulação da exploração e da produção de recursos não convencionais de petróleo e gás natural e de controvérsias acerca da matéria. Partimos de fundamentos e segmentos do Direito Internacional Contemporâneo, sua interseção com o direito interno, precisamente no que diz respeito ao tema da regulação e os seus novos contornos, para então adentrar na regulação propriamente dita dos recursos não convencionais. Após ilustrarmos os diferentes tratamentos conferidos à exploração e à produção de recursos não convencionais no direito comparado, destacamos, como estudo de caso, o tratamento conferido no Brasil à questão e as controvérsias decorrentes dos não convencionais. Ao final, apresentamos algumas proposições com vistas a viabilizar tal atividade não apenas no Brasil como em demais países, por meio de uma regulação não convencional, isto é, elaborada de forma compartilhada e global, pautada nas Melhores Práticas da Indústria, nos princípios de direito internacional e na governança global, que respeite as peculiaridades dos recursos não convencionais e que conte com uma maior aceitação pelos diferentes atores envolvidos e/ou afetados por essa atividade exploratória, por meio da promoção do diálogo e do esclarecimento necessário. Acreditamos que dessa forma estar-se-ia por estimular uma era de ouro global ao gás natural, a considerar todas as suas vantagens perante demais fontes energéticas, proporcionando o desenvolvimento dos Estados de forma ambientalmente sustentável, resguardando-se os interesses dos investidores e, principalmente, dos principais beneficiários da política energética que são os indivíduos.

Testicular development in migrant and spawning bluefin tuna (Thunnus thynnus (L.)) from the eastern Atlantic and Mediterranean

Testis histological structure was studied in bluefin tuna (Thunnus thynnus) from the eastern Atlantic and Mediterranean during the reproductive season (from late April to early June). Testicular maturation was investigated by comparing samples from bluefin tuna caught on their eastward reproductive migration off Barbate (Strait of Gibraltar area) with samples of bluefin tuna fished in spawning grounds around the Balearic Islands. Histological evaluations of cross sections showed that the testis consists of two structurally different regions, an outer proliferative region where germ cells develop synchronously in cysts, and a central region made up of a well-developed system of ducts that convey the spermatozoa produced in the proliferative region to the main sperm duct. Ultrastructural features of the different stages of the male germ cell line are very similar to those described in other teleost species. The bluefin tuna testis is of the unrestricted spermatogonial testicular type, where primary spermatogonia are present all along the germinative portion of the lobules. All stages of spermatogenesis were present in the gonad tissue of migrant and spawning bluefin tuna, although spermatids were more abundant in spawning fish. The testis size was found to increase by a factor of four (on average) during migration to the Mediterranean spawning grounds, whereas the fat bodies (mesenteric lipid stores associated with the gonads) became reduced to half their weight, and the liver mass did not change significantly with sexual maturation. Linear regression analysis of the pooled data of migrant and spawning bluefin tuna revealed a significant negative correlation between the gonad index (IG) and the fat tissue index (IF), and a weaker positive correlation between the gonad index (IG) and the liver index (IL). Our analyses indicate that the liver does not play a significant role in the storage of lipids and that mesenteric lipid reserves constitute an important energy source for gametogenesis in bluefin tuna.