Effektiviseringspotential för värmesystem med sol och pellets : Parameterstudier, emissionsfaktoreroch simuleringsresultat

Syftet med denna studie är att hitta driftsbetingelser som sänker pelletsförbrukning och utsläpp och därmed även de totala kostnaderna för ett värmesystem. Värmesystemet har två huvudsakliga energikällor; sol och pellets. En elpatron används också, för att täcka upp med värme när solen lyser med sin frånvaro och pelletsystemet inte har hunnit börja leverera värme,till exempel i samband med start av brännaren. Lasten utgör värme till ett småhus av dagens standard och tappvarmvattenbehov.

Emissions from realistic operation of residential wood pellets heating systems

Emissions from residential combustion appliances vary significantly depending on the firing behaviours and combustion conditions, in addition to combustion technologies and fuel quality. Although wood pellet combustion in residential heating boilers is efficient, the combustion conditions during start-up and stop phases are not optimal and produce significantly high emissions such as carbon monoxide and hydrocarbon from incomplete combustion. The emissions from the start-up and stop phases of the pellet boilers are not fully taken into account in test methods for ecolabels which primarily focus on emissions during operation on full load and part load. The objective of the thesis is to investigate the emission characteristics during realistic operation of residential wood pellet boilers in order to identify when the major part of the annual emissions occur. Emissions from four residential wood pellet boilers were measured and characterized for three operating phases (start-up, steady and stop). Emissions from realistic operation of combined solar and wood pellet heating systems was continuously measured to investigate the influence of start-up and stop phases on total annual emissions. Measured emission data from the pellet devices were used to build an emission model to predict the annual emission factors from the dynamic operation of the heating system using the simulation software TRNSYS. Start-up emissions are found to vary with ignition type, supply of air and fuel, and time to complete the phase. Stop emissions are influenced by fan operation characteristics and the cleaning routine. Start-up and stop phases under realistic operation conditions contribute 80 – 95% of annual carbon monoxide (CO) emission, 60 – 90% total hydrocarbon (TOC), 10 – 20% of nitrogen oxides (NO), and 30 – 40% particles emissions. Annual emission factors from realistic operation of tested residential heating system with a top fed wood pelt boiler can be between 190 and 400 mg/MJ for the CO emissions, between 60 and 95 mg/MJ for the NO, between 6 and 25 mg/MJ for the TOC, between 30 and 116 mg/MJ for the particulate matter and between 2x10-13 /MJ and 4x10-13 /MJ for the number of particles. If the boiler has the cleaning sequence with compressed air such as in boiler B2, annual CO emission factor can be up to 550 mg/MJ. Average CO, TOC and particles emissions under realistic annual condition were greater than the limits values of two eco labels. These results highlight the importance of start-up and stop phases in annual emission factors (especially CO and TOC). Since a large or dominating part of the annual emissions in real operation arise from the start-up and stop sequences, test methods required by the ecolabels should take these emissions into account. In this way it will encourage the boiler manufacturers to minimize annual emissions. The annual emissions of residential pellet heating system can be reduced by optimizing the number of start-ups of the pellet boiler. It is possible to reduce up to 85% of the number of start-ups by optimizing the system design and its controller such as switching of the boiler pump after it stops, using two temperature sensors for boiler ON/OFF control, optimizing of the positions of the connections to the storage tank, increasing the mixing valve temperature in the boiler circuit and decreasing the pump flow rate. For 85 % reduction of start-ups, 75 % of CO and TOC emission factors were reduced while 13% increase in NO and 15 % increase in particle emissions was observed.

Eldningsresultat för pellets med tillsats av magnesium

Vid förbränning av biobränslen såsom träpellets bildas partiklar som orsakar avsättningar på ytor i pannans konvektionsparti. Det som leder till försämrad effektivitet och kräver sotning. Dessutom sker utsläpp av partiklar till uteluften som kan ge hälsoeffekter. Vid förbränning kan alkalimetaller, som till exempel kalium, frigöras från bränslet och de kan bilda klibbiga avsättningar tillsammans med klor, svavel eller kisel, som i sin tur samlar in mer partiklar och det bygger på avsättningar i konvektionspartiet. Det förväntas att magnesi-um reagerar (huvudsakligen med klor, svavel och kisel) så att sammansättningar med högre smältpunkter erhålls, vilket kan minska avsättningar i konvektionspartiet. Karlstads Universitet har producerat tre olika typer av träpellets; en referenspellet utan tillsat-ser, en pellet med magnesiumoxid (MgO) och en pellet med magnesiumhydroxid (Mg(OH)2). Kortare eldningsprov med de olika bränslena har genomförts i en 20 kW pelletspanna och uppkomna avsättningar i konvektionspartiet och emissioner har registreras. Avsättningarna i konvektionspartiet kvantifierades med en gravimetrisk metod och analyserades med SEM, vilket gör det möjligt att se vilka grundämnen som förekommer i avsättningarna. Gasformiga emissioner som CO, NO och TOC registrerades liksom partikelutsläpp. Motsvarande försök gjordes också med en kommersiellt tillverkad pellet. Tillsats av MgO och Mg(OH)2 ökade mängden flygaska och partikelutsläpp (PM 2,5). Massan av fasta beläggningar i konvektionspartiet ökade också jämfört med referenspellets utan dessa tillsatser. Dessutom bildades stora mängder flygaska i fallen med magnesiumtillsats. Att tillsatserna bildade flygaska kan förklaras av den normalt mycket låga askhalten i träpel-lets och därmed är också halten av alkalimetaller låg jämfört med pellets som tillverkas av spannmål. Magnesiumtillsatsen syftar till att reagera med alkalimetaller och bilda föreningar med så hög smältpunkt att de inte fastnar i pannans konvektionsparti. Troligen är magnesium-tillsatsen för hög jämfört med mängden alkali i pelletsen. Från SEM-analysen kan man se att mängden kalium minskar med magnesiumtillsatserna och det verkar som att principen fungerar. Dock hamnade stora mängder flygaska med hög andel magnesium i konvektionspartiet (lös flygaska har avlägsnats före den gravimetriska mätning-en och före SEM-analysen av substraten). Detta kan ha förhindrat substraten från att få högre andel fasta avsättningar från bland annat kalium och klor under denna korta mätperiod som genomfördes. Det kan dock inte uteslutas att de minskade avsättningarna av kalium och klor berodde på just tillsatsen av magnesium.

Cadeia produtiva de madeira serrada de eucalipto para produção sustentável de habitações

O uso de materiais de construção que sejam ambientalmente corretos é um dos caminhos para se alcançar o desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, a madeira serrada, originária de plantios florestais tem sido cogitada como um material que pode atender aos requisitos colocados por esse conceito. Buscando essa adequação, este trabalho analisou a madeira serrada de Eucalipto spp e as relações entre os seus problemas ambientais, as suas oportunidades e o conceito de desenvolvimento sustentável. Essas relações foram exploradas através do estudo dos problemas e das oportunidades identificadas na cadeia produtiva de madeira serrada de eucalipto para habitação do Rio Grande do Sul. O estudo foi estruturado em três etapas: coleta de dados, diagnóstico dos problemas e oportunidades, identificando os problemas ambientais e suas relações com outros problemas, através da elaboração de fluxogramas explicativos. Por fim, análise da adequação ambiental da madeira serrada de eucalipto, verificando o aumento e a redução de impactos ambientais, de acordo com os critérios de classificação de materiais ambientalmente corretos.

Utilização de resíduos de madeira e lenha como alternativas de energias renováveis para o desenvolvimento sustentável da região nordeste do estado do Rio Grande do Sul

Para alcançar o desenvolvimento sustentável a energia tem um papel chave, sendo responsável por boa parte da poluição em todas as atividades humanas. O uso de energias renováveis é altamente desejável quando se quer reduzir ou eliminar essa poluição sem perder a oportunidade de desenvolvimento de uma atividade produtiva qualquer. No presente trabalho delimitou-se a região alvo como sendo o extremo nordeste do estado, conhecida como “Campos de cima da Serra”, a qual possui características comuns que facilitam a aplicação do estudo. Estudou-se duas alternativas que atendem as condições de sustentabilidade, por serem renováveis, e o atendimento em pequena escala, fator predominante para que se possa viabilizar pequenos empreendimentos em locais de difícil acesso e baixa densidade demográfica, características comuns da região em estudo. A utilização de resíduos em pequenas serrarias tem características e dificuldades peculiares que foram analisadas com cuidado para oferecer a melhor alternativa do ponto de vista técnico, econômico e ambiental. O conhecimento do porte, do tipo de madeira produzida e, consequentemente, do tipo de resíduo gerado, além das necessidades energéticas das empresas, é fundamental para selecionar a melhor alternativa e determinar a tecnologia mais adequada. O presente estudo mostrou que essa tecnologia é a gaseificação do resíduo e a utilização do gás produzido num motor de combustão interna. Obteve-se um gás combustível possível de ser utilizado, desde que sua limpeza seja feita adequadamente. Nas residências da região é muito comum a utilização do fogão a lenha devido ao clima frio. Ao mesmo tempo se observa que o aquecimento de água para o banho é feito com chuveiro elétrico, equipamento barato, mas de alta demanda de potência. Essa característica prejudica o abastecimento de energia elétrica da região, já com dificuldades por ser ponta de rede. Estudou-se um equipamento auxiliar que pode ser usado em conjunto com o fogão a lenha para aquecer água nas residências, liberando energia elétrica para outras cargas mais nobres e diminuindo os níveis de queda de tensão principalmente no horário de ponta. O estudo determinou a potência útil do equipamento e identificou possíveis dificuldades que devem ser evitadas. A análise das perdas mais significativas permite que se otimize o sistema a partir dos dados levantados.

Diagnóstico da produção de madeira serrada e geração de resíduos do processamento de madeira de florestas plantadas no Rio Grande do Sul

A perda de material, na forma de sobras ou resíduos, no processamento das toras de madeira, além de ser uma variável muito importante para o gerenciamento da produção é responsável por uma parcela significativa dos impactos ambientais causados pela produção de madeira serrada. A quantificação e a identificação dos resíduos do processamento (desdobro) da madeira são componentes fundamentais para o estudo de suas possibilidades de aproveitamento como insumo de outros produtos. Tradicionalmente o aproveitamento dos resíduos ou sobras pelas serrarias tem sido utilizados em caldeiras para geração de vapor para a secagem da madeira processada e para produzir energia elétrica. Mas os resíduos e sobras, que são uma fonte de matéria-prima madeireira, também podem ser empregados para a produção de outros produtos, tais como: chapas e painéis. O presente trabalho consistiu de uma pesquisa realizada em serrarias das três principais regiões produtoras de madeira serrada do Rio Grande do Sul, as quais processam madeira de espécies de Eucalyptus spp. e Pinus spp. A pesquisa visou obter informações a respeito do processo produtivo de madeira serrada de florestas plantadas por serrarias e sua consequente geração de resíduos e sobras. Os resultados obtidos, além de estabelecerem um diagnóstico da produção de madeira serrada de florestas plantadas e da conseqüente geração de resíduos e sobras pelas serrarias no Rio Grande do Sul, revelam aspectos referentes ao atual destino e o aproveitamento potencial dos resíduos e sobras, neste caso para a produção de painéis ou chapas de madeira reconstituída Esta pesquisa e a análise dos dados coletados trazem, ainda, contribuições para o estabelecimento de formas e programas de redução na geração, qualificação e utilização de resíduos e sobras, como mecanismo de redução dos impactos ambientais negativos, através da substituição do processo da queima ou dispensa indevida na natureza, dando ênfase na sustentabilidade ambiental e econômica no uso do insumo madeira. O aproveitamento de sobras e resíduos serve, ainda, para agregar valor à madeira e para o emprego em produtos com base na madeira consumidos por setores industriais importantes, tal como a construção civil.

Esquadrias residenciais em madeira : contextualização de variáveis para otimização de projetos

O presente trabalho está inserido num contexto de estudos relativos à caracterização e otimização de esquadrias residenciais em madeira. A contextualização dos estudos considera: o meio ambiente, com suas variáveis climáticas e locais; a constituição física e tecnológica de materiais, sistemas e componentes da esquadria; o perfil de desempenho técnico, funcional e utilitário, propiciado pela esquadria; e os processos técnicos de projeto, produção e instalação. Os instrumentos metodológicos aplicados no presente estudo são: entrevistas, levantamento dimensional, representação gráfica e observações para análise de processos de projeto, produção e instalação. O resultado principal está na análise comparativa e reformulação do projeto das esquadrias de um protótipo de habitação sustentável edificado no Campus da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, em Porto Alegre. Como resultados complementares citam-se: o mapeamento das características físicas e mecânicas de madeiras, passíveis de serem empregadas na produção de esquadrias, e um estudo de informações que deveriam constar nas especificações técnicas e representações gráficas dos projetos de esquadrias residenciais em madeira.

Valorização dos gases da carbonização da madeira via rota de combustão

A produção de carvão vegetal a partir de florestas plantadas mudou de forma determinante a logística desta atividade dotando-a de escala e fixando a estrutura de produção composta por fornos e periféricos. A lógica de se ter os fornos construídos ao lado das frentes de exploração florestal, e se deslocando junto com ela à medida em que a colheita é realizada foi abandonada. A partir de então, tem-se buscado uma forma de aproveitar a disponibilidade energética contida nos gases da carbonização, que segue sem uso, tendo quando muito um aproveitamento incipiente e marginal. Esta dissertação apresenta uma proposta de lay out para a Unidade de Produção de Carvão (UPC) de fornos retangulares tradicionais em alvenaria projetados e posicionados de forma a possibilitar seu acoplamento a um sistema de coleta e queima dos gases da carbonização. Após exaustiva pesquisa bibliográfica e visitas técnicas para conhecimento de diferentes tecnologias de carbonização, elaborou-se o projeto, com objetivo de eliminar as limitações identificadas nas tecnologias tradicionais em uso atualmente pelas empresas com produção em escala industrial, reduzindo as perdas e dificuldades operacionais para aproveitamento dos gases. É caracterizado pela saída dos gases somente por uma chaminé instalada no fundo do forno, possui entradas de ar do processo em minicâmaras, que atuam evitando excesso de ar, queima excessiva de madeira e consequente geração excessiva de CO2 e metano – dois gases causadores de efeito estufa. Preconiza-se a queima dos gases da carbonização para uso posterior em geração de energia elétrica e/ou secagem da madeira antes da carbonização. Os resultados dos indicadores técnicos (ciclos dos fornos e produtividade, etc.) e de produção obtidos até o momento na planta em operação vêm confirmando a operacionalidade do conjunto de fornos na nova disposição concebida. Não houve perda de produtividade dos fornos causada pela nova disposição, e as modificações no projeto do forno não impactaram negativamente em seu desempenho operacional. A capacidade produtiva da Unidade vem se confirmando até o momento. Tivemos frustradas nossas expectativas de já apresentar nesta dissertação os resultados operacionais dos fornos juntamente com os do sistema de queima dos gases dado que houve considerável atraso na construção do mesmo impedindo-nos de tê-los antes da data limite de entrega da dissertação. Apresentamos os conceitos que nos levaram à tomada de decisão para o novo lay out e propomos a continuidade dos estudos comprobatórios da viabilidade econômica operacional do sistema, tão logo ele entre em operação.

A Gagarinita e fases associadas no Granito Madeira (Pitinga, Amazonas)

O trabalho descreve a ocorrência de gagarinita-(Y) das porções mineralizadas de criolita da base do Depósito Criolítico Maciço associado à subfácies albita granito do Granito Madeira (1.8Ma) na jazida de Pitinga (Sn, Nb, Ta e criolita), onde o Y e ETR serão explorados como co-produtos. A gagarinita forma cristais anédricos de até 7mm, intersticiais ou inclusos na criolita, de cristalização anterior à criolita dos bolsões. Todos os cristais apresentam texturas típicas de exsolução, pela primeira vez descritas em fluoretos. Os padrões de exsolução são variados. Os cristais exsolvidos têm até 0,4mm, são incolores, as cores de interferência são de primeira ordem, com birrefringência 0,005-0,007, são U(-), com retardo de 150 a 210nm. A fase exsolvida distribui-se uniformemente em toda a extensão dos grãos da gagarinita-(Y), inclusive na borda; segue uma ou mais orientações preferenciais e tem dimensões semelhantes. Podem ocorrer coalescência de diferentes cristais exsolvidos, resultando em strings e stringlets. Mais raramente, a orientação é menos evidente e as dimensões dos cristais são mais variáveis No contato gagarinita/criolita, reconhece-se a formação da fase exsolvida como anterior à cristalização da criolita. A análise modal de uma população de grãos de gagarinita-(Y) com os diversos padrões texturais de exsolução fornece o valor médio de 25,8% (considerado estatisticamente representativo) de proporção de fase exsolvida em relação à fase hospedeira. Os parâmetros cristalinos da gagarinita-(Y) determinados a partir de análises por DRX são compatíveis com os da literatura. Análises por MSE, FRX e MEV da gagarinita-(Y) mostram uma composição bastante homogênea. A fórmula estrutural média calculada na base de 2(ETR+Y+Ca) é Na0,24Ca0,58Y1,01ETR0,39F5,81. O padrão de ETR normalizado ao condrito é caracterizado por enriquecimento em ETRP e anomalia negativa em Eu. A composição da fase exsolvida obtida por MSE, calculada para um total de cátions igual a 1, é Ce0,53-0,66 La0,09-0,26 Nd0,08-0,26 Sm0,01-0,04 Eu0,01Y0-0,03 F3,3-4,14. Esta fórmula é semelhante à da fluocerita, cujos picos característicos, entretanto, não ocorrem nos difratogramas. O padrão de ETR mostra um fracionamento contínuo dos ETR com empobrecimento em ETRP e discreta anomalia positiva em Eu. A composição da gagarinita inicial foi reconstituída considerando-se as proporções modais das fases hospedeira e exsolvida, obtendo-se Na0,19Ca0,48Y0,83ETR0,69F6,27. O padrão de ETR é plano com anomalia negativa em Eu menos acentuada que na gagarinita hospedeira Antes da exsolução, o sistema mineral comportava-se provavelmente como uma solução sólida com a substituição - + 2ETR3+<=> Na+ + Ca2+ + Y3+ . Formou-se, assim, uma gagarinita inicial excepcionalmente rica em ETRL (cátions relativamente grandes) cuja presença foi compensada por vacâncias, notadamente no sítio de coordenação VI. A diminuição da temperatura desestabilizou a estrutura mineral que exsolveu os cátions de ETR com raio iônico maior que o do Sm. A gagarinita hospedeira preservou os conteúdos de Y, ETRP (com exceção do Sm que se repartiu entre ela e a fase exsolvida) e Na (e Ca), constituindo uma estrutura estável, menos afetada por vacâncias e com um balanço de cargas bastante equilibrado. A fase exsolvida é um fluoreto com razão cátions/flúor= 1/3, correspondendo à composição da fluocerita. Sua estrutura não pôde ser determinada: picos da fluocerita não foram identificados e uma estrutura semelhante à da gagarinita (razão cátions/flúor= 1/2) parece pouco provável. Estudos subseqüentes poderão definir se trata-se de um novo mineral, polimorfo da fluocerita.

Madeira de ponto a ponta : o caminho desde a floresta até o consumo

A obra faz um panorama desde as florestas no mundo e seus serviços ambientais até os desafios e barreiras à produção e consumo responsável de madeira. São apontados os esforços no controle e aplicação de tecnologias para uma melhor gestão pública, buscando gerar menos conflitos na floresta, menos emissões de gases de efeito estufa e reverter a grande evasão fiscal decorrente da exploração ilegal de madeira.

Poder público e consumo de madeira: Samyra Crespo

Entrevista da secretária de articulação institucional e cidadania ambiental do Ministério do Meio Ambiente à equipe do GVces, por ocasião do lançamento do livro "Poder Público e Consumo de Madeira".

Poder público e consumo de madeira: Mauro Haddad

Entrevista do gerente do programa Verde Azul da Secretaria de Meio Ambiente do Estado de São Paulo, à equipe do GVces, por ocasião do lançamento do livro "Poder Público e Consumo de Madeira"